Biofunctional electrospun membranes for chemical filtration

Biofunctional electrospun membranes show remarkable potential for a wide range of applications thanks to their sensitivity and high surface to volume ratio. Herein, poly(vinyl alcohol) (PVA)/bovine serum albumin (BSA) blended nanofibers were produced by electrospinning, starting from a homogeneous solution of BSA and PVA. Chemical crosslinking through immersion in a glutaraldehyde (GA) solution allowed to obtain water insoluble membranes. Characterization by means of scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) evidenced homogeneous defect-free fibers with nanoscale diameters. The presence of BSA at the fiber surface and its bioactivity was demonstrated by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and Bradford protein assay. These nanofibers were tested in chemical filtration, by exploiting the affinity of BSA towards a high number chemical species, including drugs. Specifically, filtration of ketoprofen, which is a pharmaceutical drug often found in waste waters as a contaminant, were successfully carried out and are hereby presented. Finally, the possibility of using this functionalized nanofibrous membrane as a filter for biotin, a biological marker widely used in the biomedical field, was preliminary explored.

Le membrane biofunzionali elettrofilate presentano un grande potenziale in un’ampia gamma di applicazioni grazie alla loro sensibilità ed al loro elevato rapporto superficie/volume. In questo studio, nanofibre di alcool polivinilico (PVA)/sieroalbumina bovina (BSA) sono state prodotte tramite elettrospinning con una soluzione omogenea di BSA e PVA. La successiva reticolazione chimica per immersione in una soluzione di glutaraldeide (GA) ha permesso di ottenere membrane insolubili in acqua. La caratterizzazione tramite microscopia a scansione elettronica (SEM) e microscopia elettronica in trasmissione (TEM) ha evidenziato fibre omogenee e prive di difetti con diametri nell’ordine di centinaia di nanometri. La presenza di BSA sulla superficie delle fibre e la sua bioattività sono state dimostrate tramite spettroscopia infrarossa a trasformata di Fourier (FTIR) e analisi colorimetrica tramite il saggio di Bradford. E' stata valutata la potenziale applicazione delle membrane ottenute nel campo della filtrazione chimica, sfruttando l’affinità della BSA verso un gran numero di composti, tra cui farmaci di largo utilizzo. In particolare, sono stati condotti esperimenti di filtrazione utilizzando il ketoprofene, un principio attivo che è spesso rinvenuto nelle acque di scarico come inquinante. Infine, è stata anche esplorata la possibilità di usare queste membrane biofunzionalizzate come piattaforme di filtrazione di un marcatore biologico ampiamente utilizzato in campo medico, la biotina.