Proof of Concept della Funzionalizzazione di Oro Nanoporoso con Nanospugne di Ciclodestrine per la Rilevazione di Inquinanti nelle Acque

Water is a crucial resource, and it’s imperative to direct research efforts towards an efficient solution for cleansing waste waters. The aim of this thesis was the development of a detector for monitoring pollutants: a nanoporous gold (NPG) platform, which serves as a sensor for SERS analysis, supports a β-cyclodextrin nanosponge, which acts as a sequestering agent due to its great ability to form inclusion complexes. The connection between the two occurs through a “bridge” of lipoic acid, which possesses functional groups suitable for binding both materials. Three types of nanosponges, with a 1:8 ratio between β-CDs and the cross-linking agent CDI, have been sinthetised with mechanochemical method and characterized with different analysis tecniques (TGA, IR, elemental analysis, solubility, DLS). One of them was then exploited for binding with NPG. The platform thus created was tested by including two dyes, methylene blue and methyl orange, which mimicked organic pollutants. Binding and inlcusion steps were monitored with UV and SERS analysis to verify the success of the experiments. The achieved results demonstrated the feasibility of producing and employing such kind of sensor for detecting organic water pollutants.

L’acqua è una risorsa cruciale, ed è imperativo dirigere gli sforzi di ricerca verso una soluzione efficace di risanamento di quella contaminata. L’obiettivo di questa tesi è stato lo sviluppo di un detector per il monitoraggio di inquinanti: una piattaforma di oro nanoporoso (NPG), che funge da sensore per analisi SERS, supporta una nanospugna a base di β-ciclodestrine (NS-CD), il quale ha il ruolo di sequestrante grazie alla sua grande capacità di formare complessi di inclusione. Il collegamento fra i due avviene tramite un “ponte” di acido lipoico, che possiede gruppi funzionali adatti a legare entrambi i materiali. Sono stati sintetizzati con metodo meccanochimico tre tipi di nanospugne, con rapporto 1:8 fra β-CD e reticolante (CDI), e caratterizzate con diverse tecniche di analisi (TGA, IR, analisi elementare, solubilità, DLS). Una di queste è stata poi impiegata per il legame con NPG. La piattaforma così creata è stata testata tramite l’inclusione di due coloranti, blu di metilene (MB) e metilarancio (MB), che simulavano degli inquinanti organici. I passaggi di legame e inclusione sono stati monitorati tramite analisi UV e SERS per verificare la riuscita degli esperimenti. I risultati raggiunti hanno dimostrato l’effettiva possibilità della produzione e l’impiego di un sensore di questo tipo per la rilevazione di inquinanti organici nelle acque.