Funzionalizzazione della superficie di biomateriali ceramici con antiossidanti di derivazione naturale: studio dell'interazione di silice e idrossiapatite con molecole polifenoliche

Le nanoparticelle hanno suscitato, negli ultimi anni, un grande interesse nel campo delle biotecnologie poiché, nonostante la loro piccola dimensione, possono essere sintetizzate in modo da avere una superficie che consente una grande capacità di carico ed un rilascio tessuto-specifico. Per aumentarne la biocompatibilità è possibile funzionalizzarle con dei polifenoli tanninici, molecole naturali presenti nei vegetali, dotati di un notevole potenziale anti-cancerogeno e antiossidante. Essi sono ricavabili dalle biomasse, caratteristica che li rende particolarmente interessanti dal punto di vista industriale. In particolare, abbiamo osservato l'adsorbimento ed il desorbimento di acido benzoico, fenolo, pirocatecolo, acido gallico, acido tannico e morina idrata su/da nanoparticelle di silice amorfa (AOX50) e idrossiapatite (HA). Le prime tre molecole, più piccole, sono state inviate in fase vapore sui due materiali, sia tal quali che pre-trattati termicamente per modificarne i siti superficiali interagenti (SiO- per la silice e Ca2+ per l'HA), quindi sono stati analizzati gli spettri FTIR. Si è inoltre utilizzata un'HA funzionalizzata con citrati (HA cit) che è risultata essere più efficiente nel delivery. Il pre-trattamento termico ha due effetti diversi su AOX50 e su HA: sulla prima, condensando i silanoli liberi, fa diminuire l'adsorbimento mentre sull'HA, eliminando lo strato di molecole d'H2O adsorbite sulla superficie, lo aumenta. La funzionalizzazione con i citrati poi, rendendo l'ambiente più acido, potrebbe far passare le molecole con gruppi carbossilici da uno stato deprotonato ad uno protonato. Si è quindi proceduto ad un'analisi UV-Vis del rilascio nel tempo in H2O delle molecole, impregnate sui due materiali in modo tale da formare un mono- ed un doppio strato teorici, sia in statico che in agitazione. Il rilascio del doppio strato non è risultato essere additivo rispetto a quello del monostrato, indicando che la struttura di interazione con il materiale e tra le molecole cambi in funzione della quantità adsorbita di queste ultime con effetti sulla loro solubilizzazione nel mezzo acquoso. Questa ipotesi è stata confermata sia dalle analisi FTIR che UV-Vis in riflettanza diffusa della morina idrata, uno dei polifenoli più grandi, impregnata su AOX50 e HA. Ciò ha dimostrato che il sistema non solo non è additivo poiché cambia l'organizzazione molecolare ma che l'adsorbimento modifica anche la struttura elettronica della molecola, confermando quindi l'ipotesi che sia possibile un cambiamento di solubilità.