Idrogel nanocompositi biocompatibili a base di nanotubi di carbonio per applicazioni biomediche

The thesis project aims to deepen preliminary studies on the possibility of functionalizing carbon nanostructures, and in particular nanotubes (CNT), to obtain three-dimensional scaffolds with promising characteristics for regenerative medicine and tissue engineering. We intend to prepare scaffolds with different mechanical and porosity characteristics using hydrogels as matrix obtained with known gelling agents, such as alginate, or specially synthesized (for example peptide-based). The functionalized CNTs will be dispersed in the matrices as nanofillers to modify their physical properties (mechanical, electrical, etc.) and to modulate the interactions with cells. Organic residues that allow specific interactions with the matrix and / or with the cells, such as positively or negatively charged functional groups or able to form hydrogen bonds, will be introduced on the CNTs. The work will consist in the synthesis of water-soluble CNT derivatives for the preparation of alginate hydrogels and peptide hydrogels in which CNTs are homogeneously dispersed. The obtained materials will be studied from the rheological point of view. Furthermore, biocompatibility studies will be carried out in collaboration with a research group from the Department of Biology.

Il progetto di tesi si pone come obiettivo l'approfondimento di studi preliminari sulla possibilità di funzionalizzare nanostrutture di carbonio, ed in particolare nanotubi (CNT), per ottenere scaffold tridimensionali con caratteristiche promettenti per la medicina rigenerativa e l'ingegneria tissutale. Si intende preparare scaffold con diverse caratteristiche meccaniche e di porosità utilizzando come matrice idrogel ottenuti con gelificanti noti, come alginato, o sintetizzati appositamente (ad esempio a base peptidica). I CNT funzionalizzati verranno dispersi nelle matrici come nanofiller per modificarne le proprietà fisiche (meccaniche, elettriche, etc.) e per modulare le interazioni con le cellule. Verranno introdotti sui CNT residui organici che consentano interazioni specifiche con la matrice e/o con le cellule, come ad esempio gruppi funzionali carichi positivamente o negativamente o in grado di formare legami a idrogeno. Il lavoro consisterà nella sintesi di derivati di CNT solubili in acqua per la preparazione di idrogel di alginato e idrogel di peptidi in cui i CNT siano dispersi omogeneamente. I materiali ottenuti verranno studiati dal punto di vista reologico. Inoltre, verranno effettuati studi di biocompatibilità in collaborazione con un gruppo di ricerca del Dipartimento di Biologia.