Στοχευμένος σχεδιασμός και σύνθεση πράσινων διαλυτών και αξιοποίησή τους για την ανάπτυξη καινοτόμων προϊόντων

Τάτσης, Γρηγόριος; Tatsis, Grigorios

dc.contributor.author	Τάτσης, Γρηγόριος	el
dc.contributor.author	Tatsis, Grigorios	en
dc.date.accessioned	2022-01-20T11:02:23Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/54395
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.22093
dc.rights	Default License
dc.subject	Πράσινη χημεία	el
dc.subject	Ιοντικά υγρά	el
dc.subject	(Φυσικοί) βαθέως ευτητικοί διαλύτες	el
dc.subject	Εκχύλιση με υπερήχους	el
dc.subject	Βιοσυμβατά φιλμ χιτοζάνης	el
dc.subject	Σύμπλοκο εκχυλίσματος-DNA	el
dc.subject	Χολίνη:γερανικό (1:2)	el
dc.subject	Κουρκουμίνη	el
dc.subject	Εγκλεισμός	el
dc.subject	Μικκύλια	el
dc.subject	Green chemistry	en
dc.subject	Ionic liquids	en
dc.subject	Τζίντζερ	el
dc.subject	(Natural) deep eutectic solvents	en
dc.subject	Ultrasound assisted extraction	en
dc.subject	Biocompatible chitosan films	en
dc.subject	DNA-extract binding	en
dc.subject	CAGE (1:2) (Choline geranate)	en
dc.subject	Curcumin	en
dc.subject	Encapsulation	en
dc.subject	Micelles	en
dc.title	Στοχευμένος σχεδιασμός και σύνθεση πράσινων διαλυτών και αξιοποίησή τους για την ανάπτυξη καινοτόμων προϊόντων	el
dc.title	Targeted design and synthesis of green solvents and their utilization in the development of innovative products	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Πράσινη χημεία και μηχανική	el
heal.classification	Φαρμακευτική χημεία	el
heal.classification	Green chemistry and engineering	en
heal.dateAvailable	2023-01-19T22:00:00Z
heal.language	el
heal.access	embargo
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-07-08
heal.abstract	Είναι σημείο των καιρών η τάση που διέπει την ανθρώπινη σκέψη προς στροφή σε ένα πιο «πράσινο» τρόπο ζωής, πιο βιώσιμο. Έτσι και η χημική βιομηχανία αναζητά τρόπους και μέσα για το σχεδιασμό πράσινων τεχνολογιών και βιώσιμων προϊόντων. Η παρούσα εργασία κινείται στους άξονες της Πράσινης Χημείας και Μηχανικής και της Φαρμακευτικής, αξιοποιώντας φιλικότερους για το περιβάλλον και τον άνθρωπο διαλύτες για την πράσινη εκχύλιση του τζίντζερ και τον εγκλεισμό και την αύξηση της βιοδιαθεσιμότητας της κουρκουμίνης για χρήση της σε συστήματα μεταφοράς φαρμάκου. Οι φυσικοί βαθέως ευτηκτικοί διαλύτες και τα ιοντικά υγρά αποτελούν δύο υποσχόμενες κατηγορίες πράσινων διαλυτών με, γενικά, χαμηλή τοξικότητα, υψηλή βιοδαποκοδομησιμότητα, μεγάλη ποικιλία και ευρύ φάσμα εφαρμογών. Στο πρώτο μέρος της εργασίας γίνεται σύνθεση και χαρακτηρισμός τέτοιων διαλυτών με έμφαση στο CAGE (1:2) (χολί-νη:γερανικό οξύ). Ο χαρακτηρισμός γίνεται μέσω φασματοσκοπίας 1H NMR και FT-IR. Για πρώτη φορά συντίθεται ο διαλύτης BAGE (1:3.5) (βεταΐνη:γερανικό οξύ). Τα ιοντικά υγρά που συντίθενται είναι η υδροξυχολίνη με λεβουλινικό οξύ ή βανιλικό οξύ ή δωδεκανοϊκό οξύ σε αναλογία moles (1:1), επίσης, τοCAGE (1:1) και (1:2). Τα ιοντικά υγρά, υδροξυχολίνη-λεβουλινικό οξύ και CAGE (1:2), μελετώνται ως πλαστικοποιητές σε φιλμ χιτοζάνης. Εκτός των άλλων, οι φυσικοί βαθέως ευτηκτικοί διαλύτες και τα ιοντικά υγρά αποτελούν εξαιρετικά εκχυλιστικά μέσα με ιδιαίτερη ικανότητα διάλυσης βιοδραστικών ενώσεων, λειτουργώντας σταθεροποιητικά και προστατευτικά ως προς αυτές. Το τζίντζερ είναι γνωστό μπαχαρικό με πληθώρα θεραπευτικών χρήσεων. Οι βιολογικές του δράσεις απορρέουν από τις –σε υψηλή περιεκτικότητα– αποθηκευμένες σε αυτό φαινολικές ενώσεις. Στο δεύτερο μέρος της εργασίας