Caratterizzazione e modellazione macroscopica del comportamento termodinamico di miscele binarie e ternarie polimero-solvente per la produzione di materiali biomedicali attraverso la tecnica di separazione di fase indotta termicamente (TIPS)

Nell'ambito della presente proposta di progetto, volta all'ottimizzazione della metodologia di " "Temperature Induced Phase Separation" (TIPS) per la produzione di scaffolds polimerici per applicazioni biomedicali, l'unità operativa di Bologna ha il compito di studiare la termodinamica del processo di separazione di fase e di ricercare, selezionare ed, eventualmente implementare i modelli più appropriati alla descrizione del fenomeno. Tali strumenti potranno essere usati sia per la correlazione tra i materiali di partenza costituenti la miscela e le proprietà finali, sia per la stima del comportamento di sistemi non ancora realizzati. Il fine è quello di ricostruire, insieme alle altre Unità di Ricerca, delle relazioni tra le variabili operative del processo e le strutture delle matrici polimeriche porose ottenute e di conseguenza di approntare degli strumenti per l'ottimizzazione orientata al prodotto della tecnica TIPS per la produzione di scaffolds polimerici biodegradabili. L'attività dell'unità operativa partirà con l'analisi dei modelli esistenti in letteratura per la descrizione di sistemi polimero-solvente, per poi concentrarsi sulla valutazione delle prestazioni dei modelli stessi sulla base di dati di letteratura e misure ad hoc rilevate dall'unità di ricerca e dalle altre unità operative, sui sistemi polimerici di interesse. In particolare l'Unità di Ricerca di Bologna è in grado di caratterizzare, in un ampio spettro di condizioni operative e con ottima accuratezza, la solubilità di miscele polimero-solvente. Tale grandezza è un dato necessario alla valutazione dei parametri binari di interazione tra i componenti, i quali hanno un grosso impatto sull'attendibilità dei modelli termodinamici. In tale ambito sarà considerato anche l'uso di regole di mescolamento opportune che permettano di ottenere una stima di tali parametri a partire dai dati per i puri; verrà inoltre avviata una collaborazione con le Unità di ricerca esperte in tecniche di calcolo numerico e modellazione molecolare al fine di studiare la fattibilità di metodi multiscala completamente predittivi ricavando i parametri necessari al modello da appropriate simulazioni (esperimenti computazionali) invece che da dati sperimentali. In base ai risultati ottenuti saranno selezionati i modelli più promettenti per la descrizione dei sistemi di interesse e seguirà una fase di ottimizzazione dei parametri ed eventualmente di modifica dei modelli stessi, in base ai diagrammi di fase determinati sperimentalmente dalle altre Unità di Ricerca. Ciò permetterà la costruzione di un archivio di parametri termodinamici per i sistemi di interesse e la definizione di un protocollo per la previsione del comportamento di fase di miscele polimeriche che potrà essere utilizzato nell'ottimizzazione del processo di formazione di scaffolds tramite la tecnica TIPS