Film trasparenti nanostrutturati di nanotubi di carbonio su vetro come substrati per la crescita neuronale

Il lavoro condotto in questa tesi si colloca nell’ambito dello sviluppo di substrati (scaffold) di nanotubi di carbonio per lo studio di colture cellulari in vitro: i CNT sono stati utilizzati ex – situ e manipolati tramite solvente per rivestire superfici vetrose, che favoriscano l’adesione e la crescita cellulare.
Nonostante le eccellenti proprietà rendano i nanotubi candidati ideali a molteplici utilizzi, in realtà le applicazioni pratiche sono fortemente limitate ed ostacolate dalle loro scarse solubilità e dispersione in soluzione. La dispersione dei fasci (bundle) in singoli tubi costituisce un importante obiettivo scientifico alla base di tutti i lavori che prevedono la manipolazione dei nanotubi di carbonio in sospensione, e quindi anche di questa tesi. In letteratura sono riportati numerosi metodi, chimici e meccanici, che consentono di ottenere una sospensione omogenea di nanotubi. Nel primo capitolo vedremo, però, come il campo di applicazione limiti fortemente il dominio di intervento in termini sia di tecniche sia di solventi utilizzabili.
Il controllo della dispersione non è l’unico fattore chiave nella creazione di substrati nanostrutturati di CNT: esso influenza e contemporaneamente è influenzato dal controllo della deposizione della sospensione di nanotubi sulla superficie. Il senso più profondo di questo lavoro, che prelude alla realizzazione delle superfici nanostrutturate, è mostrare come controllo della dispersione dei nanotubi, metodo di deposizione della sospensione ed applicazione finale siano fortemente interlacciati fra loro: non è possibile effettuare alcuna scelta operativa senza tener conto di tutti e tre questi fattori contemporaneamente.
Nel capitolo 2 verranno dichiarati esplicitamente i requisiti desiderati dai film di nanotubi di carbonio e, di conseguenza, verranno definiti i “gradi di libertà” del dominio di intervento, al fine di ottenere superfici strutturalmente omogenee e trasparenti.
Nel presente lavoro sono state realizzate diverse funzionalizzazioni chimiche su nanotubi di carbonio commerciali e si sono compiuti diversi tentativi di dispersione in solvente e di deposizione delle sospensioni su superfici vetrose. Tali superfici, essendo nanostrutturate con nanotubi di carbonio, presentano diverse proprietà come stabilità chimica, rugosità superficiale, bagnabilità e conducibilità, parametri fondamentali per l’interazione con il mondo biologico, che verranno analizzati nel capitolo 3. Per definire e controllare queste caratteristiche sono quindi state svolte analisi spettroscopiche di dispersioni di nanotubi, trattati in modi diversi, in solvente. È stato riscontrato che la qualità del materiale depositato sulla superficie vetrosa dipende fortemente dallo stato di aggregazione dei nanotubi nella sospensione. Inoltre la caratterizzazione dei campioni ha previsto un’analisi della superficie per mezzo di misure statiche dell’angolo di contatto e di conducibilità, nonché la determinazione della loro rugosità e morfologia superficiali, tramite microscopia a forza atomica. Infine sono stati testati come substrato per la crescita di colture neuronali in vitro.