Αξιοποίηση ενζυμικά παραγόμενων πολυμερών σε συστήματα εγκλεισμού δραστικών ουσιών

Μαθιουδάκη, Μαριλένα; Mathioudaki, Marilena

dc.contributor.author	Μαθιουδάκη, Μαριλένα	el
dc.contributor.author	Mathioudaki, Marilena	en
dc.date.accessioned	2023-01-09T12:07:23Z
dc.date.available	2023-01-09T12:07:23Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/56570
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.24268
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	Βιοπολυμερή	el
dc.subject	Biopolymers	en
dc.subject	Πολυ(ηλεκτρικός βουτυλεστέρας)	el
dc.subject	Ενζυμικός πολυμερισμός	el
dc.subject	Μεταπολυμερισμός στερεάς κατάστασης	el
dc.subject	Εγκλεισμός	el
dc.subject	Ελεγχόμενη αποδέσμευση	el
dc.subject	Νανοσφαίρες	el
dc.subject	Ναρινγίνη	el
dc.subject	Poly(butylene succinate)	en
dc.subject	Enzymatic polymerization	en
dc.subject	Solid state post-polymerisation	en
dc.subject	Encapsulation	en
dc.subject	Controlled release	en
dc.subject	Nanospheres	en
dc.subject	Naringin	en
dc.title	Αξιοποίηση ενζυμικά παραγόμενων πολυμερών σε συστήματα εγκλεισμού δραστικών ουσιών	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Polymers	en
heal.classification	Biopolymers	en
heal.classification	Nanosystems	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2022-09-29
heal.abstract	Οι αυξανόμενες ενεργειακές ανάγκες, συνδυαστικά με την αυξανόμενη περιβαλλοντική ευαισθητοποίηση έχουν ενισχύσει τη ζήτηση για περισσότερο βιώσιμα υλικά. Προς αυτή την κατεύθυνση, τα βιοπολυμερή δύναται να καλύψουν το μεγαλύτερο μέρος της ετήσιας ζήτησης συνθετικών πλαστικών. Στην κατηγορία αυτή ανήκει ο πολυ(ηλεκτρικός βουτυλεστέρας) (poly(butylene succinate)-PBS), ένας αλειφατικός πολυεστέρας με ικανοποιητικές θερμομηχανικές ιδιότητες, βιοσυμβατότητα, βιοαποικοδομησιμότητα και γενικότερα ιδιότητες παρόμοιες με αυτές των συμβατικών πλαστικών μιας χρήσεως. Το PBS έχει πολλές δυνατότητες για χρήση σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών και παρόλο που η εμπορική αξιοποίηση του αφορά κυρίως τις βιοδιασπώμενες συσκευασίες, η χρήση του στον βιοϊατρικό τομέα έχει προσελκύσει πρόσφατα την προσοχή. Η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη μέθοδος σύνθεσής του περιλαμβάνει τη χρήση χημικών καταλυτών και την εφαρμογή υψηλών θερμοκρασιών (200°C). Στις συνθήκες αυτές όμως συχνά συμβαίνουν παράπλευρες αντιδράσεις που οδηγούν σε ανεπιθύμητα φαινόμενα, ενώ πρόκειται και για μη-φιλικές προς το περιβάλλον διεργασίες. Ο ενζυμικός πολυμερισμός αποτελεί μια αποτελεσματική εναλλακτική λύση έναντι των συμβατικών χημικά καταλυόμενων διεργασιών. Προσφέρει σημαντικά πλεονεκτήματα, όπως ήπιες συνθήκες, υψηλή εκλεκτικότητα των ενζύμων και έχει ως αποτέλεσμα τη βελτίωση της ποιότητας και απόδοσης των τελικών προϊόντων. Ωστόσο, ένα σημαντικό μειονέκτημα του ενζυμικού πολυμερισμού αποτελεί το σχετικά χαμηλό μοριακό βάρος που επιτυγχάνεται. Επομένως, χρειάζεται να συνδυαστεί με κάποια μέθοδο αναβάθμισης των ιδιοτήτων του πολυμερούς (μοριακό βάρος, θερμικές ιδιότητες), όπως ο πολυμερισμός στερεάς κατάστασης (SSP) ή ο πολυμερισμός τήγματος. Η παρούσα διπλωματική εργασία