Studio delle dinamiche dei gel fisici: gel ionici a base di alginato

Il presente lavoro di ricerca è stato incentrato principalmente sulla caratterizzazione di gel fisici a base di bio-polimeri e, in particolare, di gel ionici a base di alginato. Le motivazioni di questa scelta sono legate al fatto che questi materiali possono sicuramente essere considerati come un valido modello che rappresenti l’intera classe dei gel ionici, nonché al crescente interesse riscontrato, negli ultimi decenni, per applicazioni biologiche. Interesse dovuto, di sicuro, a fattori quali: la loro non tossicità, biocompatibilità, il metodo di preparazione piuttosto semplice, la facile formazione del gel. Tra gli esempi applicativi di maggiore interesse troviamo: sistemi iniettabili di "drug delivery" per il rilascio controllato di farmaci, scaffolds per colture cellulari, per l’incapsulamento ed il trapianto di cellule, sostituti intervertebrali, materiale reattivo agli stimoli per dispositivi bio-mimetici. Ciò giustifica sia la ricerca costante di nuovi biomateriali, sempre più affidabili, più efficienti e aventi prestazioni superiori, nonché i continui tentativi di chiarire sempre meglio le caratteristiche e le proprietà intrinseche di questa classe di materiali. Infatti, è evidente, l'importanza di una profonda conoscenza delle loro proprietà, sia dal punto di vista meccanico e strutturale, che dal punto di vista molecolare. Lo scopo del presente lavoro è, appunto, quello di rendere disponibile una conoscenza più dettagliata del comportamento degli hydrogels a base di alginato sia dal punto di vista delle performance meccaniche che sui meccanismi molecolari. La parte sperimentale è stata concentrata i) sulla messa a punto del più opportuno processo di sintesi per la realizzazione di un materiale che presentasse le caratteristiche ottimali per i nostri scopi, ii) sullo studio del comportamento meccanico degli stessi, con particolare riferimento al comportamento in stress-relaxation e iii) sui fenomeni di invecchiamento cui sono soggetti questo tipo di materiali, allo scopo di comprendere a pieno i fenomeni che avvengono all’interno del gel ed averne una più ampia padronanza, iv) fornire informazioni dettagliate sulla struttura e le proprietà dei materiali su scala molecolare. Per quanto concerne l’ultimo obiettivo, faremo uso di una particolare tecnica, la spettroscopia vibrazionale, in quanto risulta tuttora il metodo più comune ed efficace per analisi di tipo molecolare. Inoltre, questa tecnica ha il vantaggio di essere non distruttiva, veloce e di richiedere quantità limitate di materiale