La Spettrometria di Massa nella Caratterizzazione delle Bioplastiche

La determinazione delle caratteristiche strutturali delle bioplastiche rappresenta uno stadio fondamentale per il miglioramento delle loro prestazioni a causa dello stretto connubio struttura/proprietà e per la valutazione dell'impiego industriale in campi specifici. Tra le diverse metodologie utilizzabili, le tecniche avanzate di spettrometria di massa, quali l'ESI (electro-spray ionization) ed il MALDI-TOF (matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight), grazie all'elevata sensibilità e velocità d'analisi, contribuiscono in modo unico a fornire informazioni strutturali dettagliate sia sui materiali polimerici (gruppi terminali, unità monomeriche, composizione) che sui prodotti di degradazione. Accoppiate a tecniche cromatografiche, quali HPLC e SEC, si possono ottenere significativi dati quantitativi fra cui i valori dei pesi molecolari assoluti. Sebbene il MALDI e l'ESI siano tecniche di ionizzazione soft, in alcuni spettrometri di massa è possibile eseguire un'analisi di ioni generati (per dissociazione indotta da collisione (CID) con molecole di gas inerte) dalla frammentazione di ioni precursori, con un determinato rapporto m/z, opportunamente selezionati. Grazie ai recenti progressi strumentali, dall'analisi degli ioni frammento, si possono acquisire informazioni sulle sequenze delle unità ripetitive o di legami presenti nello scheletro macromolecolare. In generale, i materiali polimerici con sequenze regolari possiedono un'elevata cristallinità ma una velocità di biodegradazione relativamente bassa e viceversa. I polimeri biodegradabili infine possono subire reazioni di degradazione termica ed ossidativa, durante la polimerizzazione o la lavorazione; durante l'impiego, l'esposizione all'aria, alla luce del sole, al calore, all'umidità, può provocare modifiche chimiche indesiderate. Tramite spettrometria di massa MALDI-TOF è possibile risalire, dai cambiamenti strutturali dei gruppi terminali, ai meccanismi di degradazione ed ottenere informazioni utili sugli stabilizzanti da impiegare. Inoltre, i prodotti di degradazione, a basso peso molecolare, possono essere facilmente rilasciati nell'ambiente circostante, comportarsi da potenziali migranti, essere tossici, anche se presenti in tracce, e rappresentare quindi un potenziale rischio per la salute umana. Di conseguenza, l'analisi di tali composti mediante tecniche analitiche molto sensibili, come l'ESI e l'HPLC-ESI, può fornire informazioni utili per migliorare la performance dei materiali in varie applicazioni (ad esempio nel settore agricolo, si pensi ai teli per la pacciamatura, e dell'imballaggio).