Ανάπτυξη πράσινης διεργασίας παρασκευής καινοτόμων υδρογελών με ενσωματωμένα αιθέρια έλαια εγκλεισμένα σε νανοσωματίδια χιτοζάνης

Καλογεροπούλου, Φλώρα; Kalogeropoulou, Flora

dc.contributor.author	Καλογεροπούλου, Φλώρα	el
dc.contributor.author	Kalogeropoulou, Flora	en
dc.date.accessioned	2022-02-09T11:52:21Z
dc.date.available	2022-02-09T11:52:21Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/54612
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.22310
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	Φυσικοί βαθέως ευτηκτικοί διαλύτες	el
dc.subject	Αιθέρια έλαια	el
dc.subject	Νανοσωματίδια	el
dc.subject	Χιτοζάνη	el
dc.subject	Υδρογέλες	el
dc.subject	Natural deep eutectic solvents	en
dc.subject	Chitosan	en
dc.subject	Essential oils	en
dc.subject	Nanoparticles	en
dc.subject	Hydrogels	en
dc.title	Ανάπτυξη πράσινης διεργασίας παρασκευής καινοτόμων υδρογελών με ενσωματωμένα αιθέρια έλαια εγκλεισμένα σε νανοσωματίδια χιτοζάνης	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Φαρμακευτική Χημεία	el
heal.classification	Πράσινη Χημεία	el
heal.classification	Νανοτεχνολογία	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-10-06
heal.abstract	Τα αιθέρια έλαια (EOs) είναι μίγματα πολλαπλών συστατικών, που λαμβάνονται συνήθως από αρωματικά φυτά, τα οποία παρουσιάζουν ένα μεγάλο εύρος φαρμακολογικών ιδιοτήτων, βρίσκοντας εφαρμογή σε πολλούς διαφορετικούς τομείς, συμπεριλαμβανομένων των φαρμάκων, των τροφίμων και των καλλυντικών. Είναι διαλυτά σε αλκοόλες, μη πολικούς ή ασθενώς πολικούς διαλύτες, κεριά και έλαια, αλλά μόνο ελαφρώς διαλυτά στο νερό. Τα περισσότερα είναι άχρωμα ή ανοιχτό κίτρινο και διαθέτουν ισχυρή αντιμικροβιακή και αντιοξειδωτική δράση. Τα EOs της λεβάντας και της μέντας είναι τα πιο γνωστά από τα φαρμακευτικά φυτά και έχουν αναφερθεί ότι έχουν αγχολυτικά, ηρεμιστικά, αντιμικροβιακά, αντιοξειδωτικά αποτελέσματα και δρουν κατά της παχυσαρκίας. Στόχος της διπλωματικής εργασίας ήταν η σύνθεση υδρογελών αλγινικού που θα έχουν την ικανότητα να προσροφούν διατροφικά λιπίδια και νερό με απώτερο σκοπό τη χρήση τους σε διατροφικά συμπληρώματα για τον έλεγχο του σωματικού βάρους. Στις υδρογέλες ενσωματώθηκαν τα αιθέρια έλαια της μέντας ή της λεβάντας, εγκλεισμένα σε νανοσωματίδια χιτοζάνης (βιοπολυμερές με αποδεδειγμένη δράση στην προσρόφηση λιπιδίων και νερού). Αρχικά συντέθηκαν τα νανοσωματίδια χιτοζάνης (CS-NP) με εγκλεισμένα αιθέρια έλαια λεβάντας και μέντας χρησιμοποιώντας τον Φυσικό Βαθέως Ευτηκτικό Διαλύτη (NADES) χλωριούχου χολίνης /ασκορβικού οξέος ως μέσο διαλυτοποίησης και πηκτωμάτωσης της χιτοζάνης. Στη συνέχεια, τα νανοσωματίδια ενσωματώθηκαν σε υδρογέλες αλγινικού που διασυνδέθηκαν με CaCl2. Τα NPs χαρακτηρίστηκαν χρησιμοποιώντας την μέθοδο της δυναμικής σκέδασης φωτός (DLS), φασματομετρία υπερύθρου (FT-IR). Τα αιθέρια έλαια αξιολογήθηκαν με την μέθοδο της αέριας φασματομετρίας (GC) και της φασματομετρίας μάζας (MS). Με στόχο την βελτιστοποίηση της σύστασης των υδρογελών, πραγματοποιήθηκε πειραματικός σχεδιασμός (Design of Experiment, DoE) τύπου Box-Behnken τριών επιπέδων για τη βελτιστοποίηση της ικανότητας διόγκωσης (Υ1), της ικανότητας συγκράτησης νερού (Υ2) και της ικανότητας απορρόφησης ελαίου (Υ3), τα οποία ορίστηκαν ως εξαρτημένες μεταβλητές. Οι παράγοντες που επιλέχθηκαν ως ανεξάρτητες μεταβλητές του μοντέλου είναι η περιεκτικότητα του NADES (%v/v) (X1), η περιεκτικότητα της χιτοζάνης (%w/v) (X2) και τέλος, η περιεκτικότητα σε αλγινικό (%w/v) (X3). Οι αποκρίσεις μελετήθηκαν σε διάλυμα υδροχλωρικού οξέος (HCl) σε pΗ = 1.2. Ειδικότερα, το ποσοστό διόγκωσης