Diffusione nei sistemi polimerici su nanoscala
Lo studio TRASNADE (“Transport studies on polymer based nanodevices and assemblies for delivery and sensing”), finanziato dall’UE, ha supportato la progettazione razionale di sistemi migliorati per le applicazioni in ambienti di fluidi ionici come quelli delle cellule e dei tessuti. A questo scopo, il team ha sintetizzato strati multipli di polielettroliti su superfici piane e particelle colloidali (quelle in cui sono sospese le particelle insolubili). Le spazzole polimeriche sono gruppi di macromolecole legate a una superficie. La polimerizzazione è stata realizzata sia su superfici piane che colloidali. Sono state preparate vescicole polimeriche con poli(stirene solfonato), applicando la tecnica a strati alle particelle piane e colloidali. I ricercatori hanno analizzato il potenziale z delle spazzole sferiche relativo alla forza ionica della soluzione nella quale erano state inserite. Il potenziale z è collegato all’equilibrio elettrochimico a livello delle interfacce e dipende sia dalle proprietà del liquido che da quelle della superficie. Data la natura ionica dei fluidi nel corpo, il potenziale z è un importante indicatore dei fattori di diffusione. È interessante il fatto che gli scienziati abbiano notato una dipendenza debole del potenziale z in relazione alla forza ionica. La diffusione tramite le vescicole polimeriche è stata studiata utilizzando un innovativo approccio di tempra a fluorescenza sviluppato da un partner del progetto. Il team ha valutato il ruolo dello spessore dello strato, della concentrazione salina e della posizione dei polielettroliti marcati nella membrana di elettroliti polimerici. Le deviazioni dai risultati previsti supportano l’ipotesi che la diffusione non può essere considerata come un processo completamente casuale. Il team ha poi condotto misurazioni elettrochimiche del trasporto attraverso i diversi strati. La corrente totale è stata ridotta con un numero maggiore di strati. In uno studio dell’effetto della densità di innesto nel trasporto molecolare tramite spazzole, gli scienziati hanno dimostrato una diffusione inferiore di sette ordini di grandezza per densità di innesto maggiori rispetto a quanto osservato normalmente nelle soluzioni acquose. Gli effetti della temperatura sulla diffusione sono risultati dipendenti dai sali presenti nella soluzione. Infine, i ricercatori hanno sviluppato una serie completa di strumenti di simulazione basata sui dati sperimentali per consentire un’analisi sistematica dei processi di diffusione anomali nei polielettroliti su nanoscala. TRASNADE ha migliorato in modo significativo le conoscenze dei meccanismi di trasporto relativi ai nano dispositivi e ai nano complessi in ambienti di liquidi ionici. I risultati apporteranno vantaggi alla progettazione basata sulla conoscenza di nuovi dispositivi per il rilascio di farmaci e per la rilevazione.
Parole chiave
Polimeri, polielettroliti, rilascio dei farmaci, nano dispositivi, spazzola polimerica
