Sintesi e caratterizzazione di nanocristalli di quarzo per studi sui meccanismi d'azione della silice libera cristallina nei luoghi di lavoro

Nel 1997 l'organismo internazionale IARC (International Agency for Research on Cancer) ha stabilito che l'inalazione prolungata di polveri costituite da silice cristallina può essere la causa dell'insorgenza di malattie tipiche, come la silicosi. Per tanto è necessario identificare quali tipi di silice siano dannosi e in che misura. Il fatto che esistano molteplici forme con cui la silice cristallina e non si presenta in natura, e che questa stessa variabilità venga aumentata dai numerosi processi di lavorazione con cui l'uomo modifica i materiali originali per ottenere manufatti, non ha ancora permesso di evidenziare quali caratteristiche siano fondamentali affinché possa insorgere la malattia. Quindi si è cercato, attraverso questo progetto, di ottimizzare il processo di sintesi SOL-GEL al fine di ottenere un metodo consolidato che permetta di definire le condizioni per crescere dei cristalli riproducibili e controllabili sia dal punto di vista morfologico che di quello chimico fisico. Il metodo risulta essere innovativo in quanto si va a lavorare in condizioni blande sia di temperatura sia di pressione e con brevi tempi di sintesi. Partendo dal presupposto che la solidificazione di un gel, la cui base è un acido silicico, dipende molto dal pH, si sono valutate l'influenza che i vari agenti polimerizzanti (CO2, HNO3, acido D tartarico e acido L tartarico), la temperatura (180° o 210°C), la concentrazione della soluzione madre(10% o 25% in sodio metasilicato), e i diversi tempi di sintesi(12, 24, 48, 72, 96, 168 h) potessero avere sui risultati finali. I campioni ottenuti sono stati caratterizzati sotto 4 profili differenti: cristallinità(raggi X), dimensionale (analisi MAUD, DSL, BET), morfologico (SEM) e reattivo superficiale (spettroscopia IR e potenziale ζ) mettendo in luce le differenze che ci potessero essere fra i vari campioni, e in particolare fra quelli cresciuti per mezzo dei due diversi enantiomeri. Si è quindi scoperto che indipendentemente dall'agente polimerizzante affinché vi sia la crescita cristallina voluta si deve lavorare ad una temperatura di 210°C partendo da una soluzione di metasilicato al 25% e con un tempo di sintesi di 168 h. Si è confermato che le polveri ottenute sono formate esclusivamente da α-quarzo e che solo nelle fasi iniziali di crescita (12h) vi sia anche la presenza di un'altra fase, la Keatite, che potrebbe esserne il precursore. Inoltre, si è verificato che vi è una dipendenza delle caratteristiche dei quarzi ottenuti in base all'agente polimerizzante utilizzato, in particolare i risultati erano molto differenti per i cristalli cresciuti dalla reazione con la CO2. Tuttavia non si sono trovate delle apprezzabili differenze fra le polveri di quarzo ottenute dai due enantiomeri. Questi quarzi potrebbero essere una buona base per ulteriori studi in vivo al fine di capire se queste caratteristiche siano effettivamente delle componenti che possano o meno scatenare gli effetti che poi conducono all'insorgenza della malattia.