Χρήση της μικροσκοπίας ατομικής δύναμης για μελέτη της επίδρασης ερυθρής ακτινοβολίας σε ίνες βιοϋλικών

Τσαβαλιάς, Στυλιανός; Tsavalias, Stylianos

dc.contributor.author	Τσαβαλιάς, Στυλιανός	el
dc.contributor.author	Tsavalias, Stylianos	en
dc.date.accessioned	2017-03-06T07:54:52Z
dc.date.available	2017-03-06T07:54:52Z
dc.date.issued	2017-03-06
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/44501
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.5824
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Μικροσυστήματα και Νανοδιατάξεις”	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	Ελαστίνη	el
dc.subject	Ερυθρή ακτινοβολία χαμηλής ισχύος	el
dc.subject	Φωτοθεραπεία	el
dc.subject	Κολλαγόνο	el
dc.subject	Μικροσκόπιο ατομικής δύναμης	el
dc.subject	Νανοτεχνολογία	el
dc.subject	Elastin	en
dc.subject	Low-level red laser therapy (LLLT)	en
dc.subject	Collagen	en
dc.subject	Atomic force microscopy	en
dc.subject	Nanotechnology	en
dc.title	Χρήση της μικροσκοπίας ατομικής δύναμης για μελέτη της επίδρασης ερυθρής ακτινοβολίας σε ίνες βιοϋλικών	el
heal.type	masterThesis
heal.secondaryTitle	A study of the effect of red light in biomaterials fibers using atomic force microscopy	el
heal.classification	Νανοτεχνολογία	el
heal.classification	Μικροσκοπία ατομικής δύναμης	el
heal.classification	Βιοϋλικά	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-10-31
heal.abstract	Η παρούσα μεταπτυχιακή εργασία αφορά στη σύνθεση και στη μελέτη δομών ελαστίνης υπό την επίδραση της ερυθρής ακτινοβολίας laser χαμηλής ισχύος στη νανοκλίμακα καθώς και στη συνδυαστική σύνθεση, απεικόνιση και μελέτη ικριωμάτων ελαστίνης-κολλαγόνου με τη χρήση μικροσκοπίου ατομικής δύναμης. Η ελαστίνη είναι μια ελαστομερική πρωτεΐνη και ένα από τα κύρια συστατικά της εξωκυττάριας μήτρας, η οποία προσδίδει δομική συνοχή μεταξύ ιστών και οργάνων. Οι ελαστικές ίνες παρέχουν την ελαστικότητα των ιστών των πνευμόνων, του δέρματος και των αρτηριών. Το κολλαγόνο είναι μια ινώδης πρωτεΐνη που υπάρχει σε αφθονία στην εξωκυττάρια μήτρα και έχει ιδιαίτερο ρόλο στη σύσταση των ιστών στα οστά, στους τένοντες και στο δέρμα. Συνεπώς, και τα δυο συστατικά έχουν ένα ιδιαίτερα σημαντικό δομικό και λειτουργικό ρόλο στην εξωκυττάρια μήτρα. Η ακτινοβολία laser χαμηλής ισχύος στην περιοχή του ερυθρού είναι μια ταχέως αναπτυσσόμενη τεχνική φωτοθεραπείας που εφαρμόζεται σε πλήθος ιατρικών εφαρμογών. Η ερυθρή ακτινοβολία δείχνει να έχει ευρεία επιρροή στους ιστούς από τη μακροκλίμακα έως και τη νανοκλίμακα. Έχει αναφερθεί ότι, εκτός από την αντιφλεγμονώδη και την αναλγητική δράση της, η ερυθρή ακτινοβολία ενισχύει και την ικανότητα για ανάπλαση των ιστών. Επίσης, έχει αναφερθεί η συνεισφορά της στην επούλωση των διαταραχών στους τένοντες. Για τη μελέτη όλων των παραπάνω δημιουργήθηκαν stock εναιωρήματα ελαστίνης- υπερκάθαρου νερού (1% w/v), ελαστίνης-PBS (1% w/v) και ελαστίνης-TBS (1% w/v). Tα εναιωρήματα ελαστίνης- υπερκάθαρου νερού ήταν αυτά που εμφάνισαν δομές ινών ελαστίνης, ενώ τα ελαστίνης-PBS και ελαστίνης-ΤBS παρουσίασαν πολλά συσσωματώματα. Τα εναιωρήματα μετά τη δημιουργία τους αφέθηκαν για 14 μέρες σε ηρεμία, ώστε να ξεκινήσει η διαδικασία αυτοοργάνωσης των ινών. Έπειτα, γινόταν η προετοιμασία του δείγματος κατά την οποία τοποθετούνταν σε κάθε δείγμα ένα πλέγμα χαρτογράφησης. Το πλέγμα χαρτογράφησης ήταν απαραίτητο, ώστε να είναι εφικτό να προσδιοριστεί η ίδια νανοπεριοχή μετά από κάθε ακτινοβόληση του δείγματος, αφού ο στόχος ήταν η μελέτη της ίδιας ίνας πριν και μετά το πέρας των ακτινοβολήσεων. Η επίδραση της ερυθρής ακτινοβολίας μελετήθηκε σε τρεις κατηγορίες στη νανοκλίμακα με τη χρήση ατομικού μικροσκοπίου δύναμης. Στην πρώτη κατηγορία, πραγματοποιήθηκαν 20 κύκλοι ακτινοβόλησης για 45 δευτερόλεπτα με 60 δευτερόλεπτα ηρεμίας μεταξύ των διαδοχικών δόσεων, όπου παρατηρήθηκε αύξηση των γεωμετρικών χαρακτηριστικών, όπως αυτή της διαμέτρου κατά 51%. Στη δεύτερη και στην τρίτη κατηγορία πραγματοποιήθηκε συνεχής ακτινοβόληση 15 λεπτών για 3 κύκλους ακτινοβόλησης και 60 λεπτών για 3 κύκλους ακτινοβόλησης αντίστοιχα. Στην πρώτη ακτινοβόληση της δεύτερης κατηγορίας παρατηρήθηκε παρόμοια συμπεριφορά με την πρώτη κατηγορία, ενώ στις επόμενες ακτινοβολήσεις της δευτερης κατηγορίας υπήρξε μείωση των γεωμετρικών χαρακτηριστικών. Τα παραπάνω αποτελέσματα παρουσίασαν ομοιόμορφες διακυμάνσεις των γεωμετρικών χαρακτηριστικών. Σε αντίθεση με αυτά της τρίτης κατηγορίας, όπου υπήρξαν ανομοιόμορφες διακυμάνσεις. Στη συνέχεια, παρασκευάσθηκαν stock εναιωρήματα ελαστίνης- κολλαγόννου αναλογίας (1:1), για τη συνδυαστική μελέτη στη νανοκλίμακα κολλαγόνου-ελαστίνης με τη χρήση ατομικής μικροσκοπίας δύναμης όπου παρατηρήθηκε πλέγμα δομών κολλαγόνου και ελαστίνης.	el
