Presupposti
Ogni 45 secondi nel mondo muore una persona a causa di infezione resistente agli antibiotici. Le Nazioni Unite (UN) hanno lanciato l’allarme: la resistenza agli antibiotici è una priorità sanitaria mondiale. I meccanismi di resistenza sviluppati dai batteri derivano dall’uso eccessivo di antibiotici nelle cure mediche e negli allevamenti intensivi di animali. Gli antibiotici non vengono completamente metabolizzati, e una percentuale che varia dal 30% al 90% viene escreta immodificata, finendo così nel sistema delle acque reflue. I corpi idrici diventano, di conseguenza, dei veri e propri serbatoi di antibiotici, favorendo i meccanismi di resistenza agli antibiotici. La Commissione Europea (CE) ha definito una lista di sostanze, compresi alcuni antibiotici, da monitorare nel campo della politica idrica dell’Unione. In questo elenco si trovano i più comuni antibiotici: amoxicillina, ciprofloxacina e azitromicina (quest’ultima, oggi usata per contrastare le complicanze del Covid-19). I tradizionali processi di trattamento delle acque degradano solo parzialmente o addirittura lasciano gli antibiotici pressoché inalterati. Pertanto, è necessario sviluppare nuove strategie che siano efficienti, selettive ed economiche per contrastare la diffusione degli antibiotici nelle acque reflue mediante la loro rimozione.
Soluzione
L’obiettivo principale del progetto ANTÌBIO è contrastare l’inquinamento idrico da antibiotici, sfruttando diversi concetti peculiari combinati in un’unica soluzione innovativa.
Nano-materiali:
Elevato rapporto superficie/volume, che consente alta reattività superficiale.
Fotocatalisi:
Molto efficace nel degradare totalmente sostanze organiche presenti in acqua, ma bassa selettività.
Stampaggio molecolare di materiali inorganici e organici:
Grazie all’elevata selettività, i materiali a memoria di forma superano i limiti della fotocatalisi.
Materiali magnetici:
Utilizzati come supporto per i nano-materiali fotocatalitici, ne permettono un semplice recupero post utilizzo grazie all’applicazione di un campo magnetico esterno.
Work Program
Il progetto avrà una durata di 24 mesi. L’azione è strutturata in 5 Work Package (WP): WP1-Gestione e Coordinamento, WP2-Materiali inorganici ad impronta molecolare, WP3-Materiali organici ad impronta molecolare, WP4-Test applicativi, and WP5-Divulgazione e Valorizzazione. Lo schema del piano di lavoro è descritto nella figura seguente
WP1: Gestione e Coordinamento
Responsabile: Giuliana Impellizzeri (IMM-CNR)
Durata: 24 mesi (0-24)
Questo WP è dedicato alla gestione dell’avanzamento generale dei lavori, con particolare attenzione agli aspetti finanziari, amministrativi e scientifici. Il responsabile di questo WP, nonché Principal Investigator del Progetto, supervisionerà il coordinamento delle attività e, assistito dai leader degli altri WP, monitorerà ed assicurerà che ogni partner lavorerà in modo efficiente e con entusiasmo, rispettando le scadenze previste. The PI will follow the progress of the action, adopting possible changes and corresponding reorganization of the work necessary for the success of the project.
WP2: Materiali inorganici ad impronta molecolare
Responsabile: Maria Cantarella (IMM-CNR)
Durata: 16 mesi (0-16)
Questo WP è focalizzato sulla sintesi, la caratterizzazione e la verifica di fotocatalizzatori inorganici magnetici ad impronta molecolari (MI) in grado di degradare selettivamente gli antibiotici in acqua. L’obiettivo principale consiste nella realizzazione di nanopolveri inorganiche MI ed il loro successivo test in ambiente reale (campioni di acque reflue forniti da ARPA e Medivis). Il Laboratorio di Tossicologia Ambientale dell’NICPB studierà i potenziali rischi ambientali associati ai nanomateriali sintetizzati. Sulla base dei risultati di queste verifiche, verrà identificato il sistema più performante.
WP3: Materiali organici ad impronta molecolare
Responsabile: Sabrina C. Carroccio (IPCB-CNR)
Durata 16 mesi (0-16)
Scopo di questo WP è la realizzazione di rivestimenti polimerici a impronta molecolare per nanoparticelle magnetiche contenenti unità fotosensibilizzanti. Sarà utilizzato anche l’approccio della criopolimerizzazione al fine di realizzare sistemi ad ampia diffusività, elevate capacità di adsorbimento, attitudine fotocatalitica e selettività rispetto agli antibiotici target. Un altro obiettivo di questo WP è la valutazione delle prestazioni dei materiali formulati nell’adsorbire e rimuovere gli inquinanti selezionati. Verranno inoltre valutate i meccanismi di degradazione, dovuti alla fotocatalisi, delle molecole bersaglio. Nei laboratori dell’NICPB saranno eseguiti i test eco tossicologici sui nanomateriali polimerici in studio. Dalla valutazione dei risultati verrà individuato il materiale ibrido più performante.
WP4: Test applicativi
Responsabile: Gianni Pezzotti Escobar (IMM-CNR)
Durata: 10 mesi (14-24)
L’obiettivo di questo WP è la verifica applicativa dei risultati scientifici ottenuti. Ciò sarà ottenuto attraverso la progettazione, la costruzione ed il test di un dimostratore in scala da laboratorio, in grado di rimuovere gli antibiotici selezionati dalle acque reflue. Il materiale più efficiente, sia in termini di degradazione degli antibiotici che di stabilità (dati ottenuti dal WP2 e dal WP3), sarà prodotto in quantità tale da poter essere utilizzato come componente attivo nel dimostratore. Verrà dapprima utilizzata acqua sintetica, composta da acqua deionizzata contaminata con gli antibiotici selezionati; quindi, verranno utilizzate acque reflue reali (provenienti dall’industria farmaceutica).
WP5: Divulgazione e Valorizzazione
Responsabile: Andrea A. Scamporrino (IPCB-CNR)
Durata 24 mesi (0-24)
Gli obiettivi di questo WP sono la diffusione e la valorizzazione dei risultati scientifici. Sono previste diverse attività (creazione del logo e del sito web, utilizzo dei social media, realizzazione di un quiz Kahoot!, pubblicazione di un editoriale e di articoli scientifici, partecipazione e organizzazione di convegni) al fine di raggiungere sia i gli esperti del settore che il grande pubblico. Un altro aspetto importante del WP sarà la valorizzazione dei risultati del progetto, attraverso incontri one-day con le PMI/Industrie italiane, e la realizzazione di un brevetto.