Ενζυμική επιφανειακή τροποποίηση συνθετικών πολυμερών

Δεσδενάκη, Αθηνά

dc.contributor.author	Δεσδενάκη, Αθηνά	el
dc.date.accessioned	2021-01-14T07:39:23Z
dc.date.available	2021-01-14T07:39:23Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/52774
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.20472
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	PLA	en
dc.subject	Laccase	en
dc.subject	Surface modification	en
dc.subject	Enzymatic	en
dc.subject	Ενζυμική	el
dc.subject	Επιφανειακή	el
dc.subject	Τροποποίηση	el
dc.subject	Πολυμερή	el
dc.subject	Φαινολικές ενώσεις	el
dc.subject	PA 6.6	en
dc.title	Ενζυμική επιφανειακή τροποποίηση συνθετικών πολυμερών	el
dc.contributor.department	Εργαστήριο Βιοτεχνολογίας	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Εφαρμοσμένη Βιοτεχνολογία	el
heal.language	el	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2020-10-07
heal.abstract	Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετάται μια βιοτεχνολογική, φιλικότερη προς το περιβάλλον διεργασία για την τροποποίηση συνθετικών πολυμερών, με στόχο την αύξηση της λειτουργικότητάς τους και την διεύρυνση του πεδίου εφαρμογών τους. Τα συνθετικά πολυμερή αποτελούν σημαντικό κομμάτι της βιομηχανίας - τα πολυαμίδια (PA) στον τομέα της κλωστοϋφαντουργίας και οι πολυεστέρες (στους οποίους ανήκει το PLA) στον τομέα της συσκευασίας τροφίμων και φαρμάκων - υπάρχει όμως ανάγκη για βελτίωση των ιδιοτήτων τους ώστε να γίνουν πιο ανταγωνιστικά και καταλληλότερα για χρήση σε αυτούς τους τομείς, καθώς και για την χρήση τους σε άλλες εφαρμογές. Σκοπός, λοιπόν, της παρούσας εργασίας είναι να εφαρμοστεί μια νέα, φιλική προς το περιβάλλον μέθοδος που θα προσδώσει στα πολυμερή αντιμικροβιακές και αντιοξειδωτικές ικανότητες. Η μέθοδος αναπτύχθηκε σε δύο στάδια: το στάδιο της προεπεξεργασίας και το στάδιο της ενζυμικής επιφανειακής τροποποίησης με τις φαινολικές ενώσεις. Τα PLA films προεπεξεργάστηκαν με 8% v/v EDA σε αιθανόλη στους 25 °C και έγινε μελέτη για τον χρόνο προεπεξεργασίας με δοκιμαζόμενες διάρκειες: 30 min, 1 h και 3 h. Επιλέχθηκε σαν βέλτιστος χρόνος προεπεξεργασίας η 1 h σύμφωνα με τα αποτελέσματα απώλειας μάζας και αντιοξειδωτικότητας. Τα PA υφάσματα υδρολύθηκαν πρώτα με 37,2 mgενζύμου/gυφάσματος του ενζύμου Alcalase 2.4 L, προεπεξεργάστηκαν με 4% w/w DCC σε αιθανόλη για 3 h στους 25°C και στη συνέχεια με 8% v/v EDA σε αιθανόλη για 3 h στους 25 °C. Στο δεύτερο στάδιο, όλα τα δείγματα τροποποιήθηκαν ενζυμικά, κάνοντας χρήση του ενζυμικού σκευάσματος λακάσης Laccase Novozym® 51003, με τις φαινολικές ενώσεις φερουλικό οξύ, γαλλικό οξύ, κατεχόλη, πυρογαλόλη και τυροσόλη με συγκέντρωση των φαινολικών ενώσεων 40 