Sono infinitesimamente piccoli ma possiedono una superficie di 1000 metri quadri per grammo. Stiamo parlando dei nanomateriali, così definiti per le loro ridottissime dimensioni ma caratterizzati da sorprendenti capacità.
Piero Sozzani, docente di chimica industriale presso l’Università Bicocca di Milano, si occupa da anni di questo genere di tecnologia. Insieme al suo team di ricerca ha da poco pubblicato sulla prestigiosa rivista Angewandte Chemie, una delle migliori del settore, una ricerca riguardante la possibilità di realizzare nanomateriali altamente porosi con la caratteristica di possedere strutture chiamate “rotori molecolari”.
«I rotori molecolari – spiega Sozzani – sono degli elementi in grado di trasformare l’energia chimica in energia meccanica sottoforma di movimento». Per la prima volta questa caratteristica è stata individuata nei materiali porosi allo stato solido. Dal punto di vista strutturale questi materiali sono simili a un nido d’ape ma “solamente” un milione di volte più piccolo.
La caratteristica fondamentale dei nanomateriali porosi è quella di poter immagazzinare una infinità di molecole come farmaci, porzioni di DNA e molte altre. I canali di questo insolito nido sono costituiti da pareti composte da numerose unità molecolari che ruotano insieme ad altissima velocità, ovvero i rotori molecolari.
«Come abbiamo dimostrato nel nostro studio – continua Sozzani – la velocità dei rotori cambia sia in presenza di molecole all’interno dei canali sia se poniano queste particelle sotto l’effetto di radiofrequenze». Questa evidenza sperimentale, ottenuta attraverso un’analisi di risonanza magnetica nucleare dello stato solido, apre nuove e interessanti prospettive applicative in campi come la nanomedicina e la salvaguardia ambientale.
«Una delle possibilità più interessanti – continua Sozzani – è quella di poter utilizzare questi nanomateriali per veicolare in maniera selettiva dei farmaci proprio in quei distretti dove servono». Una volta iniettato il nanomateriale contenente la sostanza si potrà, mediante il cambiamento di velocità del rotore indotto da uno stimolo esterno e controllato come la radiofrequenza, rilasciare il farmaco nell’organo o nel tessuto da riparare. Un notevole vantaggio che consentirebbe quindi una terapia selettiva.
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«Un’altra possibile applicazione – continua Sozzani – è quella nel campo della prevenzione degli incidenti nei grandi impianti industriali o civili». I nanomateriali possono essere infatti resi specifici verso ciascun gas tossico. In caso di fuga il gas verrebbe assorbito da questi materiali causando una diminuzione della velocità dei rotori inseriti nelle pareti dei nanocanali. Questa dimunizione, producendo un segnale di radiofrequenza differente da quello in assenza di gas, è facilmente rilevabile attraverso opportuni sensori. Una tecnologia molto sensibile che potrebbe evitare disastri ambientali dovuti a malfunzionamenti negli impianti.
«Le nostre prospettive future – conclude Sozzani – sono quelle di produrre nanomateriali porosi con delle forme particolari che meglio si adattino ai campi di applicazione». La forma del materiale infatti rappresenta un’importante caratteristica. In nanomedicina la veicolazione di farmaci attraverso il sistema circolatorio è un processo che deve tenere conto necessariamente della forma del nanomateriale. Questo perchè, in base al flusso sanguigno, si avrà una distribuzione in un tessuto piuttosto che in un altro dipendente dalla forma del materiale.
(a cura di Daniele Banfi)