“Advanced materials – Nuovi materiali polimerici con proprietà avanzate per applicazioni su dispositivi medicali”

This thesis explores the use of photochemistry and photocatalysis as sustainable strategies for the development of advanced polymers and materials, highlighting the potential of light radiation as a sustainable energy source. Three interconnected studies were conducted, ranging from the development of functional coatings to the design of photocatalytic materials and innovative optical fluorescent markers. The first, carried out in collaboration with Stevanato Group, concerns the use of photopolymerization of ionic methacrylates with methylene blue to obtain lubricating internal coatings for glass syringes, demonstrating controlled polymerization under mild conditions. The second study explored the photocatalytic oxidation of benzyl alcohol to benzaldehyde using different carbon nitride–carbon dots composites, combining both biomass valorization and benign synthesis route strategies. The comparison between hydrothermal and mechanochemical methods highlights how the synthetic pathway influences material morphology, charge-transfer properties, and catalytic performance. Finally, carbon dots were incorporated into LDPE matrix as fluorescent markers using a matrix-assisted method, paving the way for new smart materials with potential applications in polymer tracking. Overall, the results demonstrate that photoinduced processes offer a versatile, efficient, and sustainable platform for advancing polymer synthesis, catalysis, and optical sensing.

La presente tesi esplora l’impiego della fotochimica e della fotocatalisi come strategie sostenibili per lo sviluppo di polimeri e materiali avanzati, mettendo in evidenza il potenziale della radiazione luminosa come fonte di energia sostenibile. Sono stati condotti tre studi collegati tra loro, che spaziano dall’elaborazione di rivestimenti funzionali alla progettazione di materiali fotocatalitici e marcatori fluorescenti innovativi. Il primo, svolto in collaborazione con Stevanato Group, concerne l’utilizzo della fotopolimerizzazione di metacrilati ionici con blu di metilene per ottenere rivestimenti interni lubrificanti per contenitori in vetro, dimostrando una polimerizzazione controllata in condizioni blande. Il secondo studio si è concentrato sull’ossidazione fotocatalitica dell’alcol benzilico a benzaldeide utilizzando diversi compositi di carbon nitride–carbon dots, combinando strategie di valorizzazione della biomassa e di sintesi sostenibile. Questo studio mette in evidenza come la metodologia di sintesi influenzi la morfologia del materiale, le proprietà di trasferimento di carica e le prestazioni catalitiche. Infine, i carbon dots sono stati incorporati in una matrice di LDPE come marcatori fluorescenti mediante un metodo matrix-assisted, aprendo la strada a nuovi materiali intelligenti con potenziali applicazioni nel tracciamento dei polimeri. Nel complesso, i risultati evidenziano come i processi foto-indotti rappresentino strumenti versatili, efficienti ed ecocompatibili per la sintesi di polimeri, la catalisi e il sensing ottico.