Da scarti agroalimentari a Formulazioni nanotech

Risultato della ricerca:

La ricerca in oggetto mira allo sviluppo di nuovi nanomateriali per il recupero e riutilizzo degli scarti dell’industria agroalimentare per una potenziale applicazione nel settore cosmetico, nutraceutico e agricolo. La nanotecnologia rappresenta la più grande rivoluzione nel settore dei materiali offrendo un nuovo approccio scientifico e tecnologico finalizzato alla progettazione, caratterizzazione e applicazione di dispositivi che prevedano il controllo della materia su scala atomica e molecolare. L’ECHA (European Chemical Agengy) ha proposto la seguente definizione di nanomateriale “I nanomateriali sono sostanze chimiche o materiali composti da particelle con almeno una delle dimensioni compresa tra 1 e 100 nanometri (nm)”. Grazie alle loro ridotte dimensioni e all’elevato rapporto superficie-massa, i nanomateriali acquisiscono nuove caratteristiche chimico-fisiche uniche e differenti rispetto allo stesso materiale su scala dimensionale maggiore. In ambito tecnologico farmaceutico, la ricerca applicata ai materiali ha portato allo sviluppo di diverse tipologie di nanosistemi inorganici ed organici quali quantum dots, liposomi, niosomi, nanoparticelle polimeriche, emulsioni e microemulsioni. C’è un’ampia letteratura scientifica incentrata su tali devices che offre un’idea dei nuovi orizzonti applicativi raggiunti. Particolarmente interessante negli ultimi anni, è la possibilità di andare a valorizzare tramite questi sistemi gli scarti della filiera agroalimentare. Le biomasse dell’industria vitivinicola, olearia ed agrumaria, ad esempio, rappresentano una fonte di molecole di pregio, quali polifenoli, acidi grassi ed omega-3 le cui attività biologiche ne hanno promosso l’utilizzazione in campo nutraceutico, cosmetico e agricolo. Questo permette sia di ridurre l’impatto ambientale derivante dai processi di trasformazione agro-industriale sia di produrre prodotti funzionali ad alto valore aggiunto e con ricadute diversificate in più settori del mercato. L’’impiego delle nanotecnologie nella veicolazione di molecole di origine naturale derivanti da scarti agricoli trova impiego, infatti, nella protezione da batteri e funghi fitopatogeni di importanti coltivazioni e produzioni ortofrutticole. Allo stesso tempo, l’applicazione delle nanotecnologie sta permettendo la trasformazione degli scarti in integratori ad alto valore nutraceutico e numerosi prodotti per la cura della persona.

Riferimento a finanziamenti precedenti:

Il progetto non è stato oggetto di finanziamenti precedenti.

Innovatività rispetto a soluzioni già esistenti:

Le proprietà innovative dei nanomateriali sono legate essenzialmente alla loro scala ridotta, alle loro proprietà superficiali ed alla maggiore area superficiale che li contraddistingue. I nanocarrier presentano il notevole vantaggio di essere biocompatibili e biodegradabili e di svolgere un’azione protettiva delle sostanze veicolate dai processi di degradazioni fisica e chimica. Grazie alla possibilità di ingegnerizzare la superficie o il core di questi sistemi, le proprietà dei nanodevices possono essere modulate per applicazioni multifunzionali.

Le nanotecnologie trovano, anche, una vasta gamma di applicazioni in campo agroalimentare. Le nanotecnologie possono svolgere un ruolo importante nella creazione di un approvvigionamento più sostenibile di prodotti alimentari. Tra i vantaggi offerti vi sono, infatti, il miglioramento delle caratteristiche organolettiche, l’ottenimento di un maggiore assorbimento ed una migliore biodisponibilità di nutrienti ed integratori alimentari sino allo sviluppo di nuovi materiali di imballaggio, con proprietà antimicrobiche in grado di migliorare la conservazione dei prodotti. In ambito agricolo, invece, attraverso queste nuove tecnologie è possibile migliorare la capacità di assorbimento dei nutrienti da parte delle piante, la germinazione, le difese contro la crescita di funghi fitopatogeni o batteri.

Titoli di proprietà intellettuale:

Al momento i risultati della ricerca non sono protetti da titoli di proprietà intellettuale.

Principali applicazioni e mercato di riferimento:

I primi nano sistemi usati in un prodotto cosmetico sono stati i liposomi, inseriti da Christian Dior nel 1986 in una linea di trattamento. Da allora la nanotecnologia ha attirato l’interesse delle principali industrie del settore e numerosi cosmetici funzionali sono stati formulati. Esempi lampanti sono i solari a base di nanoparticelle di ossido di titanio e di zinco. Il biossido di titanio in forma nanometrica ha il vantaggio di essere trasparente e non di colore bianco opaco, rendendo le formulazioni più fluide, spalmabili e allettanti per i clienti. Infine, numerosi sono le applicazioni di nanomateriali in nuovi formulati cosmetici anti-age ad attività anti-radicalica veicolanti determinati principi attivi quali agenti idratanti, proteine e vitamine attraverso l’epidermide. Nel campo delle applicazioni agricole, invece, i nanomateriali vengono utilizzati come vettori per la consegna e il rilascio controllato dei prodotti agrochimici come fertilizzanti, pesticidi, erbicidi, fitoregolatori e biostimolanti naturali per l’agricoltura biologica. In campo alimentare, le nanotecnologie vengono utilizzate per produrre alimenti con dei benefici aggiunti, ad esempio, migliorando la disponibilità delle vitamine o aumentando la shelf-life del prodotto senza alterare gusto, apparenza o struttura dell’alimento.

Si prevede che il mercato globale dei nanomateriali per la veicolazione di composti attivi raggiungerà 1.694,7 miliardi di dollari entro il 2023 da 1.244,4 miliardi di dollari nel 2018, con un tasso annuo di crescita composto, CAGR, del 6,4% durante il periodo di previsione. La crescita in questo mercato è trainata principalmente dai significativi progressi tecnologici nella formulazione di sistemi con caratteristiche peculiari per l’applicazione terapeutica desiderata.

Esigenze per l’ulteriore sviluppo – Industrializzazione:

È necessario mettere a punto, in una prima fase, tecniche per scalare quantitativamente la produzione dei nanodevices tramite test su scala pilota per l’ottimizzazione dei metodi di produzione e successivamente test su scala reale.