Idrogel a base di pectina estratta da scarti vegetali con potenziale applicazione come supporto per living materials

I recenti progressi nella scienza dei materiali e nella biologia sintetica hanno introdotto una nuova classe di materiali noti come engineered living materials (ELMs).Gli ELMs sono composti da materiali di supporto naturali o sintetici che integrano cellule viventi in grado di svolgere funzioni complesse in risposta a stimoli esterni. Questi materiali hanno un grande potenziale in molte applicazioni, dalla medicina rigenerativa alla biosintesi fino al biorisanamento di acqua e suolo contaminati. Gli ELMs si basano principalmente su idrogel polimerici, capaci di assorbire grandi quantità d’acqua e creare ambienti ideali per la crescita dei microrganismi. Tuttavia, l'uso di polimeri naturali e sintetici nella produzione di idrogel è limitato da fattori come costi elevati, biodegradabilità ridotta e scarsa biocompatibilità, ostacolando l'ulteriore sviluppo di questi materiali. La pectina è emersa come una soluzione promettente, essendo un polisaccaride naturale, economico, idrosolubile, biodegradabile e biocompatibile. Può essere estratta dai rifiuti agro-alimentari e facilmente reticolata con cationi bivalenti, rendendola ideale per la produzione di idrogel. Questa tesi ha ottimizzato sia l'estrazione della pectina a pH alcalini, con basi organiche e inorganiche, sia la produzione del sale sodico, riducendo tempo e i volumi di solventi impiegati per contenere costi e impatto ambientale. È stata studiata anche l'applicabilità di questi idrogel nella stampa 3D, identificando le condizioni ottimali di reticolazione, inclusi tipi e concentrazioni di soluzioni cationiche. La pectina estratta è stata caratterizzata tramite spettrometria FTIR e UV-Vis, prove di gonfiamento e viscosimetria capillare per confrontarne le caratteristiche con la pectina commerciale ottenuta dalle mele. Dopo un'ottimizzazione iniziale del processo di stampa 3D delle soluzioni di pectina per ottenere idrogel, il comportamento meccanico dei campioni è stato studiato attraverso prove di compressione.