δίνεται προσοχή στην εκχύλιση κα-τά βάση ξηρού εμπορικού τζίντζερ με εκχυλιστικά μέσα φυσικούς βαθέως ευτηκτικούς διαλύτες και υποβοηθούμενη από υπερήχους. Τα εκχυλίσματα αξιολογούνται ως προς την αντιοξειδωτική τους δράση και το φαινολικό περιεχόμενο, ενώ ταυτόχρονα ενσωματώνονται ως ενισχυτικά σε βιοσυμβατά φιλμ χιτοζάνης για τη βελτίωση της βιοδραστικότητας και των μηχανικών τους ιδιοτήτων. Έπειτα, το βέλτιστο εκχύλισμα που προκύπτει από τις παραπάνω αξιολογήσεις είναι με διαλύτη Βεταΐνη:Γαλακτικό οξύ:Νερό σε αναλογία moles (1:2:2.5) και μελετάται η αλληλεπίδρασή του με το DNA θύμου αδένα μόσχου, από όπου προέκυψε πως πράγματι το εκχύλισμα αναπτύσσει αλληλεπίδραση με το DNA πιθανώς μέσω πρόσδεσης στη μεγάλη αύλακα. Ίσως ο πιο καινοτόμος μελετούμενος διαλύτης να είναι το CAGE (1:2) χάρη στις ιδιότητές για διαδερμική μεταφορά και υψηλή διαλυτική ικανότητα φαρμακευτικών ουσιών και για την αντιμικροβιακή του δράση. Στο τρίτο, λοιπόν, μέρος της εργασίας αποδείχθηκε πως το CAGE (1:2) είναι εξαιρετικός διαλύτης (>30mgκουρκουμίνη/gCAGE(1:2)) της πρακτικά μη υδατοδιαλυτής κουρκουμίνης. Παράλληλα, ευρέθηκε πως η διαλυτότητα της κουρκουμίνης αυξάνεται (ως 1.5mg/mL) σε υδατικό μέσο παρουσία CAGE (1:2) (0.43mg/mL). Το συγκεκριμένο εύρημα αποδεικνύει πως είναι δυνατή η αύξηση της βιοδιαθεσιμότητας της κουρκουμίνης στον ανθρώπινο οργανισμό και η αξιοποίηση των θεραπευτικών της ιδιοτήτων. Ακόμα, το CAGE (1:2) έχει τη δυνατότητα σχηματισμού μικκυλίων σε υδατικό μέσο. Διαπιστώθηκε πως είναι δυνατός ο εγκλεισμός της κουρκουμίνης σε νανοσωματίδια CAGE (1:2) με μέγεθος της τάξης των 200nm για τις μελετούμενες αναλογίες της κουρκουμίνης ως προς τον φορέα. Τα νανοσωματίδια αυτά είναι σταθερά και συνάμα παρουσιάζουν ομοιογενή διασπορά σωματιδίων. Επιπλέον μελετήθηκαν και οι αποδόσεις εγκλεισμού που κυμαίνονται σε επίπεδα άνω του 85%. Επομένως, το CAGE (1:2) είναι πολλά υποσχόμενο για χρήση σε συστήματα μεταφοράς φαρμάκων. Ο χαρακτηρισμός των σωματιδίων έγινε με δυναμική σκέδαση φωτός, FT-IR και ο φορέας (CAGE(1:2)) αξιολογήθηκε ως προς την αντιοξειδωτική του δράση. Τέλος, χαρακτηρίστηκαν μέσω δυναμικής σκέδασης φωτός και σωματίδια BAGE (1:3.5) για τη μελέτη σχηματισμού μικκυλίων σε υδατικό μέσο, ως εναλλακτική του CAGE (1:2).	el
heal.abstract	Without any doubt it is a sign of the times that governs the human thought to turn to a greener way of life in terms of sustainability. In this way the chemical industry is looking for new ways and means to design greener technologies and sustainable products. The present study moves within the fields of Green Chemistry and Engineering and, also, Pharmaceutics, utilizing more environmentally and human friendly solvents for the green extraction of ginger and the inclusion and increase of bioavailability of curcumin for use in drug delivery systems. Natural deep eutectic solvents and ionic liquids are two promising classes of green sol-vents with generally low toxicity, high biodegradability, wide variety of a large number of compounds in different combinations and wide range of applications. In the first part of the current work, such solvents are synthesized and characterized with emphasis given on CAGE (1:2) (choline:geranic acid). The characterization is done by 1H NMR and FT-IR spec-troscopy. BAGE solvent (1:3.5) (betaine:geranic acid) is synthesized for the first time in the literature. The ionic synthesized liquids are choline hydroxide with levulinic acid or vanil-lic