Microalgae-mediated biogenic synthesis of metallic silver and zinc oxide particles and their functionalization with poly(2-methyl-2-oxazoline)

This thesis project revolves around the obtainment of stable suspensions, through functionalisation with polyoxazolines ligands, of biogenically synthetised zinc oxide and metallic silver particles. Both zinc oxide and metallic silver have interesting technological properties, especially in the field of biomedicine. Colloidal silver, displaying antimicrobial properties, has been used to prevent infection and to treat wounds and doped zinc oxide particles can be used as a probe in optical bioimaging. The biogenic route is a sustainable and cost-effective synthesis method which exploits a biological agent. In this work, the microalga Nannochloropsis gaditana was used. Additionally, classical wet chemistry approaches (including hydrothermal route) were also followed and considered as benchmarks. To sterically stabilise the obtained nanoparticles, polyoxazolines were used as ligands. Polyoxazolines are a class of water-soluble organic polymers. Poly(2-methyl-2-oxazoline) was synthetised with 50 ad 100 repeating units and modified with different anchor groups, to produce suitable and water-soluble ligands for the particles. These procedures were aimed to obtain stable suspensions in water to be used as pharmaceutical formulations. All the particles and polymers were characterised with various analytical techniques (XRD, DLS, UV-Vis Spectroscopy, TEM, SEM, IR-ATR, TGA, ICP-MS, NMR, GPC, ESI-MS) and the synthesis protocols for the inorganic syntheses were optimised.

Questo progetto di tesi riguarda l’ottenimento di sospensioni stabili, tramite funzionalizzazione con dei ligandi poliossazolinici, di particelle di ossido di zinco e argento metallico sintetizzate per via biogenica. Sia l’ossido di zinco che l’argento metallico hanno interessanti proprietà tecnologiche, specialmente nel campo della biomedicina. L’argento colloidale, dimostrando proprietà antimicrobiche, viene usato per prevenire infezioni e trattare le ferite e le particelle di ossido di zinco drogate possono essere usate come sonde nel bioimaging ottico. La via biogenica è un metodo di sintesi sostenibile e conveniente che sfrutta un agente biologico. In questo lavoro, è stata usata la microalga Nannochloropsis gaditana. Inoltre, sono stati seguiti anche gli approcci classici di wet chemistry (compresa la via idrotermale) ed utilizzati come referenza. Per stabilizzare stericamente le nanoparticelle ottenute, le poliossazoline sono state usate come leganti. Le poliossazoline sono una classe di polimeri organici solubili in acqua. La poli(2-metil-2-ossazolina) è stata sintetizzata con 50 e 100 unità ripetitive e modificata con diversi gruppi ancora, per produrre dei leganti solubili in acqua e adatti alle particelle. Queste procedure erano mirate all’ottenimento di sospensioni stabili in acqua per sviluppare formulazioni farmaceutiche. Tutte le particelle e i polimeri sono stati caratterizzati con varie tecniche analitiche (XRD, DLS, UV-Vis Spectroscopy, TEM, SEM, IR-ATR, TGA, ICP-MS, NMR, GPC, ESI-MS) ed i protocolli delle sintesi inorganiche sono stati ottimizzati.