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Microfluidica per nanoparticelle personalizzate prodotte in serie

Godendo di straordinarie proprietà dovute alle dimensioni molto piccole, le nanoparticelle sono fondamentali per l’industria e la ricerca scientifica. L’utilizzo di reattori microfluidici potrebbe rappresentare la chiave per manipolare la sintesi e aumentare la produzione di nanoparticelle per l’uso in biomedicina, ottica, celle a combustibile e altre applicazioni.
Microfluidica per nanoparticelle personalizzate prodotte in serie
La microfluidica – la scienza e la tecnologia di manipolazione di volumi di fluidi pari a nanolitri e picolitri, all’interno di canali di microdimensioni – rappresenta un campo multidisciplinare all’intersezione tra ingegneria, fisica, nanotecnologie e biotecnologie. Questo campo in rapida crescita mira ad affrontare le sfide legate alla manipolazione di piccole particelle su scala fine.

Dimensioni, forma, superficie, auto-assemblaggio e riproducibilità sono aspetti fondamentali per i nanomateriali. I reattori convenzionali di tipo batch sono limitati nella loro capacità di riprodurre nanoparticelle personalizzate di alta qualità. Nell’ambito del progetto PLATFORM2NANO (Development of a microfluidic platform to produce nanomaterials and assessment on new nanotechnology applications), finanziato dall’UE, gli scienziati si sono avvicinati a un nuovo modo di sintetizzare le nanoparticelle, trasformando il processo in batch convenzionale, in una linea di assemblaggio su larga scala.

Effettuando esperimenti con microreattori altamente versatili in materiale polimerico, vetro e acciaio inossidabile, il team del progetto ha prodotto con successo complesse nanostrutture a base di oro con forma e dimensioni ben definite. Le nanoparticelle di cobalto sono state usate come modello e quindi sostituite con nanoparticelle di oro, le quali hanno portato alla formazione di una struttura cava. Il team ha quindi introdotto gruppi chimici funzionali per le superfici in oro, al fine di migliorare la biocompatibilità, e ha sterilizzato tali gruppi tramite luce ultravioletta.

Il tasso di produzione dei reattori microfluidici finora impiegati è stato ben superiore a quello dei reattori convenzionali. Le risultanti nanoparticelle d’oro cave personalizzate possono trovare utilizzo in terapia fototermica, migliorando il trattamento e la diagnosi di cancro.

Comprendere il modo in cui si sviluppano le sfaccettature sui nanocristalli è fondamentale per controllare la loro forma, il che a sua volta permette il controllo delle proprietà chimiche degli stessi. Utilizzando reattori con flusso a gas segmentato, gli scienziati hanno ottenuto reattori a flusso basati su reazioni mediante gas, le quali hanno permesso il controllo della forma dei nanocristalli, durante la loro crescita.

Considerando il ruolo importante delle nanoparticelle polimeriche in quanto al rilascio di farmaci intelligente, il team ha prodotto con successo delle nanoparticelle polimeriche uniformi che possono fornire agenti terapeutici in modo efficace, nel tessuto malato.

Finora, la manipolazione delle nanoparticelle su scala fine ha rappresentato una grande sfida di questo settore. La microfluidica svolge un ruolo chiave nella sintesi di nanoparticelle, consentendo un controllo preciso e una produzione su vasta scala di piccole particelle.

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Argomenti

Life Sciences

Keywords

Microfluidica, nanoparticelle, biomedicina, PLATFORM2NANO, terapia fototermica