Nanosistemi per il drug delivery: studio sperimentale di aspetti molecolari del sistema modello ibuprofene-silice mesoporosa MCM-41

Le zeoliti costituiscono la famiglia di materiali microporosi più conosciuta e studiata; il termine zeolite (dal greco zeo lithos, “bollire” e “pietra”) fu coniato nel 1756 dal mineralogista svedese A. F. Cronstedt in seguito all’osservazione che le polveri di questi minerali emettono bolle quando riscaldate per via del rilascio di acqua interstiziale.
Le zeoliti sono silico-alluminati di metalli alcalini e/o alcalino-terrosi che strutturalmente appartengono alla classe dei tectosilicati, silicati ad impalcatura tridimensionale tetraedrica: la struttura microporosa cristallina delle zeoliti è cioè formata dall’unione di unità strutturali costituite da tetraedri del tipo TO4 (dove T si riferisce ad atomi di silicio o alluminio) i cui atomi di ossigeno sono condivisi con i tetraedri adiacenti.
I tetraedri SiO4 sono elettricamente neutri quando legati tra loro in un reticolo tridimensionale, ma la sostituzione del silicio (Si4+) con alluminio (Al3+) nella struttura provoca uno squilibrio di carica e di conseguenza ogni tetraedro AlO4 deve essere controbilanciato da una carica positiva che proviene da cationi che interagiscono in modo elettrostatico con la zeolite.
A parte la sostituzione del silicio con l’alluminio, nei tectosilicati sono possibili altre sostituzioni isomorfe che possono conferire al materiale particolari proprietà. Il silicio, ad esempio, può essere sostituito completamente da alluminio e fosforo dando origine ad una serie di composti formati dall’alternanza di tetraedri del tipo AlO4 e PO4: questi materiali possiedono una struttura neutra in cui non sono presenti cationi ma solamente molecole d’acqua adsorbite. Un’analisi dettagliata delle strutture note ha permesso di evidenziare che le impalcature zeolitiche possono essere descritte anche a partire da unità strutturali più complesse definite SBU (Secondary Building Units), cioè insiemi di tetraedri di particolare forma geometrica: l’unione delle diverse SBU può dare origine ad una varietà enorme di zeoliti sintetiche.