Applicazione delle microonde ad alcune sintesi inorganiche e all'estrazione di composti bioattivi e oli essenziali

Progetto: Research project

Dettagli progetto

Description

L’uso delle microonde in vari campi della chimica e della scienza dei materiali è notevolmente cresciuto negli ultimi anni in conseguenza dei vantaggi quali la simultaneità e la rapidità di riscaldamento che influenzano la velocità, la resa e la selettività delle reazioni.L’unità di Ricerca di Palermo ha studiato l’effetto della radiazione a microonde su varie reazioni di sintesi di materiali inorganici nanostrutturati e su processi di estrazione di sostanze bioattive e oli essenziali.L’obiettivo che si intende perseguire nell’ambito del presente progetto riguarda la messa a punto di protocolli specifici in presenza di irradiazione con microonde.Le nanoparticelle di solfuro di cadmio, interessanti per le loro proprietà ottiche, verranno sintetizzate seguendo metodologie di sintesi in ambienti confinati, quali le microemulsioni, che permettono un controllo fine delle proprietà delle nanoparticelle. La sintesi verrà condotta al variare della potenza di irradiazione al fine di esplorarne l’effetto sulla stabilità e sulla dispersibilità delle nanoparticelle.In collaborazione con l’UR di Milano verranno condotte reazioni di funzionalizzazione di nanotubi di carbonio sia single-wall che multi-wall. L’obiettivo è quello di sviluppare un protocollo di funzionalizzazione che sia in grado di migliorare la velocità, la resa del processo e la qualità dei nanotubi.Inoltre, verranno messi a punto e ottimizzati trattamenti microonde-mediati di estrazione/purificazione ecosostenibili. Tali processi possono essere trasferibili ai diversi settori industriali per l’ottenimento di composti bioattivi e oli essenziali di interesse agroalimentare, cosmetico e farmaceutico. I risultati saranno paragonati con quelli ottenuti con le metodiche convenzionali al fine di verificare, comprovare e promuovere i vantaggi di queste metodiche anche in ambito industriale, specialmente in campo alimentare e cosmetico.I materiali prodotti saranno caratterizzati mediante varie tecniche spettroscopiche (tra cui: UV-Vis, FT-IR, fotoluminescenza e CP-MAS NMR), morfologiche (microscopie elettroniche a scansione e a trasmissione) e strutturali (scattering a basso angolo di raggi X). Le informazioni sulle dimensioni, polidispersione, stato di aggregazione e struttura cristallina delle nanoparticelle verranno correlate con le proprietà ottiche, elettriche o magnetiche.Una volta definiti i protocolli di sintesi e estrazione in condizione di temperatura e potenza costante, i risultati saranno inviati all’UR di Modena che provvederà al vaglio delle geometrie e alle simulazioni dei reattori. I processi messi a punto, verranno testati nelle condizioni del reattore sviluppato.

Layman's description

Il compito dell'UR di Palermo riguarda la sintesi assistita da microonde di materiali nanostrutturati e la loro caratterizzazione chimico-fisica e la messa a punto di protocolli di estrazione di composti bioattivi e oli essenziali da matrici organiche complesse.L'obiettivo è quello di valutare l'effetto della radiazione a microonde nei vari stadi delle sintesi e dei processi estrattivi per la definizione di protocolli che prevedono, tra gli altri parametri, il controllo della potenza di irradiazione e della temperatura. A tal scopo saranno utilizzate tecniche di disegno sperimentale (experimental design) utili nella progettazione razionale degli esperimenti, in modo da ottenere la massima informazione effettuando il minor numero possibile di prove sperimentali.Nei dettagli il programma dell'unità di ricerca di Palermo si articola nei seguenti punti:a) sintesi di nanoparticelle di CdS in ambienti confinati e caratterizzazione della struttura e delle proprietà funzionali.Le nanoparticelle sintetizzate saranno caratterizzate mediante microscopia elettronica a scansione (SEM) e a trasmissione (TEM), al fine di ottenere informazioni sulle dimensioni, sulla polidispersione, sullo stato di aggregazione e sulla morfologia superficiale delle nanopolveri. Mediante scattering di raggi X a basso angolo (SAXS) saranno valutate le dimensioni e la struttura a più bassa risoluzione delle nanoparticelle sintetizzate e dell'ambiente di sintesi e mediante la tecnica Cross-Polarization Magic-Angle-Spinning NMR per ottenere informazioni sull'intorno chimico e fisico dei nuclei del campione allo stato solido. b) funzionalizzazione di nanotubi di carbonio.L'obiettivo di questa fase del progetto è quello di sviluppare un protocollo di purificazione assistito da microonde a potenza costante che, oltre a ridurre i tempi, sia in grado di migliorare la resa del processo e la qualità dei nanotubi sia single-wall che multi-wall. Inoltre, si intende indagare sull'effetto delle MW sui processi di funzionalizzazione degli stessi.c) estrazione e caratterizzazione di composti bioattivi e oli essenziali di potenziale interesse farmaceutico, alimentare e cosmeticoL'obiettivo principale in questa parte di progetto è la messa a punto e ottimizzazione di trattamenti microonde-mediati di estrazione/purificazione ecosostenibili (trasferibili ai diversi settori industriali) per l'ottenimento di composti bioattivi e oli essenziali di interesse agroalimentare, cosmetico e farmaceutico.Nell'ambito di tali fasi del progetto, l'UR di Palermo collaborerà con l'UR di Modena per la caratterizzazione dielettrica dei materiali sintetizzati.Una volta definiti i protocolli di sintesi sotto irradiazione con microonde a potenza e temperatura costante, i processi verranno condotti usando il sistema “fuzzy logic”, in collaborazione con le UURR di Salerno e Modena. Le caratteristiche dei prodotti precedentemente ottenuti saranno assunte come riferimento per verificare l'effetto di condizioni di irradiazioni variabile. Questo permetterà di confrontare i risultati sperimentali con i modelli al fine di comprendere come l'adattamento delle varie grandezze influisca sul decorso dei processi e sulle proprietà dei materiali.L'UR di Palermo collaborerà con l'UR di Napoli per la caratterizzazione microscopica dei nanocompositi mediante tecniche quali Cross-Polarization Magic-Angle NMR, SAXS e TEM.Infine, l'UR di Milano fornirà all'UR di Palermo i nanotubi sintetizzati e PA contribuirà alla loro caratterizzazione; entrambe collaboreranno alla messa a punto dei protocolli di funzionalizzazione.
StatoFinito
Data di inizio/fine effettiva10/17/1110/17/13