Nuovo Nanocatalizzatore per la valorizzazione di scarti provenienti dall’industria del pomodoro

Le nanoparticelle Magnetiche (MNPs) sono protagoniste di vari studi per via delle loro ottime caratteristiche quali il superparamagnetismo, la non coercitività e l’elevata suscettibilità magnetica [86]. Queste proprietà superparamagnetiche corrispondono ad uno stato intermedio tra paramagnetico e ferromagnetico, il che significa che questi materiali sono magnetizzati quando vengono esposti ad un campo magnetico, ma perdono le proprietà magnetiche una volta che il campo magnetico viene rimosso.

Questi materiali sono ben noti per non avere la cosiddetta memoria magnetica [87]. Oltre alle loro proprietà magnetiche, le MNPs sono anche biocompatibili, facili da sintetizzare e successivamente da rivestire e funzionalizzare. Inoltre mostrano una versatilità unica fornita dall’elevata area superficiale in rapporto al volume, che si traduce in un elevato carico e minime limitazioni di diffusione per il fatto che, questi materiali essendo non porosi, riducono le limitazioni di trasferimento di massa. Vi sono diversi tipi di nanoparticelle magnetiche ma quelle di particolare interesse sono le nanoparticelle di ossidi di ferro (Fe3O4).

Al di sotto di 128nm di diametro [88] queste nanoparticelle diventano superparamagnetiche, il che evita eventuali aggregazioni in quanto il loro comportamento magnetico si manifesta solo in presenza di un campo magnetico esterno. Molto spesso la superficie di queste nanoparticelle viene modificata con dei surfattanti, siliconi o acido fosforico per migliorarne la solubilità. [88]
Le applicazioni delle nanoparticelle magnetiche sono numerose e includono diversi ambiti:

Ø Trattamenti e diagnostica medica: le nanoparticelle vengono usate per una cura sperimentale del cancro definita come “ipertermia magnetica” dove le nanoparticelle magnetiche si riscaldano per effetto di un campo magnetico. [89] Inoltre possono essere usate per catturare le cellule tumorali che vengono poi trasportate all'esterno del corpo, sempre grazie all’azione del campo magnetico senza effetti collaterali significativi. [90]

Ø Trattamento delle acque reflue: le nanoparticelle sono biocompatibili, sono in grado di ancorarsi alle sostanze nocive come ad esempio i metalli pesanti presenti nell’acqua e quindi rimuoverle grazie all’effetto di un campo magnetico esterno. [91]

Ø Catalisi: sono potenziali catalizzatori o supporti. La catalisi si basa sull’adsorbimento superficiale; di conseguenza un’elevata area superficiale specifica, tipica delle nanoparticelle, migliora l’attività catalitica. [92]

Ø Ingegneria genetica: Le nanoparticelle magnetiche possono essere utilizzate per isolare i filamenti di mRna in circa 15 minuti permettendo così di velocizzare i processi di replicazione e studi correlati ad essa. [93]

Alcune applicazioni emergenti delle nanoparticelle di ossido di ferro magnetiche riguardanti anche il settore alimentare ed includono:

Ø Recupero delle proteine: le proteine sono molecole importanti per le funzioni biologiche e quindi il loro recupero è di notevole importanza. Le tecniche comunemente usate sono la cromatografia, precipitazione, centrifugazione e dialisi ma queste hanno lo svantaggio di essere onerose e costose. Dunque una tecnica alternativa sarebbe l’utilizzo di particelle magnetiche, funzionalizzate con leganti che hanno affinità con la proteina di interesse, come mezzo di trasporto tramite un campo magnetico. [94]

Ø Controllo qualità: nell’ambito alimentare l’analisi dei contaminanti è fondamentale per garantirne la sicurezza e la qualità. I metodi più frequenti sono la conta delle colonie, gas cromatografia, HPLC e tanti altri. Nonostante siano efficaci, richiedono tempi lunghi (sfavorevole per individuare determinati patogeni) e sono processi molto laboriosi e quindi si è alla costante ricerca di tecniche alternative migliori. [95] Le nanoparticelle magnetiche vengono incorporate nei sensori e sono quindi in grado di attrarre più velocemente le molecole da analizzare che verranno successivamente esaminate con le tecniche prima elencate.

Ø Immobilizzazione degli enzimi: Gli enzimi sono catalizzatori di molte reazioni biomolecolari ed il loro recupero è fondamentale per l’industria. Una delle tecniche di recupero è l’immobilizzazione degli enzimi sulle nanoparticelle magnetiche dopo esser state opportunamente funzionalizzate.