Design and development of eco-sustainable biomaterials for healthcare applications

Questo lavoro si è focalizzato sulla progettazione e sviluppo di biomateriali polimerici e ibridi applicabili nel settore sanitario seguendo i principi di ecosostenibilità ed economia circolare. Oggigiorno c’è una crescente necessità di sviluppare dispositivi sanitari composti da risorse rinnovabili che siano economici, ma soprattutto facili da smaltire e che non danneggino l’ambiente, oltre che sicuri ed efficaci per l’uomo. In questo contesto, lo scopo di questo lavoro è stato quello di sfruttare materiali biocompatibili e biodegradabili provenienti da fonti naturali e processi biomimetici green per sviluppare nuovi biomateriali multifunzionali in grado di rispondere a specifiche esigenze sanitarie. Nello specifico sono stati sviluppati due biomateriali ecosostenibili, uno completamente polimerico e l'altro di composizione ibrida, che hanno evidenziato notevoli potenzialità nei campi della ventilazione meccanica e della cosmesi a basso impatto ambientale. Il primo materiale è un aerogel polimerico composto da gelatina e chitosano, sviluppato attraverso un processo di chimica green e ottimizzato per ottenere un dispositivo medico ecosostenibile in grado di garantire, durante la terapia intensiva o l'anestesia, i normali livelli di umidità, calore e filtrazione dell'aria quando le vie aeree superiori del paziente vengono bypassate. Nel dettaglio, sono state selezionate materie prime derivate da scarti alimentari per realizzare un filtro monouso biodegradabile a ridotto impatto ambientale e a basso costo. Inoltre, i processi di liofilizzazione e reticolazione sono stati ottimizzati per sviluppare un materiale 3D stabile con un’elevata efficienza di filtrazione scalabile per l’industrializzazione. Il secondo materiale è un composto ibrido costituito da una fase minerale di idrossiapatite drogata con ioni titanio e nucleata su una matrice biopolimerica di alginato attraverso un processo di biomineralizzazione ispirato alla natura, con proprietà riflettenti adatte alla formulazione di filtri solari ecosostenibili. In particolare, oltre a proteggere adeguatamente la pelle dalle radiazioni UV ed eliminare gli effetti indesiderati causati dai componenti tipici dei filtri solari commerciali (effetto fotocatalitico, irritazione, penetrazione di nanoparticelle, ecc.), ci siamo concentrati sullo sviluppo di un filtro UV biocompatibile, che una volta formulato in crema e applicato sulla pelle, non rilascia sostanze dannose per l’ecosistema marino e per l'uomo. Infine, è stata effettuata una caratterizzazione a tutto tondo degli aspetti chiave di ciascun materiale, evidenziando i principali risultati e ostacoli, nonché i principali aspetti complessivi che potrebbero essere migliorati.