Materiali polimerici innovativi e biocompatibili per l’assorbimento quantitativo e reversibile di ioni di metalli pesanti dalle acque

Da alcuni anni stiamo sviluppando una nuova classe di resine a base poliammidoamminica per applicazioni biomediche (carrier per farmaci, in forma lineare idrosolubile; scaffold per coltivazioni di tessuti, in forma di resina reticolata) e ambientali (assorbimento e rivelazione di inquinanti delle acque, in forma di resina reticolato). Esse sono competitive con i materiali attualmente disponibili per le medesime applicazioni in quanto totalmente biocompatibili, sintetizzabili in acqua a basso costo con processo totalmente ecocompatibile, e di architettura facilmente modulabile, anche con l’aggiunta di gruppi funzionali “mirati” alla specifica applicazione, come ad esempio quelli carbossilici, per la complessazione di ioni metallici. In questa occasione presenteremo la caratterizzazione di due nuove PAA reticolate per l’assorbimento di cationi di metalli pesanti dalle acque, la prima con netta prevalenza di gruppi amminici rispetto ai carbossilici, e la seconda con la situazione opposta, paragonabile ad un EDTA in forma di network polimerico. Saranno mostrate e discusse serie sistematiche di cinetiche di assorbimento dei cationi Cu2+, Cd2+, Pb2+, Zn2+, Co2+ e Ni2+, sia singoli, sia in miscela, ottenute mediante monitoraggio in situ della concentrazione dei cationi metallici mediante square wave voltammetry su elettrodo di mercurio a goccia pendente HDME, con l’aggiunta della stripping voltammetry per la valutazione delle concentrazioni di metallo libero residue all’equilibrio. Le prove sono state effettuate a diverse concentrazioni iniziali di catione metallico (comprese tra 0.0005 M a 0.00005 M) e con diversi rapporti tra unità monomeriche di resina e ione metallico (da 10:1 a 100:1). I dati sperimentali sono ottimamente linearizzabili con i modelli cinetici abitualmente utilizzati per lo studio degli assorbimenti; i tempi di dimezzamento osservati sono eccellenti, dell’ordine del minuto o delle decine di secondi. In particolare la prima delle due resine proposte risulta, ragionevolmente, più blanda e selettiva nella coordinazione; infatti assorbe selettivamente solo due dei cationi suddetti (Cu2+ e Ni2+) anche in presenza di quantità paragonabili degli altri metalli, che restano pressoché inalterati, e l’assorbimento è reversibile per acidificazione a pH 3. La seconda invece mostra, come ci si aspettava, una attitudine alla complessazione tanto elevata quanto generalizzata; in questo caso, tuttavia, come è del resto ragionevole, l’assorbimento è meno reversibile.