Interazione tra nanoparticelle magnetiche e polifenoli e applicazioni nell'industria alimentare

Le notevoli scoperte nel campo delle nanotecnologie degli ultimi anni hanno enfatizzato la versatilità della nanoscienza in molti campi. Nuove prove hanno dimostrato che le proprietà fisiche e chimiche dei nanomateriali possono essere regolate per ridurre i problemi di sicurezza delle nanotecnologie applicate nell'industria alimentare. In questo contesto, e ispirato dal crescente interesse dell'industria verso la nanotecnologia, una nuova nanoparticella di ossido di ferro, la cui sintesi è stata sviluppata nel nostro laboratorio, è stata utilizzata in associazione con i polifenoli per elaborare nanomateriali ibridi con interessanti applicazioni nel campo dell'industria alimentare. Le nanoparticelle magnetiche, che presentavano una dimensione di circa 10 nm e costituite da maghemite stechiometrica (γ-Fe2O3), erano chiamate nanoparticelle di magnesio attivo superficiale (SAMN). I SAMN mostrano un comportamento chimico superficiale peculiare, che è evidenziato dalla loro elevata stabilità idrica come sospensioni colloidali, senza alcuna modifica superficiale o derivatizzazione del rivestimento. Inoltre, la produzione di SAMN è economica ed eco-compatibile, e queste nanoparticelle possono essere vantaggiosamente riutilizzate. I SAMN sono in grado di immobilizzare varie biomolecole e la disponibilità di atomi di ferro (III) sulla superficie delle particelle fornisce al nanomateriale la capacità di legare selettivamente molecole selezionate. In tal modo, dopo l'immobilizzazione della molecola, viene formato il complesso nucleo-guscio, combinando il magnetismo dei SAMN (il nucleo) e la funzione fornita dalla molecola scelta (il guscio). Tra molte altre biomolecole, i composti fenolici hanno un'alta affinità per le nanoparticelle di magnetite. Ciò si verifica perché i composti fenolici hanno gruppi chelanti che reagiscono con i siti di ferro (III) disponibili sulla superficie dei SAMN. L'immobilizzazione dei composti fenolici sulla superficie dei SAMN è molto stabile e conservativa al momento del legame, rendendo possibile l'uso del complesso risultante per vari scopi, come la purificazione magnetica, il rilascio di farmaci, ecc. Pertanto, questo studio propone lo sviluppo di due nanostrutture ibride rivestendo SAMN con acido tannico (TA) e curcumina (CUR). Sia le nanostrutture core-shell, SAMN @ TA e SAMN @ CUR, hanno presentato un'elevata stabilità e sono state profondamente caratterizzate da diverse tecniche. SAMN @ TA è stato applicato con successo per la creazione di un sensore elettrochimico per il rilevamento del contenuto di polifenoli nei mirtilli mediante voltammetria ad onda quadra. Inoltre, le proprietà antimicrobiche di SAMN @ TA sono state testate con successo su Listeria monocytogenes. A causa dell'efficacia nel ridurre la crescita batterica e la facile rimozione dal sistema, SAMN @ TA rappresenta una possibile alternativa ai metodi antibiotici per l'eliminazione dei patogeni di origine alimentare. Infine, l'uso di SAMN @ CUR è stato proposto come metodo di purificazione per migliorare l'estrazione di curcumina pura da campioni biologici. I risultati hanno dimostrato un processo di purificazione magnetica sostenibile ed estremamente efficace per la curcumina, nonché una resa eccezionale del 90% e una purezza> 98%. In conclusione, gli usi multipli segnalati di SAMN, che vanno dalla purificazione della biomolecola al controllo dei patogeni di origine alimentare, offrono preziose informazioni sulla versatilità del nanomateriale e le sue potenziali applicazioni nell'industria alimentare.