mM, χρόνο αντίδρασης 3 h, σε pH 6, στους 60 °C. Για τα PLA films την καλύτερη αντιοξειδωτική δράση την έδειξαν τα δείγματα της κατεχόλης και της πυρογαλόλης με EC50 0,89 cm2 και 0,94 cm2 αντίστοιχα (για την προεπεξεργασία 1 h με EDA). Το ίδιο προέκυψε και για τα υφάσματα PA με τιμές EC50 1,14 cm2 για το δείγμα της κατεχόλης και 1,12 cm2 για το δείγμα της πυρογαλόλης. Για τα PLA πραγματοποιήθηκε, επίσης, μελέτη χρόνου της ενζυμικής τροποποίησης (ελεγχόμενες διάρκειες της αντίδρασης: 30 min, 1.5h , 3h , 6h) και μελέτη συγκέντρωσης της χρησιμοποιούμενης λακάσης (ελεγχόμενες συγκεντρώσεις λακάσης: 1, 4, 8 U). Από αυτές τις μελέτες προέκυψε ότι η τροποποίηση για όλες τις συγκεντρώσεις λακάσης ολοκληρωνόταν εντός της 1,5 h, εκτός από τη συγκέντρωση 8 U όπου διαπιστώθηκε περαιτέρω τροποποίηση και μεγαλύτερη αντιοξειδωτική ικανότητα για τις 6 h αντίδρασης. Επιπλέον, βρέθηκε ότι η μεγαλύτερη συγκέντρωση ενζύμου (8 U) έδειξε καλύτερα αποτελέσματα και βελτίωση στην αντιοξειδωτικότητα του δείγματος μόνο για μεγάλους χρόνους αντίδρασης (6 h). Τη μεγαλύτερη (και μόνη σημαντική) αντιμικροβιακή ιδιότητα, για τα PLA films, την έδειξε το δείγμα της πυρογαλόλης έναντι του P. Aeruginosa, με 44 % λιγότερη ανάπτυξη κυττάρων για διάρκεια προεπεξεργασίας με EDA 30 min και 79 % λιγότερη ανάπτυξη κυττάρων για διάρκεια προεπεξεργασίας με EDA 1 h. Τα πολυαμιδικά υφάσματα έδειξαν την μεγαλύτερη αντιμικροβιακή ιδιότητα έναντι του E. coli με 82 % και 57 % λιγότερη ανάπτυξη κυττάρων για το προεπεξεργασμένο δείγμα της πυρογαλόλης και το προεπεξεργασμένο δείγμα της κατεχόλης αντίστοιχα. Η ελεγχόμενη ενζυμική τροποποίηση των PLA films και PA υφασμάτων εξετάστηκε και μέσω της φασματοσκοπικής μεθόδου FTIR-ATR. Τέλος, με στόχο τον έλεγχο της παρουσίας των λειτουργικών ομάδων στην επιφάνεια των πολυμερών μετρήθηκε η παρατηρούμενη διαφορά χρώματος ΔE. Για τα PLA films την μεγαλύτερη διαφορά στο χρώμα παρουσίασε το δείγμα της πυρογαλόλης με ΔΕ 50,03 ± 2,08 και δεύτερο ήταν το δείγμα της κατεχόλης με ΔΕ 32,69 ± 3,38. Στα πολυαμιδικά υφάσματα, αντίθετα, την μεγαλύτερη μεταβολή την εμφάνισε το προεπεξεργασμένο δείγμα του φερουλικού οξέος με ΔΕ 57,63 ± 0,71 με αμέσως επόμενο το προεπεξεργασμένο δείγμα της πυρογαλόλης με ΔΕ 55,70 ± 0,68.	el
heal.advisorName	Τόπακας, Ευάγγελος	el
heal.committeeMemberName	Τόπακας, Ευάγγελος	el
heal.committeeMemberName	Βουγιούκα, Σταματίνα	el
heal.committeeMemberName	Θεοδώρου, Θεόδωρος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Σύνθεσης και Ανάπτυξης Βιομηχανικών Διαδικασιών (IV). Εργαστήριο Βιοτεχνολογίας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	91 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false