Professor, matematicamente, faz sentido pensar em um conjunto de elementos infinitos cujo um ou mais elementos é um outro conjunto também de elementos infinitos?

Perfeitamente. Elementos de conjuntos podem ser conjuntos, sejam finitos ou infinitos. Por exemplo, o conjunto dos sistemas numéricos. Cada sistema é um conjunto que pode ser infinito. E existem infinitos sistemas numéricos, considerando que se pode estender a noção de números complexos para sistemas de um número qualquer de partes imaginárias, cada qual com o seu unitário próprio, como os quatérnios (três unidades imaginárias). E esse número de unidades imaginárias vai de uma apenas (caso dos complexos) até infinitas.