Controllo delle proprietà chimico-fisiche di nanodiamanti per applicazioni nel drug delivery

Il lavoro svolto in questa tesi consiste nel controllo delle proprietà chimico-fisiche dei nanodiamanti per applicazioni nel drug delivery. Con drug delivery si intende l'insieme di approcci, formulazioni, tecnologie e sistemi per l'indirizzamento di un farmaco nell'organismo, mediato da nanoparticelle. Vengono quindi modificati i modi di rilascio, assorbimento, distribuzione ed eliminazione del farmaco al fine di circoscrivere l'effetto biologico di esso solo su una determinata tipologia di cellule. I vantaggi nell'utilizzo di questa tecnologia sono molteplici: dall'aumento della solubilità del farmaco, alla sua protezione in caso di degrado e, in particolare, una riduzione del volume di distribuzione del farmaco con conseguente diminuzione di effetti collaterali indesiderati in tessuti sani e maggiore concentrazione invece nelle cellule malate. Questi sistemi però presentano criticità: alcune nanoparticelle risultano essere biocompatibili ma non luminescenti, mentre altre sono luminescenti ma non biocompatibili; quindi è necessario trovare altri materiali con nuove proprietà. I nanodiamanti sono strutture sintetizzate tramite frammentazione del diamante monocristallino con dimensioni dai 5 ai 300 nm con proprietà di: inerzia e stabilità chimica, biocompatibilità, funzionalizzabilità della superficie e fotoluminescenza. Per questi motivi i nanodiamanti si presentano come buoni candidati per il drug delivery in quanto sono in grado di consegnare farmaci in specifici target cellulari e offrono contemporaneamente la possibilità di essere tracciati all'interno delle cellule in vitro. Lo scopo del lavoro è quindi quello di definire un protocollo ottimale di lavorazione dei nanodiamanti, tramite trattamenti termici (annealing e etching) e impiantazione ionica, al fine di ottimizzarne le proprietà di luminescenza e funzionalizzabilità. Al fine di verificare la possibilità dell'utilizzo di nanodiamanti nel drug delivery sono state effettuate alcune analisi sui campioni. In primo luogo, un controllo delle proprietà di luminescenza, seguito da prove di funzionalizzazione chimica superficiale con molecole di porfirina e in ultimo un controllo delle proprietà chimiche superficiali variando l'intensità del trattamento ossidante. Tali analisi sono state effettuate tramite tecniche di spettroscopia Raman, la quale permette di individuare moti vibrazionali associati a fasi specifiche del campione e la sua luminescenza, e spettroscopia DRIFT, per individuare la presenza di specifici gruppi funzionali superficiali. In conclusione, i risultati ottenuti mostrano come è possibile legare molecole sulla superficie di nanodiamanti e aumentare la luminescenza di questi ultimi al fine di poterli visualizzare all'interno delle cellule target in vitro.