La nostra redazione approfondisce con tre Chimici dello SCITEC gli argomenti dei rispettivi speech tecnico-scientifici portati a LAB Italia 2024.
L’Istituto di Scienze e Tecnologie Chimiche “Giulio Natta” (SCITEC) è uno dei più grandi istituti del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) e afferisce al Dipartimento di Scienze Chimiche e Tecnologie dei Materiali (DSCTM).
SCITEC è stato fondato nel 2019 dalla fusione di tre istituti, rispettivamente l’Istituto di Scienze e Tecnologie Molecolari (ISTM), l’Istituto per lo Studio delle Macromolecole (ISMAC) e l’Istituto di Chimica del Riconoscimento Molecolare (ICRM), e si articola su otto sedi, di cui cinque situate a Milano, dove opera circa il 75% dei dipendenti, e le altre tre a Roma, Genova e Perugia.
Il personale dell’Istituto SCITEC conta oltre 120 dipendenti strutturati, cui si aggiungono assegnisti di ricerca, borsisti e dottorandi. L’Istituto SCITEC è attivo in tutti i principali campi delle scienze e tecnologie chimiche, spaziando dalla chimica per la salute alla chimica per la sostenibilità, dall’energia, alla conservazione dei beni culturali, dalla modellazione e allo sviluppo di materiali e tecnologie avanzate per l’agrifood, all’autenticazione degli alimenti, dal metabolite profiling di biofluidi, alla caratterizzazione strutturale di molecole naturali e biologicamente attive, dalla catalisi alla bonifica dei suoli.
I numerosi laboratori attivi in seno all’istituto sono equipaggiati con moderne strumentazioni cruciali per i processi di ricerca, innovazione e controllo, coprendo ogni fase dalla progettazione, alla caratterizzazione e alla sintesi di molecole e materiali, fino alla sperimentazione e valutazione funzionale del prodotto finito. Oltre alla ricerca, SCITEC supporta una serie di altri Centri di Ricerca e Imprese, a livello nazionale e internazionale, attraverso le sue avanzate strumentazioni, raggruppate in laboratori omogenei per funzione.
Nell’ambito di LAB Italia 2024, tre ricercatori di SCITEC hanno presentato alcune attività sviluppate nei loro laboratori e hanno evidenziato come la multidisciplinarità e il costante scambio di conoscenze e competenze, tipico di un ambiente di ricerca, consenta una flessibilità e una versatilità di campi di indagine e di applicazioni, difficilmente riscontrabili in laboratori esclusivamente dedicati alle scienze e le tecnologie applicate. Queste attività rispondono a richieste progettuali, sfruttando le conoscenze sviluppate nella ricerca di base e trasferendole alla pratica in una vasta gamma di settori, rispondendo alle esigenze del mondo industriale, tecnologico e istituzionale.
Mariacecilia Pasini ha illustrato una parte delle attività sviluppate presso i laboratori @POPLAB, Polymers for Optoelectronics and Photonics Laboratory. In questi laboratori, le competenze sviluppate sui polimeri, memoria storica dell’Istituto fondato dal premio Nobel per la Chimica Giulio Natta, sono state integrate con le conoscenze sulle interazioni luce-materia, portando allo sviluppo di materiali semiconduttori organici che combinano le caratteristiche della plastica quali flessibilità, leggerezza, processabilità e basso costo con le proprietà dei semiconduttori come il trasporto di carica, la conduttività e la fluorescenza. L’applicazione di queste competenze ha permesso di ottenere coatings, ovvero rivestimenti, con diverse proprietà avanzate. Ad esempio, sono stati sviluppati rivestimenti capaci di assorbire e riemettere luce a determinate lunghezze d’onda, utilizzabili per la realizzazione di materiali barriera UV sostenibili, schermi luminescenti per la proiezione di informazioni monocromatiche e concentratori solari luminescenti. Inoltre, attraverso processi di nano- e microfabbricazione con tecniche di soft lithography, vengono ottenuti coatings antiriflesso. Questi possono eliminare la riflessione della radiazione luminosa incidente su pannelli fotovoltaici incrementandone l’efficienza, concentrare la luce in zone specifiche o creare schermi trasparenti flessibili adatti alla proiezione di immagini. La combinazione di materiali emettitori di luce nell’intervallo UV-visibile con la creazione di superfici microrugose ha inoltre consentito la progettazione di coatings antibatterici per applicazioni biomedicali.
