Presentato da: Danilo Malferrari

1. Sintesi di nuovi liquidi ionici e studio degli effetti su alcune attività enzimatiche di cellule in coltura Relatore: Dott.ssa Paola Galletti Correlatore: Prof. Giorgio Sartor Presentato da: Danilo Malferrari Anno Accademico 2006/2007

2. I solventi nell’industria chimica E-Factor 0.1 5 50 100 Roger A. Sheldon, 2007 • Direttiva VOC 1999/13/EC - Regolamento REACH Anastas, P.; Warner, C.; Green Chem.; 1998 Production tons / year 103 102 105 107 Necessità dell’abbandono o diminuzione nell’uso di solventi

3. Principi della green chemistry Prevenzione È meglio prevenire l’inquinamento piuttosto che intervenire per ridurlo dopo che lo si è prodotto Reazioni chimiche meno pericolose Quando possibile, la sintesi dei prodotti chimici deve essere progettata in modo da utilizzare e generare sostanze non tossiche o poco tossiche per l’uomo e per l’ambiente Solventi e prodotti ausiliari più sicuri L’uso di sostanze ausiliarie (solventi, agenti di separazione) dovrebbe diventare non necessario o almeno innocuo

4. Paul Walden - 1913 Etilammonio nitrato • Non infiammabili, non esplosivi • Non volatili • Alta miscibilità con i gas: CO2, H2 • Riciclabili, reazioni selettive I liquidi ionici – Solventi alternativi

5. [BMIM][BF4] [MOEMIM][BF4] Scopo tesi • [MOEMIM][BF4] meno tossico rispetto al [BMIM][BF4] di 2 ordini di grandezza • La presenza di ossigeni nella catena laterale ne diminuisce l’idrofobicità • L’inserzione di funzioni ossigenate nelle catene laterali diminuisce la tossicità del liquido ionico? [BMIM][BF4] [MOEMIM][BF4] [MOE2MIM][BF4] [MOE3MIM][BF4] Samorì C., Pasteris A., Galletti P., Tagliavini E., Environ. Toxicol. Chem., 2007

6. APPLICAZIONE SALUTE UMANA AMBIENTE VALUTAZIONE ASPETTI ECONOMICI VALENZA SOCIALE IMPATTO ECOLOGICO ANALISI STRUTTURA CHIMICA SAR / QSAR DATI TOSSICOLOGICI - ECOTOSSICOLOGICI SINTESI STRUTTURA CHIMICA

7. La sintesi

8. I Liquidi ionici sintetizzati

9. Inibizione acetilcolinesterasi Lattato deidrogenasi Livello di organizzazione biologico Qualità dell’analisi QSAR MTT-test Membrane modello Test biologici

10. Saggio di vitalità cellulare MTT-test I dati sono il risultato di 3 esperimenti distinti in cui ogni concentrazione è stata replicata 4 volte.

11. Saggio di vitalità cellulare MTT-test In entrambe le serie si identificano delle differenze significative tra [BMIM][BF4] e liquidi ionici con 1 e 2 funzionalità etossi.

12. Inibizione dell’acetilcolinesterasi I dati sono il risultato di 3 esperimenti distinti in cui ogni concentrazione è stata replicata 4 volte.

13. Inibizione dell’acetilcolinesterasi Si osserva un andamento differente nell’attività dell’enzima per le due famiglie di anioni. Non vi sono differenze significative tra i liquidi ionici con catene etossilate e polietossilate.

14. Stabilità membrane cellulari – lattato deidrogenasi I dati sono il risultato di 3 esperimenti distinti in cui ogni concentrazione è stata replicata 4 volte.

15. Stabilità membrane cellulari – lattato deidrogenasi Diminuzione dell’LDH rilasciato per liquidi ionici contenenti fino a due atomi di ossigeno nella catena laterale. Si osservano differenze significative tra [BMIM][BF4] e [BMIM][N(CN)2].

16. Tendenza generale Nel test di inibizione dell’acetilcolinesterasi si osservano delle differenze tra anioni ed un allontanamento dalla tendenza generale Non si osservano differenze significative nei liquidi ionici dipendentemente dall’allungamento della catena

17. DPH 1,6-DIFENILESATRIENE Anisotropia di fluorescenza tramite DPH Qual è l’effetto dei liquidi ionici sull’anisotropia di fluorescenza? Si possono identificare delle variazioni nella fluidità di membrana nella serie di liquidi ionici con catene polietossilate?

18. Anisotropia di fluorescenza di DPH in presenza di [BMIM][BF4]

19. Anisotropia di fluorescenza con [MOE2MIM][N(CN)2] Variazione dell’andamento dell’anisotropia per molarità superiori a 500 mM

20. Fluorescenza - Proprietà spettrali del [BMIM][BF4] Massimi di emissione a 415 e 427 nm con eccitazione a 260 nm

21. Conclusioni • La purezza dei liquidi ionici è fondamentale per un utilizzo nei test biologici • Sono necessari passaggi sintetici che migliorino la sostenibilità del processo, diminuendo l’uso di solventi nelle fasi di purificazione • Si osserva un andamento generale per il test di vitalità MTT-test e il test di integrità di membrana • Vi è una diminuzione della tossicità introducendo delle funzioni etossi nella struttura, ma la tendenza si inverte in presenza di tre atomi di ossigeno • Non si evidenziano differenze sistematiche tra i tipi di anioni impiegati • I liquidi ionici a catena alchilica variano la fluidità di membrana anche a basse molarità, con formazione di strutture miste