Development of nanoparticle-based materials for biomedical applications

La nanomedicina, ovvero l'applicazione delle nanotecnologie all'assistenza sanitaria, ha un potenziale immenso per rivoluzionare la medicina moderna, consentendo una precisione senza precedenti nella diagnosi, nel monitoraggio e nel trattamento delle malattie. Le nanoparticelle con proprietà uniche come l'elevato rapporto superficie/volume, la chimica di superficie sintonizzabile e l'interazione molecolare sono particolarmente adatte per le applicazioni mediche. Uno degli aspetti più promettenti della nanomedicina è il suo potenziale per migliorare la somministrazione di farmaci, che può ridurre al minimo gli effetti collaterali e aumentare l'efficacia terapeutica. I nano sensori e gli agenti di imaging basati su nanoparticelle hanno il potenziale per rilevare le malattie nelle loro fasi iniziali, consentendo interventi più tempestivi ed efficaci. Questa tesi di dottorato si è concentrata sullo sviluppo di materiali a base di nanoparticelle per applicazioni biomediche, sviluppati presso l'Istituto di Scienza, Tecnologia e Sostenibilità per i Materiali Ceramici (ISSMC), parte del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR). I nanomateriali sviluppati presentano un elevato grado di diversità nella composizione chimica e nelle proprietà fisico-chimiche, ma tutti hanno un potenziale significativo per applicazioni diagnostiche e terapeutiche. L'obiettivo primario di questo studio è stato quello di produrre nanoparticelle di fosfato di calcio e nanoparticelle a base di carbonio, comunemente chiamate “carbon dots”, che sono state sfruttate come vettori per il rilascio di peptidi terapeutici e per applicazioni di bioimaging, rispettivamente. La prima parte di questa tesi di dottorato, intitolata “Nanoparticelle di fosfato di calcio”, si concentra sulla progettazione di nanoparticelle per due applicazioni principali: il trattamento di malattie cardiovascolari e la terapia antimicrobica. La seconda parte, “Carbon Dots”, si concentra sulla sintesi e sulla caratterizzazione di carbon dots da utilizzare come sonde luminescenti nell'imaging cellulare o come agenti di contrasto nella risonanza magnetica. La ricerca ha dimostrato il potenziale delle nanoparticelle sintetizzate per applicazioni terapeutiche e diagnostiche, ampliando la gamma di nanodispositivi in campo biomedico.