• alginate particles
• gelatine-alginate particles
• microfluidic device
• modellazione cfd
• nanoparticelle
• nanoparticles production
• sistemi microfluidici

Le nanoparticelle sono particelle dell'ordine dei nm; sono utilizzate in diversi settori, come, quello farmaceutico e biotecnologico. Queste vengono utilizzate nel campo dei farmaci a rilascio controllato. Per un'elevata efficienza terapeutica, le particelle devono avere dimensioni ridotte e distribuzione dimensionale ristretta. La loro produzione in sistemi microfluidici permette di conferire le caratteristiche desiderate. La fluidodinamica che si instaura nel dispositivo microfluidico risulta complessa. La modellazione CFD è uno strumento efficace per la predizione delle dimensioni e qualità delle particelle prodotte. Questa consente di investigare regimi di flusso e geometrie del dispositivo stesso, per la produzione di particelle di dimensioni desiderate, con una ristretta distribuzione dimensionale. Nel presente lavoro di tesi vengono combinati esperimenti, effettuati utilizzando un dispositivo millimetrico, e simulazioni numeriche. Ad una prima fase di studi di letteratura, sono seguite campagne sperimentali, per produrre particelle polimeriche a base di alginato e di una miscela gelatina-alginato con la tecnica di segmentazione della fase dispersa all’interno del dispositivo a X, utilizzando come soluzione immiscibile olio di girasole. È stato, poi, sviluppato un modello CFD per la predizione accurata delle dimensioni delle gocce realizzate nel dispositivo e l'analisi di parametri che ne influenzano la formazione, come, bagnabilità alla parete e tensione superficiale.

Nanoparticles are particles of the order of nm; they are used in various sectors, such as pharmaceutical and biotechnological. These are used in the field of drug delivery. For high therapeutic efficiency, the particles must be small and narrow size distribution. Their production in microfluidic systems allows to give the desired characteristics. The fluid dynamics realized in the microfluidic device is complex. CFD modelling is an effective tool for predicting the size and quality of the particles produced. This allows to investigate flow regimes and device’s geometries, to produce particles of desired size, with a narrow dimensional distribution. In the present thesis, experiments, carried out using a millimeter device, and numerical simulations are combined. A first phase of literature studies was followed by experimental campaigns to produce polymeric particles based on alginate and a gelatine-alginate mixture with the segmentation technique of the dispersed phase inside the X-shaped device, using sunflower oil as immiscible solution. A CFD model was then developed for the accurate prediction of the size of the droplets produced in the device and the analysis of parameters that influence their formation, such as, wall adhesion and surface tension.