La chimica supramolecolare in acqua è un'area di ricerca di particolare interesse e in costante crescita. Lo studio delle interazioni non covalenti in ambiente acquoso è importante per ottenere una migliore comprensione e un miglior controllo dei principali processi che avvengono in natura.
Negli ultimi anni un importante campo di applicazione di questa branca della chimica riguarda il riconoscimento degli anioni in quanto essi giocano un ruolo fondamentale nei processi biologici e industriali.
Uno dei principali obiettivi dei chimici supramolecolari è proprio lo sviluppo di recettori in grado di svolgere la loro funzione in un ambiente così competitivo come quello acquoso. Le caratteristiche chimico-fisiche di questo mezzo lo rendono un ambiente poco adatto all'uso della maggior parte dei composti organici. Essi hanno per lo più caratteristiche idrofobe che li rendono praticamente insolubili in acqua, ed inoltre l'elevata polarità di tale mezzo indebolisce le interazioni di tipo donatore-accettore che si vengono a stabilire tra recettore e substrato.
Alla luce di ciò, l'obiettivo del presente progetto, realizzato in collaborazione con il gruppo di ricerca EMNS (Engineering of Molecular NanoSystems) dell'Università di Bruxelles, riguarda lo sviluppo di nuovi recettori di anioni in ambiente acquoso. Il lavoro sarà focalizzato sulla sintesi di nuovi complessi salofen-Zn, sul loro trasferimento in ambiente acquoso e sullo studio della loro capacità di legare una serie di anioni in tale mezzo. Per trasportare i complessi salofenici in acqua e sviluppare così dei sistemi di recettori stabili ed efficienti si userà la tecnica del grafting, depositando i recettori su nanoparticelle d'oro. Tale strategia ha il vantaggio che i sistemi ottenuti, grazie alla variazione delle loro proprietà ottiche, permettono il facile monitoraggio dei processi di associazione con gli anioni.
Lo sviluppo di nuovi recettori artificiali per anioni e lo studio delle interazioni non covalenti, su cui si basano i fenomeni di riconoscimento host-guest, rappresenta un importante e utile campo di indagine che trova la sua applicazione nella ricerca qui descritta nella rilevazione di anioni potenzialmente tossici e dannosi per l'ambiente e in diagnostica medica. Tuttavia, a causa del forte carattere idrofobo che caratterizza solitamente i recettori organici, la maggior parte degli studi di binding riportati in letteratura sono effettuati in solventi organici.
Raccogliere però la sfida che ci viene dall'osservazione della Natura dove i processi si svolgono in ambiente acquoso richiede la messa a punto di nuove strategie e di nuovi sistemi. L'approccio qui descritto ci consente di mettere a frutto le indicazioni e i principi della chimica supramolecolare riguardanti il riconoscimento molecolare ottenendo così dei sistemi che riconoscono gli anioni tramite interazioni acido-base di Lewis e che riescono a lavorare in acqua grazie al supporto su nanoparticelle d'oro. Ulteriore vantaggio è che la formazione dei complessi host-guest può essere facilmente monitorata in virtù del comportamento delle nanoparticelle all'UV. Quindi concludendo ci sono tutti i presupposti per sviluppare dei sistemi di monitoraggio efficace degli anioni in acqua facendo tesoro degli studi di base condotti sui complessi sintetizzati.