Roberto Consonni ha illustrato le attività del laboratorio di risonanza magnetica nucleare (NMR) relative agli studi e applicazioni della risonanza magnetica nucleare per l’autenticazione degli alimenti. Il laboratorio NMR di SCITEC dispone di tre spettrometri in fase liquida ad alto campo (400 MHz, 500 MHz e 600 MHz) che permettono di indagare la struttura e la composizione di diverse matrici appartenenti al settore alimentare, dei materiali, e della salute umana. L’impiego della tecnica NMR in alta risoluzione permette infatti di ottenere la caratterizzazione strutturale/microstrutturale di singole molecole e polimeri, sia naturali che sintetici. Inoltre, la tecnica NMR consente di analizzare nel suo complesso il profilo metabolico di miscele di estratti da tali campioni, così da correlare le diverse proprietà e caratteristiche del campione al contenuto totale dei metaboliti primari e secondari. Questi profili metabolici, nel caso di alimenti, si correlano ad esempio, all’origine geografica, alle tecniche agronomiche di produzione, alla presenza di adulterazioni o frodi, ecc. Permettono anche di individuare markers specifici di varietà botaniche e processi di invecchiamento, trattamenti ed effetti di processing. Nel caso invece di fluidi biologici, i profili metabolici si correlano con lo stato di salute / stato patologico del soggetto investigato. Nell’intervento del dott. Consonni a LAB Italia, sono stati illustrati alcuni esempi di valutazione della qualità ed autenticità di matrici alimentari, in particolare aceto balsamico tradizionale di Modena, pomodoro concentrato, miele, zafferano e caffè tostato. In questi settori, l’impiego della tecnica NMR ha permesso di rivelare la presenza di frodi altrimenti non osservabili con le normali tecniche analitiche previste dalla normativa vigente.
Matteo Guidotti ha infine presentato il laboratorio di prevenzione e protezione da rischi non convenzionali di natura chimica, biologica, radiologica e nucleare (CBRN) dell’Istituto SCITEC di Milano. Questa struttura collabora costantemente con le istituzioni pubbliche (Vigili del Fuoco, Forze Armate, Protezione Civile) e con le organizzazioni internazionali (Centro di Eccellenza CBRN della Commissione Europea, Organizzazione per la Proibizione delle Armi Chimiche, OPCW e Alleanza Atlantica NATO), che si occupano di formare professionisti e operare in situazioni emergenziali in cui vi sia un rilascio o uno sversamento accidentale o intenzionale di materiali altamente pericolosi per la salute umana e per l’ambiente. Da queste esperienze interdisciplinari e con l’esperienza di vari professionisti dell’emergenza e del soccorso è possibile mettere a confronto prestazioni, potenzialità e limitazioni di strumentazione analitica portatile e campale di ridotte dimensioni e di facile uso in prossimità degli eventi calamitosi, con i sistemi analitici da banco da laboratorio, per uso di ricerca. Tra la strumentazione campale esaminata figurano i rivelatori basati sulla spettrometria a mobilità ionica (IMS), gascromatografia-spettrometria di massa (GC-MS), fotoionizzazione (PID), spettrofotometria Raman e sulla sensoristica elettrochimica di varia natura. Dall’elaborazione di queste informazioni è così possibile proporre nuove strategie operative e formative per gli specialisti che quotidianamente sono chiamati ad operare sul campo per la sicurezza pubblica e per la salvaguardia ambientale.
Interventi a cura di: Dott.ssa Mariacecilia Pasini, Dott. Roberto Consonni e Dott. Matteo Guidotti del CNR-SCITEC di Milano
foto: Lab CBRN
