Il biossido di silicio, noto anche come silice, è un ossido di silicone con formula chimica SiO2. In alcune parti del mondo, la silice è il principale elemento costitutivo della sabbia. La silice è una delle famiglie di materiali più complessa e abbondante, che esiste anche come componente di numerosi minerali. La silice si trova anche in vari organismi viventi: lo scheletro delle diatomee, un tipo di plancton che sta alla base della catena alimentare degli oceani, è composto di silice. Alcune piante usano la silice per rafforzare gli steli in modo che trattengano i frutti e formino aghi esterni di protezione. Il ruolo della silice è meno ovvio negli animali, ma in ognuno di noi è presente circa mezzo grammo di questo materiale, senza il quale ossa, capelli e denti non potrebbero formarsi.
Il biossido di silicio si ottiene principalmente mediante l’estrazione, inclusa l’estrazione dalla sabbia e la purificazione del quarzo. Il quarzo, o silice cristallina, è adatto a vari scopi, mentre la produzione tramite processo chimico è necessaria per ottenere un prodotto più puro, se non più adatto (ad esempio più reattivo o con dimensioni delle particelle inferiori). La silice amorfa è prodotta a livello industriale in varie forme, tra cui gel di silice, silice precipitata, fumo di silice e silice colloidale, tramite processi per via termica (pirogenico/fumo) o a umido (precipitato, gel, colloidale). Indipendentemente dalla forma e dal metodo di preparazione (inclusi i sottoprodotti), la silice è presente in CAS n. 7631-86-9.
Circa il 95% dell’utilizzo commerciale del biossido di silicio (sabbia) avviene nel settore dell’edilizia, ad esempio per la produzione di calcestruzzo (calcestruzzo a base di cemento Portland), e la silice è il componente principale nella produzione della maggior parte del vetro.
Il fumo di silice è una polvere ultrafine raccolta come sottoprodotto dalla produzione di silicio e leghe di ferrosilicio. È costituito da particelle sferiche (non cristalline) amorfe con un diametro medio delle particelle di 150 nm, senza ramificazione del prodotto pirogenico. L’uso principale è quello di materiale pozzolanico per calcestruzzo ad alte prestazioni.
Il biossido di silicio può anche essere parte della superficie di un semiconduttore di silicio, in cui strati di ossido di silicio proteggono le superfici di silicio durante i processi di diffusione e possono essere utilizzati per la maschera di diffusione.
Il processo Stöber è una procedura chimica utilizzata per preparare particelle di silice (SiO2) di dimensioni controllabili e uniformi per applicazioni nella scienza dei materiali. Quando è stato presentato nel 1968 questo processo sol-gel si è rivelato pionieristico e rimane ad oggi l’approccio sintetico di analisi per via umida alle nanoparticelle di silice più utilizzato. La silice collodiale (dimensioni delle particelle che vanno da circa 1 a 100 nm) può essere utilizzata in numerose applicazioni: ad esempio, migliora le prestazioni dei rivestimenti portati dall’acqua, offrendo proprietà antimacchia, e aumenta durata e resistenza durante le operazioni di cementazione.
La silice (colloidale, precipitata o pirogenica) è anche un additivo comune nel settore della produzione alimentare. Viene utilizzata principalmente come agente fluidificante o antiagglomerante in alimenti in polvere, come spezie e creme per caffè senza lattosio, o in polveri da trasformare in compresse farmaceutiche. Nelle applicazioni igroscopiche è anche in grado di adsorbire acqua. La silice colloidale viene utilizzata come chiarificante per vino, birra e succhi, con il numero E di riferimento E551.
Nei cosmetici, la silice è utile per le sue proprietà di diffusione della luminosità e per la sua naturale capacità di assorbenza. La silice colloidale è anche ampiamente utilizzata come additivo reologico per il controllo della fluidità all’interno dei prodotti per la cura della persona.
In campo farmaceutico, le nanoparticelle di silice mesoporosa (MSNP) sono un esempio di nanomateriali innovativi per lo sviluppo di sistemi per la somministrazione di farmaci. Sono state fatte ricerche sulle nanoparticelle di silice mesoporosa come nanovettori per somministrare i farmaci e veicolare i geni. Grazie alla loro struttura unica, possono funzionare come vettori efficaci per la somministrazione di agenti terapeutici per attenuare il progredire delle malattie, ridurre le risposte infiammatorie e, di conseguenza, migliorare il trattamento dei tumori. Le nanoparticelle di silice sono caratterizzate da un ampio intervallo di dimensioni delle particelle, volumi dei pori controllabili, una grande capacità di carico dei farmaci e un numero elevato di gruppi silanolici per la modifica e la funzionalizzazione della superficie. Sono state ampiamente utilizzate nella somministrazione di farmaci. Le MSNP hanno in genere diametri delle particelle in un intervallo compreso tra 50 e 300 nm e distribuzioni delle dimensioni dei pori strette dell’ordine di 2-6 nm. È possibile verificare la struttura e la morfologia su scala nanometrica e micrometrica, producendo un’ampia superficie e grandi volumi dei pori delle MSNP e consentendo un’elevata capacità di carico. La capacità delle MSNP di trasportare carichi è stata dimostrata con numerosi farmaci diversi, tra cui ibuprofene, diflunisal, naprossene, captopril, aspirina, gentamicina, eritromicina e amoxicillina. L’internalizzazione del carico è importante poiché i nuovi farmaci sono spesso insolubili in acqua ed è stato stimato che circa il 95% di tutti i nuovi potenziali farmaci hanno scarse proprietà farmacocinetiche e biofarmaceutiche.
Alfatest in possesso di apparecchiature utili a fornire test per l’analisi sulle materie prime della silice:
- Superficie
- Porosità
- Densità
- Dimensioni e forma delle particelle
- Proprietà termiche
- Proprietà di scorrimento delle polveri
- Immagini ad alta risoluzione SEM
- Diffrazione ai raggi X
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Riferimenti
https://en.wikipedia.org/wiki/Silicon_dioxide
https://colloidalsilica.nouryon.com/colloidal-silica-facts-what-is-silica/
Inorganic Nanoparticles for Transdermal Drug Delivery and Topical Application, Nanoscience in Dermatology 2016, Pages 57-72
Mohsen Ghaferi, Maedeh Koohi Moftakhari Esfahani, Aun Raza, Sitah Al Harthi, Hasan Ebrahimi Shahmabadi & Seyed Ebrahim Alavi (2020) Mesoporous silica nanoparticles: synthesis methods and their therapeutic use-recent advances, Journal of Drug Targeting, DOI: 10.1080/1061186X.2020.1812614
Mohsen Ghaferi, Maedeh Koohi Moftakhari Esfahani, Aun Raza, Sitah Al Harthi, Hasan Ebrahimi Shahmabadi & Seyed Ebrahim Alavi (2020) Mesoporous silica nanoparticles: synthesis methods and their therapeutic use-recent advances, Journal of Drug Targeting, DOI: 10.1080/1061186X.2020.1812614
https://www.asasp.eu/index.php/about-silica/
