Αντιβακτηριακή δράση των νανοσωλήνων άνθρακα μελέτη περίπτωσης esherichia coli

Βλάχου, Νικολέττα; Vlachou, Nikoletta

dc.contributor.author	Βλάχου, Νικολέττα	el
dc.contributor.author	Vlachou, Nikoletta	en
dc.date.accessioned	2016-05-31T07:54:07Z
dc.date.available	2016-05-31T07:54:07Z
dc.date.issued	2016-05-31
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/42560
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.4767
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών”	el
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Νανοσωλήνες Άνθρακα	el
dc.subject	Νανοτεχνολογία	el
dc.subject	Αντιβακτηριακή δράση	el
dc.subject	Θολοσιμετρία	el
dc.subject	Επίστρωση τρυβλίων	el
dc.subject	CNTs	el
dc.subject	Nanotechnology	el
dc.subject	Antibacterial activity	el
dc.subject	Colonies	el
dc.subject	Optical density	el
dc.title	Αντιβακτηριακή δράση των νανοσωλήνων άνθρακα μελέτη περίπτωσης esherichia coli	el
heal.type	masterThesis
heal.classification	Νανοτεχνολογία	el
heal.classification	Αντιβακτηριακή Δράση	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2015-10-23
heal.abstract	Οι νανοσωλήνες άνθρακα (CNTs) είναι από τα νανοϋλικά τα οποία παρουσιάζουν μεγάλο ενδιαφέρον για έρευνα, λόγω των μοναδικών φυσικοχημικών, μηχανικών και ηλεκτρικών ιδιοτήτων τους. Βρίσκουν εφαρμογή σε διάφορους τομείς, όπως είναι η ιατρική και η μηχανική, και για αυτόν τον λόγο το εμπορικό ενδιαφέρον αυτών των υλικών είναι ολό ένα και αυξανόμενο. Ήδη αρκετές είναι οι εταιρίες οι οποίες παράγουν μαζικά και εμπορεύονται νανοσωλήνες άνθρακα. Ως εκ τούτου, θεωρείται ζωτικής σημασίας η μελέτη και η κατανόηση των επιδράσεων των CNTs στους ζωντανούς οργανισμούς και το περιβάλλον, ώστε μελλοντικά να μην παρουσιαστούν παρόμοια προβλήματα, όπως έγινε με την περίπτωση του αμιάντου. O λεπτομερής χαρακτηρισμός τους είναι απαραίτητος για τη σύνδεση των φυσικοχημικών ιδιοτήτων με την τοξική και την αντιμικροβιακή τους δράση. Οι ιδιότητες που έχουν προταθεί ότι σχετίζονται τόσο με τις εμπορικές εφαρμογές όσο και με την κυτταροτοξικότητα περιλαμβάνουν τη διάμετρο, το μήκος, την καθαρότητα του δείγματος και την ύπαρξη ή μη επιφανειακής ή άλλης τροποποίησης. Οι μηχανισμοί κυτταροτοξικότητας που προτείνονται από τη διεθνή βιβλιογραφία, επίσης, ποικίλλουν, ενώ ανάλογα με το υλικό που διερευνάται μπορεί να είναι διαφορετικοί παρόλο που οδηγούν στο ίδιο αποτέλεσμα, την απόπτωση των κυττάρων. Στην τρέχουσα μεταπτυχιακή εργασία, χρησιμοποιήθηκε το βακτήριο Esherichia coli (E.coli) ως πρότυπος μικροοργανισμός και ελέγχθηκαν, σχετικά με την αντιβακτηριακή τους δράση, CNTs με διαφορετικές εξωτερικές διαμέτρους και επιφανειακές τροποποιήσεις. Σε γενικές γραμμές, υπάρχουν διάφοροι τρόποι σύνθεσης των CNTs σε εργαστηριακή κλίμακα. Στη μελέτη μας, χρησιμοποιήθηκαν CNTs πολλαπλών τοιχωμάτων τα οποία είχαν συντεθεί με τη μέθοδο της χημικής εναπόθεσης ατμών. Στη συνέχεια, πραγματοποιήθηκε καθαρισμός αυτών με υδροχλωρικό οξύ και τροποποίηση της επιφάνειας τους με επιφανειακή προσθήκη αμινομάδων και καρβοξυλομάδων. Επιπλέον, εκτιμήθηκε η επίδραση της συγκέντρωσης των CNTs στη βιωσιμότητα των βακτηρίων για τον ίδιο χρόνο και τις ίδιες συνθήκες επώασης. Παρατηρήθηκε ότι οι κινητικές σταθερές της ανάπτυξης των E. coli κυττάρων, μετά από την επώασή τους παρουσία διαφόρων ποσοτήτων CNTs ανά 100ml θρεπτικου μέσου, παρουσίασαν διαφοροποίηση σε σύγκριση με το δείγμα ελέγχου που δεν περιείχε CNTs. Η διαφοροποίηση αυτή ήταν μεγάλη για κάποια από τα δείγματα και μικρότερη για άλλα, ενώ βρέθηκε ότι εξαρτάται ισχυρά από την προστιθέμενη ποσότητα των CNTs. Παρόμοια αποτελέσματα προέκυψαν και από την εκτίμηση της μέγιστης κυτταρικής συγκέντρωσης. Κατά την καταμέτρηση αποικιών επίσης παρουσιάστηκαν διαφοροποιήσεις ανάμεσα στα διάφορα δείγματα που ελέγχθηκαν κατά παρόμοιο τρόπο, γεγονός που επιβεβαιώνει και συμπληρώνει τα αποτελέσματα από τον υπολογισμό των κινητικών σταθερών της ανάπτυξης. Τέλος, διερευνήθηκε ένας από τους διάφορους μηχανισμούς αντιβακτηριακής δράσης που προτείνονται από τη διεθνή βιβλιογραφία ότι λαμβάνουν χώρα.	el
