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Interazioni tra nanoparticelle e sistemi biologici

Informazioni tesi

  Autore: Piero Gasparotto
  Tipo: Laurea liv.I
  Anno: 2008-09
  Università: Università degli Studi di Padova
  Facoltà: Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali
  Corso: Scienze matematiche
  Relatore: Alberta Ferrarini
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 31

Le ultime due decadi sono testimoni di un rapido progresso delle nanotecnologie nei più svariati settori, dall’elettronica alla biomedicina, alla produzione di energia. I materiali nanostrutturati, o nanomateriali, grazie alle loro speciali proprietà chimico- fisiche, nuove rispetto a quelle dei materiali di partenza, sembrano destinati ad avere un impatto crescente nella scienza e nell’ingegneria, e di conseguenza nella nostra società e nell’ambiente. Nel contempo vi è unanime consenso sulla necessità di riservare maggiore attenzione agli aspetti riguardanti la sicurezza dei nanomateriali.
Nel presente elaborato si intende esaminare gli effetti dei nanomateriali sui sistemi biologici, sulla base della letteratura corrente. Il primo capitolo è un’introduzione in cui vengono richiamati lo stato attuale delle nanotecnologie e le aspettative in questo campo. Il secondo capitolo è dedicato a quella che viene chiamata ’nano- tossicologia’: si presenterà una rassegna degli effetti dei materiali nanostrutturati sull’ambiente e sulla salute umana, con particolare riferimento ai nanomateriali di carbonio e a quelli contenenti metalli. Nel terzo capitolo verranno discusse le interazioni tra sistemi nanostrutturati e componenti biologici e la dipendenza di tali interazioni dalle caratteristiche chimico-fisiche dei nanosistemi. Come conclusione si accennerà agli sviluppi futuri in questo settore, sottolineando il ruolo di alcune metodologie sperimentali che appaiono promettenti per indagare gli effetti dei nanomateriali a livello cellulare.

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Introduzione Il primo riferimento alla nanotecnologia, anche se non utilizzando ancora questo ter- mine, vieneattribuitoaRichardFeynmannelsuocelebrediscorsopassatoallastoria come ”There’s plenty of room at the bottom”, datato 1959 [1]. In quell’occasione per la prima volta si considerava la possibilità di manipolazione diretta di atomi e molecole. Ad oggi non abbiamo una definizione convenzionale unica delle Nanotecnologie e Nanoscienze,mavenesonodiversesimilitraloroediseguitosiriportaladefinizione datanel2004dalRoyalSociety&TheRoyalAcademyofEngineering: “Nanoscience is the study of phenomena and manipulation of materials at atomic, molecular and macromolecular scales, where properties dier significantly from those at a larger scale” e “Nanotechnology is the design, characterisation, production and application of structures, devices and systems by controlling shape and size at nanometre scale". Le nanoscienze costituiscono il punto di incontro di discipline diverse che vanno dallafisicaquantistica, allachimicasupramolecolare, dallascienzadeimateriali, alla biologia molecolare; esse rappresentano una realtà ormai aermata nel mondo della ricerca e sono volte alla comprensione degli eetti riscontrabili su scala nanometrica e della loro influenza sulle proprietà manifestate dal materiale. Le nanotecnologie, che sono invece ancora nella fase iniziale dello sviluppo, puntano a sfruttare e ad applicare i metodi e le conoscenze derivanti dalle nanoscienze. Esse fanno riferi- mento ad un insieme di tecnologie, tecniche e processi che richiedono un approccio multidisciplinare e consentono la creazione e utilizzazione di materiali, dispositivi e sistemi con dimensioni a livello nanometrico. Le prospettive innnovative associate alla nanoscienza e alle nanotecnologie deri- vano dal fatto che sulla scala nanometrica possono emergere nuovi comportamenti e caratteristiche che non sono riscontrabili sullo stesso materiale di dimensioni macro- scopiche. Per un materiale nanostrutturato, per esempio, proprietà come solubilità, forma, stato di aggregazione, resistenza, conducibilità elettrica e attività biologica, possono dierire significativamente dalle proprità del materiale massivo. Questo dipende essenzialmente da due eetti caratteristici: 1. un deciso incremento della superficie d’interfaccia; 2. l’eetto quantico legato al confinamento. 1 nullnullnullnullnullnull

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