La mia attività di ricerca verte su i seguenti argomenti:
- Schiume solide per ossidazione fotocatalitica
- Dinamiche interfacciali e proprietà meccaniche di sistemi ad alta densità di interfacce (schiume ed emulsioni);
- Sintesi e caratterizzazione di nanostrutture per la nanomedicina.
## Schiume solide per ossidazione fotocatalitica
L’ossidazione fotocatalitica (PCO) rappresenta una promettente tecnologia per la purificazione energeticamente efficiente di acqua e aria. Tuttavia, la sua efficacia è attualmente limitata dalla bassa attività fotocatalitica dei materiali attualmente in uso, e dalla ridotta superficie attiva disponibile. Per superare questi ostacoli, sono state sviluppate schiume solide con strutture porose gerarchiche su più scale dimensionali, stabilizzate da nanoparticelle (NP) di titania drogata con zinco a funzione fotocatalitica. Le schiume vengono formate e stabilizzate attraverso complessi tra le NP e tensioattivi cationici. Questo lavoro si propone di gettare le basi per lo sviluppo di sistemi altamente efficienti per la purificazione di aria e acqua, destinati a settori tecnologicamente avanzati come quello aerospaziale.
## Dinamiche di emulsioni
Mi sto occupando dello studio della struttura e della dinamica di sistemi complessi ad alta densità di interfacce, quali emulsioni e schiume. Questa ricerca si svolge nell'ambito di una collaborazione internazionale finanziata dall'Agenzia Spaziale Europea (ESA), avviata durante il progetto ESA-MAP “Soft Matter Dynamics”, in cui il Laboratorio di Nanotecnologie Molecolari (Università di Parma) era partner del gruppo di ricerca del dr. L. Liggieri e della dott.ssa F. Ravera (ICMATE, Consiglio Nazionale delle Ricerche, Genova). La collaborazione è volta allo studio dei meccanismi microscopici che portano alla destabilizzazione delle emulsioni, quali Ostwald ripening e coalescenza. Al fine di cancellare il contributo della forza di gravità, che causa affioramento/sedimentazione, sono previsti esperimenti di Diffusing Wave Spectroscopy (DWS) su una facility in volo sulla Stazione Spaziale Internazionale. La tecnica spettroscopica DWS permette di studiare la struttura e la dinamica interna di sistemi torbidi attraverso l’analisi di correlazione temporale della luce laser coerente diffusa dal campione in regime di scattering multiplo. Usando il DWS su strumentazione sviluppata ad hoc a Parma, ho studiato emulsioni olio-in-acqua in cui la coalescenza viene soppressa dal surfattante. In seguito ad affioramento, le gocce microscopiche formano un sistema arrestato in cui la traslazione è soppressa, ma in cui si osservano ancora dinamiche residue. Lo scopo è identificare l’origine di queste dinamiche, discriminando tra fluttuazioni di forma delle gocce ed eventi di riarrangiamento su scala interparticellare.
##Sintesi e caratterizzazione di Nanostrutture per la terapia anticancro su tumori profondi
Ho sviluppato e caratterizzato nanostrutture per la terapia fotodinamica eccitata da raggi X (Self-Lighted Photodynamic Therapy, SLPDT), inizialmente nell’ambito di una collaborazione tra Università di Parma e IMEM-CNR avviata dal dr. G.Salviati (IMEM-CNR, Parma) e finanziata da Fondazione Cariparma. La SLPDT è un approccio al trattamento di tumori profondi basato sui principi della terapia fododinamica (PhotoDynamic Therapy, PDT). Essa fa uso di raggi X da sorgenti per Radioterapia per eccitare nanostrutture in grado di generare specie radicali dell'ossigeno (ROS) e in particolare ossigeno singoletto, inducendo uno stress ossidativo che uccide le cellule tumorali. Ho sviluppato una nanostruttura costituita da nanoparticelle di CeF3 incorporate in una matrice nanometrica di ZnO. CeF3 è un eccellente scintillatore; la sua emissione UV sotto irraggiamento X attiva lo ZnO in cascata, stimolando la produzione di ROS. Abbiamo dimostrato in vitro che questa nanostruttura migliora l’efficacia antitumorale della Radioterapia su cellule dell’adenocarcinoma del polmone, con risultati promettenti già a dosaggi molto bassi di raggi X.