heal.abstract	Carbon nanotubes (CNTs) are one of the most appealing nanomaterials with unique physicochemical, mechanical, and electrical properties that find application in many different fields, e.g. biology, medicine and mechanics. Moreover, they have a tremendous increase in commercial interest and subsequent mass production. Hence, it is considered crucial to study and understand the effect of CNTs on living organisms and environment for their proper future use. It has been indicated that CNTs’ size, purity and surface chemistry are considered important parameters for the toxicological effect on living organisms. The differences in CNTs properties could be the first reason that explains why the results of their toxic effect on various types of cells are diverse, controversial and sometimes conflicting. Another reason could be the different cell culture media and the different cell types. It is obvious that more studies are needed in order to conclude to specific results about the effect of CNTs on cells. The mechanisms of cytotoxicity suggested by the literature also vary, and are depending on the investigating material. In the current master thesis, it was used as a model organism the bacterium Esherichia coli (E.coli). CNTs with different size and surface modifications were tested on their antibacterial activity. Moreover, it was investigated whether the effect of CNTs on the viability of the bacteria was dose – dependent for both the same time and incubation conditions. Generally, there are several ways of synthesis of CNTs on a laboratory scale. In our study, Multiwall carbon nanotubes were used that have been synthesized via T-CVD. Subsequently, the purification was carried out, with hydrochloric acid, and also modification of the surface by surface addition of amino and carboxyl groups. It was observed that the kinetic constants of the development of E. coli cells, after incubation with various doses of CNTs showed variation compared with the control sample. These differentiations were more for some of the samples and less on others; it was found that they strongly depend on the added dose of CNTs. Similar results were obtained by estimating the maximum cell concentration. Traditional bacteria quantitative plating analysis was conducted, and the results of which revealed that the thin-wall CNTs and the funtionalized with carboxyl groups CNTs inhibited cell viability whereas the commercial multi-wall CNTs showed a less significant effect on the viability of E. coli. Finally, it was investigated whether the carbon nanotubes cause puncturing of the bacteria’s cell membrane, since this mechanism is believed to be the dominant that occurs upon the interaction of the bacteria with the carbon nanotubes.	en
heal.advisorName	Χαριτίδης, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Κέκος, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Χριστοφόρου, Ευάγγελος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόνιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	93 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true