heal.abstract	The present thesis concerns the synthesis, characterization and study of elastin’s structures in nanoscale under the influence of low level red laser irradiation as well as the study of elastin-collagen composites scaffolds with Atomic Force Microscopy (AFM). Elastin is an elastomeric protein, and one of the main components of the extracellular matrix, which provides structural integrity to the tissues and organs of the body. It is the essential element of elastic fibers, which induces elasticity to the tissue of lung, skin, and arteries. Collagen is a fibrous protein that exists in abundance in the extracellular matrix and has an important role in the formation of fibers in bones, tendons and skin. So, both of them have an important structural and functional role in the extracellular matrix. Low-level red laser therapy (LLLT) is a fast growing technology used to treat a multitude of conditions. Red light irradiation appears to have a wide range of effects on tissues from macroscale to nanoscale. It has been reported that red light not only presents anti-inflammatory and analgesic effects on human skin but also helps the regenerative capacity of the tissues. Furthermore, there have been reports that red laser phototherapy contributes to tendon healing. To study all the aforementioned, stock suspensions of elastin with ultrapure water (1% w/v), elastin with PBS (1% w/v) and elastin with TBS (1% w/v) have been made. Only the suspensions of elastin with ultrapure water provided fibers while the suspensions of elastin with PBS and elastin with TBS seem to only have aggregations. The suspensions were left for 14 days to rest, in order to start the self-assembly phase of the elastin fibers. Then, followed the preparation of the sample, in which a grid was added. The grid was essential in order to defined the same nanoarea for every round of irradiation since the main purpose of this thesis was to study the same fiber before and after irradiation. The impact of the red light irradiation was investigated in nanoscale using Atomic Force Microscopy (AFM) in three categories of investigation. In the first category of experiments, each elastin’s sample was irradiated 5 times with each irradiation lasting of 45 seconds and a rest period of 60 seconds. The above irradiation procedure was repeated 4 times, thus the irradiation doses were 20. The results indicated that the average width of the fibrils diameter increased of 51% due to red radiation. In the second and third category of experiments each elastin sample was irradiated continuously for 15 and 60 minutes accordingly for three times both of them. The results of the first irradiation of the second category were almost the same as the once in the first category. However, in the next irradiation of the second category, there was a decrease of geometric characteristics. The results showed uniform variations of the geometrical characteristics. Unlike the ones in the third category which show non-uniform variation ones. Subsequently, stock suspensions of elastin-collagen composites scaffolds (1:1) were made for the combined study of collagen-elastin at the nanoscale by using atomic force microscopy.	en
heal.advisorName	Πολιτόπουλος, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Πολιτόπουλος, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Χριστοφόρου, Ευάγγελος	el
heal.committeeMemberName	Ματσόπουλος, Γεώργιος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	107 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true