acid or lauric acid in moles ratio (1:1), also CAGE (1:1) and (1:2). Ionic liquids, Choline hydroxide:levulinic acid and CAGE (1:2), are studied as chitosan film plasticizers. Among other things, natural deep eutectic solvents and ionic liquids are excellent extract media with high extraction capacity of bioactive compounds, acting as stabilizers and protectors. Ginger is a well-known spice with a variety of therapeutic uses. Its biological actions are derived from the -in high quantities- phenolic compounds stored in it. In the second part of the study, attention is paid to the ultrasound assisted extraction mainly of dry commercial ginger with natural deep eutectic solvents as extraction agents. The extracts are evaluated for their antioxidant activity and total phenolic content, while at the same time they are incorporated as reinforcements in biocompatible chitosan films to improve their bioactivi-ty and mechanical properties. Next, the optimal extract obtained from the above evalua-tions is with solvent Betaine: Lactic acid: Water in moles ratio (1:2:2.5) and its interaction with the thymus gland DNA is studied, from which it emerged that indeed the Extraction develops interaction with DNA possibly through binding to the large groove. Next, the op-timal extract obtained from the above evaluations is considered the one with Betaine: Lac-tic acid: Water in moles ratio (1: 2: 2.5) as initial solvent and its interaction with the calf thymus DNA is studied, from which it emerged that indeed the extract develops interac-tion with DNA possibly through binding to the major groove. Perhaps the most innovative solvent studied is CAGE (1:2) thanks to its non-invasive transdermal delivery properties and high solubilization of drugs and its antimicrobial ac-tivity. Therefore, in the third part of the study, it was proved that CAGE (1:2) is an excellent solvent (>30mgcurcumin/gCAGE (1:2)) of practically water-insoluble curcumin. At the same time, it was found that the solubility of curcumin increases (up to 1.5mg/mL) in aqueous media in the presence of CAGE (1:2) (0.43mg/mL). This finding proves that it is possible to in-crease the bioavailability of curcumin in the human body and utilize its healing properties. Furthermore, CAGE (1:2) has the ability to form micelles in aqueous media. It was found that it is possible to encapsulate curcumin in CAGE (1:2) nanoparticles with a diameter magnitude of about 200nm for the studied curcumin contents. In addition, encapsulation efficiency is about 85%. These nanoparticles are at the same time stable and their disper-sion is homogeneous. Therefore, CAGE (1:2) is very promising for use in drug delivery sys-tems. The particles were characterized by dynamic light scattering, FT-IR and the nanocar-rier (CAGE (1:2)) was evaluated for its antioxidant activity. Finally, BAGE (1:3.5) particles were characterized by dynamic light scattering for the study of micelle formation in aque-ous medium, as an alternative to CAGE (1:2).	en
heal.advisorName	Δέτση, Αναστασία	el
heal.committeeMemberName	Παυλάτου, Ευαγγελία	el
heal.committeeMemberName	Στεφανίδης, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Δέτση, Αναστασία	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Χημικών Επιστημών (I). Εργαστήριο Οργανικής Χημείας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	169 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false
heal.fullTextAvailability	false