Ανάπτυξη Φυσικά Σταυροδεμένων Υδρογελών Χιτοζάνης &
Χαρακτηρισμός μέσω Διαφορικής Θερμιδομετρίας και Διηλεκτρικής
Φασματοσκοπίας

Στεφανοπούλου, Ευδοκία; Stefanopoulou, Evdokia

dc.contributor.author	Στεφανοπούλου, Ευδοκία	el
dc.contributor.author	Stefanopoulou, Evdokia	en
dc.date.accessioned	2020-12-04T21:49:41Z
dc.date.available	2020-12-04T21:49:41Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/52278
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.19976
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	Υδρογέλες χιτοζάνης	el
dc.subject	Chitosan hydrogels	en
dc.subject	Διαφορική θερμιδομετρία	el
dc.subject	Differential calorimetry	en
dc.subject	Διηλεκτρική φασματοσκοπία	el
dc.subject	Dielectric spectroscopy	en
dc.subject	Φυσικό σταυροδέσιμο	el
dc.subject	Physical crosslinking	en
dc.subject	Διόγκωση	el
dc.subject	Swelling	en
dc.title	Ανάπτυξη Φυσικά Σταυροδεμένων Υδρογελών Χιτοζάνης & Χαρακτηρισμός μέσω Διαφορικής Θερμιδομετρίας και Διηλεκτρικής Φασματοσκοπίας	el
dc.title	Development of Physically Crosslinked Chitosan Hydrogels & Characterization by Differential Calorimetry and Dielectric Spectroscopy	en
heal.type	masterThesis
heal.classification	Επιστήμη Υλικών	el
heal.classification	Materials Science	en
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2020-10-26
heal.abstract	Στην παρούσα εργασία παρασκευάστηκαν και μελετήθηκαν υδρογέλες χιτοζάνης. Η χιτοζάνη είναι ένας φυσικός πολυσακχαρίτης που απαντάται πολύ συχνά στη φύση και παρουσιάζει φυσικοχημικές ιδιότητες εκμεταλλεύσιμες σε βιο-εφαρμογές. Η βιβλιογραφία γύρω από αυτή είναι εκτεταμένη και οι δυνατότητές της στην ιστοτεχνολογία ή σε συστήματα μεταφοράς φαρμάκων συνεχίζουν να διερευνώνται από την επιστημονική κοινότητα.΄Οντας υδρόφιλη, η χιτοζάνη μπορεί να σχηματίσει ισχυρά πολυμερικά δίκτυα με το νερό, με αποτέλεσμα την παραγωγή φυσικών υδρογελών. Σε αυτή τη μελέτη, δοκιμάζονται δύο συγκεντρώσεις χιτοζάνης σε αποσταγμένο νερό (3% και 3.75% w/v), ενώ η ενεργοποίηση και διαλυτοποίηση της χιτοζάνης πραγματοποιούνται σε όξινο περιβάλλον (pH 3). Η ζελατινοποίηση γίνεται ακαριαία, παρουσία υδροξειδίου του νατρίου. Στο τέλος, γίνονται εκπλύσεις με αποσταγμένο νερό, για να επανέλθει το pH και να απομακρυνθούν οι ελεύθερες ρίζες που μπορούν να αντιδράσουν και να οδηγήσουν την υδρογέλη σε παραμόρφωση ή αποσύνθεση. ΄Ενας πρώτος χαρακτηρισμός των συστημάτων γίνεται μέσω πειραμάτων διόγκωσης (swelling) σε όξινο, ουδέτερο κι αλκαλικό περιβάλλον. Στη συνέχεια, μελετώνται οι θερμικές ιδιότητες των υδρογελών, για διαφορετικά ποσοστά υδάτωσης, με την τεχνική της Διαφορικής Θερμιδομετρίας Σάρωσης. Επιπλέον, με τα πειράματα Διηλεκτρικής Φασματοσκοπίας παρακολουθείται η διηλεκτρική συμπεριφορά της χιτοζάνης, όταν οι υδρογέλες τοποθετούνται μεταξύ δύο χάλκινων ηλεκτροδίων προς το σχηματισμό ενός πυκνωτή, στον οποίο εφαρμόζεται εναλλασσόμενο ηλεκτρικό πεδίο. Τέλος, σε συνεργασία με το εργαστήριο του Πολυτεχνείου της Βαλένθιας, πραγματοποιήθηκαν πειράματα ρεομετρίας για τη μελέτη των ρεολογικών και μηχανικών ιδιοτήτων των παρασκευασθέντων δειγμάτων. Επιβεβαιώνεται από τα πειράματα διόγκωσης πως η χιτοζάνη ενεργοποιείται και γίνεται πιο υδρόφιλη σε όξινο περιβάλλον, επιτρέποντας περισσότερα μόρια νερού να εισχωρήσουν στο πλέγμα της υδρογέλης. Αντίθετα, η ύπαρξη ιόντων (από κάποιο άλας) μειώνει το απορροφηθέν νερό, διότι ελαττώνονται οι απωστικές ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ των μονομερών της χιτοζάνης. Η ρεομετρία καταγράφει υψηλά μέτρα Young για τις παρασκευασμένες υδρογέλες, τα οποία είναι ανεξάρτητα του εφαρμοζόμενου πλάτους και σχεδόν ανεξάρτητα της συχνότητας που επιλέγεται στο πείραμα. Δε φαίνεται να υπάρχουν σοβαρές διαφοροποιήσεις μεταξύ των δύο παρασκευα- σθέντων συγκεντρώσεων χιτοζάνης. ΄Ετσι, η συζήτηση των αποτελεσμάτων της