παρέμεινε πάνω από 80% μετά από διατήρηση του διογκωμένου δείγματος στο διάλυμα HCl για 4 ώρες, έχοντας τις μέγιστες τιμές στα 10 min και 2 h. Επιπλέον, η υδρογέλη πέτυχε μεγάλο ποσοστό διόγκωσης, το οποίο ξεπερνά τα 995 g/g σε 10 λεπτά, γεγονός που ευνοεί την εφαρμογή ως συμπλήρωμα κατά της παχυσαρκίας. Επιπρόσθετα, διαπιστώθηκε ότι τα NPs της χιτοζάνης μπορούν να δεσμεύσουν λιπίδια σε όξινο περιβάλλον (pH = 1.2), το οποίο προσομοιάζει με αυτό του γαστρικού περιβάλλοντος. Η βέλτιστη υδρογέλη έδειξε καλή απορρόφηση ελαίου, όπου 200 mg της υδρογέλης απορρόφησαν έως 101.9 mg ελαίου σε όξινο περιβάλλον (pΗ = 1.2).	el
heal.abstract	Essential Oils (EOs) are multi-component mixtures, obtained usually from aromatic plants, which present a wide arrow of pharmacological properties, finding application in many different fields, including medicine, food and cosmetics. They are soluble in alcohol, non-polar or weakly polar solvents, waxes and oils, but are only slightly soluble in water. Most are colorless or pale yellow and possess strong anti-microbial and antioxidant activities. Lavender and Mentha EOs are the most known of the medicinal plants, and have been reported to have anti-stress, sedative, antimicrobial, antioxidant and anti- obesity effects. The aim of the present diploma thesis was to synthesize alginate hydrogels with an increased capacity to absorb dietary lipids and water in order to be appropriate for use as food supplements for body weight control. The mentha and lavender essential oils were incorporated in the hydrogels encapsulated in chitosan nanoparticles. Chitosan was chosen as it is a biopolymer with established applications for weight control. Initially, lavender and mentha EOs were encapsulated in chitosan nanoparticles (CS-NPs) using the Choline Chloride / Ascorbic Acid Natural Deep Eutectic Solvent (NADES) as a dissolution and gelating agent for chitosan. The nanoparticles were incorporated into alginate hydrogels crosslinked with CaCl2. The NPs were characterized using Dynamic Light Scattering (DLS), Fourier Transform InfraRed Spectroscopy (FT-IR) and Gas Chromatography-Mass Spectroscopy (GC-MS). A three-factor, three-level Box–Behnken design was used to optimize the independent variables, Swelling Ratio (X1), Retention Ratio (X2), and oil absorption (X3). The dependent variables selected were NADES concentration (Y1), Chitosan concentration (Y2) and Alginate content (Y3), using the Design Expert Program. Swelling ratio, retentio ratio and oil absorption were measured in the obtained hydrogel in a hydrochloric acid solution at pH=1.2. The retention ratio remained over 80% after keeping the swollen sample in the HCl solution for 4 hours, reaching the maximum values at 10 minutes and 2 hours. Furthermore, the hydrogel achieved a high swelling ratio over 995 g/g at 10 minutes, which gives high potential for the application as a supplement against obesity. Additionally, we confirmed that chitosan NPs can emulsify lipids in an acidic environment (pH=1.2), simulating the gastric environment. The obtained hydrogel showed good oil absorption, as 200 mg of the hydrogel absorbed up to 101.9 mg of oil in acidic environment (pH=1.2).	en
heal.advisorName	Δέτση, Αναστασία	el
heal.committeeMemberName	Βουγιούκα, Σταματίνα	el
heal.committeeMemberName	Μαρούλης, Ζαχαρίας	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Χημικών Επιστημών (I). Εργαστήριο Οργανικής Χημείας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	116 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false