Sanificazione delle acque con nanomateriali biocompatibili

Con il design e la realizzazione di nuovi materiali biocompatibili “intelligenti”, ossia in grado di compiere azioni predeterminate, i nanomateriali di nuova generazione trovano importanti applicazioni, come la sanificazione delle acque, contaminate dall’azione antropica. Il lavoro teorico e sperimentale pubblicato sulla prestigiosa rivista ACS Applied Materials and Interfaces dell’American Chemical Society introduce un nuovo tipo di nanoparticelle magnetiche e biocompatibili in grado di rimuovere metalli pesanti dalle acque.

Innovative nanoparticelle magnetiche di ossido di ferro, ricoperte di un coating polimerico biocompatibile, in grado di rimuovere dall’acqua ioni provenienti da metalli pesanti: lo sviluppo della scienza dei materiali gioca un ruolo cruciale nell’ambito dello sviluppo sostenibile e della transizione ecologica. Grazie al design ed alla realizzazione di nuovi materiali biocompatibili “intelligenti”, ossia che siano in grado di compiere azioni predeterminate, i nanomateriali di nuova generazione trovano infatti importanti applicazioni, che spaziano dal drug delivery in campo biomedico, fino alla sanificazione delle acque, contaminate dall’azione antropica.

Il progetto di ricerca

È proprio in questo secondo ambito che prende vita il progetto di ricerca guidato da un gruppo di chimici (prof.ssa Tecla Gasperi, dott. Elia Roma) e fisici (dott.ssa Barbara Capone, dott. Pietro Corsi) del Dipartimento di Scienze dell’Università Roma Tre, in partnership con il team del prof. Erik Reimhult dell’Università BOKU di Vienna. La pluriennale collaborazione tra i due gruppi ha recentemente portato alla pubblicazione di un lavoro intitolato Theoretical and Experimental Design of Heavy Metal-Mopping Magnetic Nanoparticles su ACS Applied Materials and Interfaces” dell’American Chemical Society, consultabile qui.  L’articolo riporta i risultati ottenuti in merito allo sviluppo di innovative nanoparticelle magnetiche di ossido di ferro, ricoperte di un coating polimerico biocompatibile, in grado di rimuovere dall’acqua ioni provenienti da metalli pesanti. La ricerca rappresenta il primo passo verso la realizzazione di materiali che siano in grado di contrastare la dispersione di pericolosi metalli pesanti nell’ambiente. Partendo dal design teorico del materiale, il gruppo del Dipartimento di Scienze dell’Università Roma Tre ha sviluppato la sintesi delle macromolecole funzionalizzate. I nanomateriali sono poi stati analizzati e le loro proprietà sono state studiate in collaborazione con la BOKU di Vienna. Ne è stata, inoltre, verificata la capacità di rimuovere inquinanti dalle acque.

Risultati promettenti

La biocompatibilità del materiale utilizzato rende ancora più promettenti i risultati raggiunti, permettendo un potenziale utilizzo su larga scala delle nuove nanoparticelle. “Dati del WHO ci dicono che al mondo una persona su nove non ha accesso a fonti di acqua pulita – spiega il dott. Elia Roma – ogni anno, più di 840.000 persone muoiono a causa di malattie legate all’acqua e 750 milioni di persone non hanno accesso ad acqua sanificata.
La situazione è ancora più drammatica nei paesi in via di sviluppo. La richiesta di acqua è in forte crescita a causa del costante incremento della popolazione globale. Al tempo stesso, la risorsa idrica è stressata da una crescente contaminazione di origine antropica (diretta o indiretta), che porta all’inquinamento di laghi, fiumi, mari e risorse sotterranee. Il problema della gestione sostenibile delle risorse idriche si pone pertanto quale centrale, come anche voluto dall’Agenda 2030”. “La collaborazione interdisciplinare tra il nostro gruppo a Vienna – spiega il prof. Erik Reimhult – e l’eccellente gruppo di Roma ha aperto strade per noi ancora inesplorate: la combinazione unica tra un approccio teorico innovativo e tecniche sperimentali che abbiamo usato quasi ‘pionieristicamente’ nel campo dei materiali, come la calorimetria isotermica di titolazione, ci ha permesso di comprendere come le nanoparticelle funzionalizzate interagissero con gli ioni di metalli pesanti. Alla luce delle nuove conoscenze acquisite, possiamo disegnare nanoparticelle utilizzabili per un risanamento ambientale, argomento di prioritaria importanza al giorno d’oggi”. L’assorbimento degli inquinanti da parte delle nuove nanoparticelle, la biocompatibilità e le proprietà magnetiche che ne permettono una estrazione controllata rendono il nuovo materiale intelligente estremamente promettente per un potenziale utilizzo nell’ambito della purificazione e monitoraggio delle acque, sia all’interno di filtri sia in soluzione, per future possibili applicazioni in ambito industriale.