θερμιδομετρίας και της διηλεκτρικής φασματοσκοπίας γίνεται με άξονα τα ποσοστά υδάτωσης των υδρογελών. Ενώ στα υψηλά ποσοστά νερού τα δοκίμια είναι πιο ελαστικά και μπορεί να σχηματιστεί πάγος, στα χαμηλά ποσοστά τα δοκίμια γίνονται δύσκαμπτα και μόνο η υαλώδης μετάβαση είναι παρατηρήσιμη. Η διηλεκτρική φασματοσκοπία φαίνεται να καταγράφει λιγότερους μηχανισμούς με υψηλότερες ενέργειες ενεργοποίησης στην περίπτωση των χαμηλών ποσοστών υδάτωσης. Σε υψηλά ποσοστά υδάτωσης, όμως, παρατηρούνται περισσότεροι μηχανισμοί που σχετίζονται με διαφορετικές καταστάσεις του νερού μέσα στα δείγματα.	el
heal.abstract	In this thesis, physically-crosslinked chitosan hydrogels have been prepared and characterized. Chitosan is a natural polysaccharide which is very common in nature and has physico-chemical properties that can be used in bioapplications. The literature around chitosan is extended and its potential use in tissue engineering or as a component in drug delivery systems is still under investigation by the scientific community. Thanks to chitosan’s hydrophilicity, strong polymeric networks with water can be obtained. In our study, two chitosan concentrations (3% and 3.75% w/v) have been prepared in distilled water solutions, whereas the activation and dissolution of chitosan have been achieved in an acidic environment (pH 3). Gelification happened instantly when sodium hydroxide was added to the solutions. Finally, the hydrogels have been washed with distilled water, in order to obtain a neutral pH and to wash away the free ions that could react and lead to the deformation or decomposition of the created networks. The materials are firstly characterized through swelling tests in acidic, neutral and alkaline environments. Moreover, their thermal properties are investigated, for different relative humidity percentages, by Differential Scanning Calorimetry. Furthermore, Dielectric Spectroscopy is employed to observe the dielectric behaviour of chitosan when in between two copper electrodes to form a capacitor, to which an alternating electric field is applied. Lastly, in collaboration with the Polytechnic University of Valencia, rheometry tests have been performed for the quantification of the hydrogels’ rheological and mechanical properties. Swelling tests confirm that chitosan is charged and more hydrophilic in acidic environments, allowing water molecules to penetrate the hydrogel’s structure. On the other hand, the addition of ions (from a dissolved salt) decreases water intake, because the repulsive electrostatic interactions between chitosan’s monomers are weaker. Rheometry records high Young moduli for all prepared gels, which are amplitude and frequency independent. No major differences are observed between the two different chitosan concentrations that were selected and prepared in this study. Therefore, the discussion of both calorimetry and dielectric spectroscopy results will be about water intake and its effect on the hydrogels. While, in high water contents, the samples are elastic and ice can form, in lower water contents they become stiff and only glass transition can be observed. Dielectric spectroscopy records less processes with higher activation energies in the case of low water contents. However, in high water contents, one can observe more processes that are attributed to the different states of water that coexist inside the chitosan structures.	en
heal.sponsor	Υποτροφία Erasmus+ EU	el
heal.sponsor	Erasmus+ EU Scholarship	en
heal.advisorName	Κυρίτσης, Απόστολος	el
heal.advisorName	Kyritsis, Apostolos
heal.committeeMemberName	Ταραντίλη, Πετρούλα	el
heal.committeeMemberName	Κοντού, Ευαγγελία	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	114 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false