Dottorato in MORFOGENESI E INGEGNERIA TISSUTALE

Titolo della tesi: Solar light-responsive nanomaterials for reusable biomedical applications

Tema principale: Il rapido sviluppo del campo della nanobiofotonica ha portato i ricercatori a esplorare lo sviluppo di nanomateriali risonanti sensibili alla luce per varie applicazioni biomediche, tra cui: la disinfezione e il rilevamento di patogeni e la conversione energetica. Grazie alle proprietà modulabili delle nanoparticelle plasmoniche, è possibile realizzare nanomateriali innovativi per migliorare ulteriormente le loro capacità di assorbimento della luce e l'efficienza di conversione energetica. Questa tesi mira a dimostrare che lo sviluppo di nanostrutture plasmoniche ibride e sensibili alla luce bianca e solare può risolvere le problematiche legate all'inquinamento ambientale e ai rischi per la salute associati all'uso di nanomateriali nelle applicazioni sanitarie. Risultati: In questa tesi descriviamo innanzitutto la struttura e la preparazione delle nanostrutture ibride plasmoniche, realizzate in modo tale da migliorare le caratteristiche ottiche rispetto a quelle delle singole nanoparticelle che le compongono. Viene presentato il ruolo cruciale delle tecniche di autoassemblaggio e deposizione bottom-up. Le caratterizzazioni morfologiche, ottiche e fototermiche evidenziano le caratteristiche specifiche dei diversi sistemi, progettati appositamente per specifiche applicazioni biomediche. Successivamente, vengono studiate le proprietà fototermiche e fotoelettriche dei sistemi ibridi, che risultano migliorate: esse mostrano i progressi ottenuti dall'accoppiamento tra il fenomeno di risonanza plasmonica superficiale localizzata delle singole nanoparticelle o dal fenomeno di risonanza del reticolo superficiale. Per concludere, le nanostrutture ibride e le loro eccezionali proprietà ottiche e morfologiche sono sfruttate in diverse applicazioni biomediche come dispositivi attivati dalla luce bianca. Vengono illustrate la disinfezione di strumenti biomedici, l'alimentazione di dispositivi elettronici, la costruzione di una mascherina FFP2 riutilizzabile e la realizzazione di un biosensore altamente sensibile. Conclusioni: Viene presentata una trattazione completa delle capacità delle nanostrutture plasmoniche sensibili alla luce, evidenziando l'enorme potenziale nel risolvere le sfide sanitarie in modo sostenibile dal punto di vista ambientale, economico e accessibile e nel migliorare la qualità della vita nei paesi meno sviluppati.