Applicazioni dei concetti della Chimica Fisica dei Colloidi e dei Nanosistemi alle Formulazioni. Proprietà dei sistemi anfifilici e del self-assembly. Proprietà chimico-fisiche dei formulati. Principi guida nella formulazione di un prodotto. Additivi funzionali. Nanoparticelle.
H. Mollet, A. Grubenmann: “Formulation Technology” - Wiley
Obiettivi Formativi
La formulazione chimica, e di conseguenza anche la formulazione di sistemi per le più disparate applicazioni, non e’ un’arte, ma e’ il risultato di affinate conoscenze chimiche, fisiche e biomediche che integrano culture diverse quali la scienza dei colloidi e delle interfasi, la reologia, la scienza dei polimeri, la fisica dei fluidi complessi (soft condensed matter), la medicina, l’ingegneria, ecc., e confluiscono nella realizzazione di “materiali” e sistemi con proprietà volute. Il corso fornisce le conoscenze per la realizzazione di sistemi con proprietà desiderate in diversi campi come ad esempio le formulazioni farmaceutiche, cosmetiche, biotecnologiche, in campo alimentare e nel campo di materiali inorganici, organici e dei beni culturali. Il corso si articola in lezioni su argomenti inerenti le principali proprietà chimico-fisiche dei formulati, e sulle loro applicazioni in diversi settori di particolare rilevanza industriale.
Metodi Didattici
Numero di ore relative alle attività in aula: 48
Altre Informazioni
Consultare piattaforma Moodle
Modalità di verifica apprendimento
Esame orale
Programma del corso
Concetti introduttivi delle formulazioni, sviluppo di una formulazione. Richiami di Chimica Fisica dei colloidi e dei nanosistemi. Fenomeni interfasali, la tensione superficiale. Tensioattivi: tipologia, proprieta' chimico-fisiche e strutturali, usi e applicazioni. Self-assembly. Isoterma di Gibbs. Termodinamica della micellizzazione. La concentrazione critica micellare, metodi di misura, effetti della temperatura e degli elettroliti sulla CMC. Parametro di impacchettamento. Krafft point e cloud point. Mesofasi liquido-cristalline. Diagrammi di fase di sistemi anfifilici. Emulsioni e microemulsioni. Stabilita' termodinamica. Bilancio idrofilico-idrofobico (HLB). Temperatura di inversione di fase (PIT). Curvatura e rigidita' delle superfici. Comportamento di fase. Colloidi liofili, liofobi e di associazione. Principali agenti disperdenti. Preparazione e proprieta' cinetiche, reologiche, ottiche, elettriche. Interazioni intermolecolari. Colloidi protettivi. Sospensioni. Meccanismi di rottura di un'emulsione. Agenti emulsionanti. Agenti di bagnabilita'. Parametri di solubilita': parametro di Hildebrand, metodo di Hansen, metodi incrementali, applicazioni ai polimeri, QSAR e Pow, LSER, numero "M".
Solubilità e cristallizzazione.Formulazioni cosmetiche. Cenni sulla struttura della pelle e del capello. Effetto dei tensioattivi. Tipi di formulati per uso cosmetico. Prodotti base e ausiliari. Cosmetici funzionali e innovativi: schermi anti-UV, vescicole, nanoemulsioni, emulsioni Pickering, nanoparticelle, complessi di inclusione in ciclodestrine. Formulazioni per uso farmaceutico. Cenni sull'assorbimento dei farmaci. Principi fondamentali per la formulazione dei farmaci. Forme farmaceutiche. Sistemi innovativi di drug delivery. Formulazioni alimentari. Struttura degli alimenti. Colloidi alimentari. Tipi di acqua, attivita' dell'acqua negli alimenti. Esempi di formulazioni alimentari. Gel fisici e chimici: definizione, preparazione, reticolazione, rigonfiamento. Termodinamica di swelling. Organogel. Materiali "intelligenti", responsivi e a memoria di forma.