Sintesi di liquidi ionici e valutazione della loro potenziale attività antimicrobica

I liquidi ionici sono sali formati da un catione organico ed un anione organico o inorganico che presentano peculiari proprietà chimico-fisiche come elevata stabilità termica, bassa combustibilità, tensione di vapore pressoché nulla, capacità a solubilizzare un’ampia gamma di composti, sia polari che apolari. Sono i composti più investigati degli ultimi due decenni per le loro caratteristiche chimico-fisiche peculiari e la loro versatilità (tunability) che rende possibile direzionare le loro proprietà verso una specifica funzione scegliendo in maniera opportuna gli ioni che li costituiscono. I liquidi ionici trovano numerose applicazioni nella chimica sintetica e nei processi bio-catalizzati, nelle trasformazioni di biomasse, nelle estrazioni, in elettrochimica, e più recentemente in ambito biotecnologico e nelle scienze mediche. I liquidi ionici interagiscono con le membrane cellulari e alcuni di essi vengono studiati come composti antitumorali per la loro selettiva tossicità nei confronti di alcune linee cellulari tumorali e come agenti antimicrobici, per uso topico come antisettici e/o disinfettanti, anche per la loro capacità di inibire la crescita dei biofilm batterico coinvolto nella patogenesi delle infezioni ospedaliere. Tali infezioni sono causate da ceppi resistenti agli antibiotici, come Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa, and Enterobacter spp., e rappresentano un problema per la salute pubblica. Il presente lavoro di tesi è stato condotto con una collaborazione tra il gruppo della Dott.ssa D’Andrea (Dipartimento di Farmacia, Università di Pisa) e quello della Prof.ssa Lupetti (Dipartimento di ricerca Traslazionale e delle Nuove Tecnologie in Medicina e Chirurgia, Università di Pisa) e si basa su studi precedenti che hanno permesso di evidenziare che i liquidi ionici: 1-metil-3-dodecil-imidazolio bromuro, 1-metil-1-dodecil-pirrolidinio bromuro e 1-metil-1-dodecil-piperidinio bromuro presentavano una buona attività antimicrobica e tossicità relativamente bassa. Il presente lavoro di tesi ha avuto scopo quello di sintetizzare strutture ioniche aventi una minore tossicità cellulare e una maggiore ecosostenibilità a partire da precursori alcolici come geraniolo, farnesolo e citronellolo, composti terpenici di origine naturale presenti in molti oli essenziali, spesso ad attività antimicrobica. In particolare, per abbassare la tossicità è stato inserito, come linker fra la catena terpenica e il nucleo N-metil-imidazolico, una funzionalità esterea, un gruppo facilmente idrolizzabile che può permettere di ottenere composti ionici meno tossici sia a livello ambientale e sia come agenti antimicrobici, grazie alla presenza a livello corporeo di esterasi. Sono stati sintetizzati sei liquidi ionici partendo dai corrispondenti alcol naturali previa trasformazione nei corrispondenti esteri mono bromurati seguita da una classica reazione di sostituzione nucleofila tipo SN2 con N-metilimidazolo commerciale. Nel presente lavoro di tesi è stata studiata la capacità di questi liquidi ionici ad inibire la crescita di diversi ceppi di batteri come Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa ed Enterococcus faecalis, determinandone la loro minima concentrazione inibente (MIC)