Sviluppo di nanosistemi sostenibili per l’incapsulamento di oli essenziali e dei loro principi attivi per la conservazione dei beni culturali di origine lignea

La conservazione e il restauro dei Beni Culturali (BC) comporta la potenziale esposizione a fattori di rischio per la salute dei lavoratori e per l'ambiente. Il lavoro proposto affronta questa problematica, ponendo le basi per un trattamento sostenibile basato sui principi della Chimica Verde per la conservazione dei BC di origine lignea colpiti dal biodeterioramento. L’impianto metodologico proposto, incentrato su una “conservazione sostenibile”, ha lo scopo di presentare i seguenti temi: i biocidi di origine naturale ed i nanomateriali. Tra i biocidi di origine naturale gli oli essenziali (EO), e le loro componenti maggioritarie (o principi attivi), stanno attirando l’attenzione dei ricercatori in virtù delle loro ben note proprietà antimicrobiche e della loro ridotta tossicità, paragonata a quella dei biocidi comunemente utilizzati. Tra questi, sono stati selezionati l’olio essenziale di Calamintha nepeta (L.) Savi ed il suo componente maggioritario, l'R-(+)-pulegone (Pu), i quali hanno già dimostrato proprietà biocide nei confronti di numerosi microrganismi (1), alcuni dei quali responsabili del biodeterioramento del legno. Per la veicolazione di tali sostanze sulle superfici lignee, è stata adottata una procedura di incapsulamento che prevede l’utilizzo del chitosano (Ch), un polisaccaride naturale atossico, biocompatibile e biodegradabile, derivante dalla deacetilazione della chitina, in grado di formare delle nanoparticelle e dei nano-carriers tramite gelificazione ionica, un processo di sintesi che non prevede l’impiego di reticolanti o altri reagenti tossici. Inoltre, il chitosano, è stato già considerato come prodotto consolidante per la conservazione del legno archeologico (2). La procedura sperimentale ha previsto, inizialmente, la sintesi delle nanoparticelle caricate con pulegone (ChNPs-Pu) a diversi rapporti Ch:Pu (1:0; 1: 0.25; 1:0.5; 1:1) e la loro caratterizzazione morfologica tramite diverse tecniche analitiche (DLS, spettroscopia FTIR, microscopia SEM). L’attività biocida delle singole sostanze (Pu, Ch, ChNPs-Pu) è stata valutata tramite Multiwell Assay (MA) in presenza del fungo filamentoso Aspergillus niger, uno tra i maggiori responsabili del fenomeno della carie soffice del legno e del suo degrado. Il MA ha mostrato l’attività biocida dei diversi trattamenti (Pu, Ch, ChNPs-Pu) a diverse concentrazioni (da 3 a 0,093 mg/mL) evidenziando il trattamento con ChNPs-Pu a basse concentrazioni risulta più efficace rispetto alle singole sostanze. Le nanoparticelle di ChNPs-Pu sono state applicate su provini lignei (Fig. 1) mostrando la capacità antimicrobica. La sperimentazione prevede il trattamento con nanoparticelle di campioni lignei con diverso grado e tipologia di colonizzazione biologica. L'effetto antimicrobico delle nanoparticelle sarà valutato mediante diverse metodologie, come saggi colorimetrici, misurazioni della colonizzazione di A. niger e relativa vitalità. Inoltre, le stesse applicazioni e valutazioni verranno fatte utilizzando l’EO di C. nepeta, per valutare se la presenza del Pu influenza le proprietà biocide dell’olio e se la composizione chimica eterogenea di quest’ultimo produce effetti positivi o negativi nei confronti del microrganismo studiato. Bibliografia (1) Božović M., Ragno R., (2017) - Calamintha nepeta (L.) Savi and its Main Essential Oil Constituent Pulegone: Biological Activities and Chemistry. Molecules, 22, 2: 290. (2) Christensen et al. (2015) - Treatment of waterlogged archaeological wood using Chitosan-and modified Chitosan solutions. Part I: Chemical compatibility and microstructure. Journal of the American Institute for Conservation, 54(1), 3-13.