εστιάζει σε πρώτη φάση στην κλιμάκωση της ενζυμικής σύνθεσης προπολυμερούς PBS, με βάση την αριστοποίηση των συνθηκών που είχε γίνει στο εργαστήριο. Επιτυγχάνεται η κλιμάκωση της διεργασίας και παραλαμβάνονται 20 g προϊόντος με μέσου-αριθμού μοριακό βάρος 1700 g/mol, σημείο τήξης 98°C και κρυσταλλικότητα 64%. Ακολουθεί αναβάθμιση των ιδιοτήτων του προϊόντος με διερεύνηση των μεθόδων μεταπολυμερισμού στερεάς κατάστασης και τήγματος. Το τελικό προϊόν παραλαμβάνεται από μεταπολυμερισμό τήγματος με μοριακό βάρος 3000 g/mol, σημείο τήξης 104 °C και κρυσταλλικότητα 47%. Στο δεύτερο κομμάτι της παρούσας εργασίας, εξετάζεται ο εγκλεισμός δραστικής ένωσης σε νανοσφαίρες PBS με τη μέθοδο απλού γαλακτώματος-εξάτμισης διαλύτη. Η ουσία που επιλέγεται είναι η ναρινγίνη, ένα φλαβονοειδές με αντιοξειδωτική δράση. Σκοπός ήταν να μελετηθεί η δυνατότητα εγκλεισμού και, σε μεταγενέστερη έρευνα, το προφίλ αποδέσμευσης της εγκλεισμένης ουσίας. Όπως αποδείχθηκε, ο εγκλεισμός ήταν επιτυχής και με ικανοποιητική απόδοση διεργασίας τόσο σε εμπορικό PBS, προπολυμερές και στο τελικό προϊόν του μεταπολυμερισμού. Διαπιστώνεται λοιπόν ότι το ενζυμικά συντεθειμένο ολιγομερές PBS μπορεί να αποτελέσει μήτρα για τον εγκλεισμό ουσιών και συνεπώς προσφέρεται για χρήση σε αντίστοιχες εφαρμογές νανοτεχνολογίας.	el
heal.abstract	Growing energy concerns, rapid infrastructure development and increased environmental awareness have raised the demand for more sustainable materials. Towards this end, biopolymers can meet most of the annual demand for synthetic plastics. In this category there is poly(butylene succinate)-PBS, an aliphatic polyester with satisfactory thermomechanical properties, biocompatibility, biodegradability and, in general, properties similar to those of conventional single-use plastics. PBS has many potential uses in a wide range of applications and although its commercial exploitation is mainly related to biodegradable packaging, its use in the biomedical sector has recently attracted attention. The most commonly used method of synthesis of PBS involves the use of chemical catalysts and the application of high temperatures (200°C). However, these are environmentally unfriendly processes and, under these conditions, side reactions often occur, leading to undesirable phenomena. Enzymatic polymerisation is an effective alternative to conventional chemically catalysed processes. It offers significant advantages such as mild conditions, high selectivity of enzymes and results in improved quality and yield of the final products. However, a major disadvantage of enzyme polymerisation is the relatively low molecular weight achieved. Therefore, it needs to be combined with a method to upgrade the polymer properties (molecular weight, thermal properties), such as solid-state polymerisation (SSP) or melt polymerisation. The present diploma thesis focuses in the first phase on the scaling-up of the enzymatic synthesis of PBS prepolymer, based on the optimization of the conditions that had been used in the laboratory. Scaling-up of the process is achieved resulting in 20 g of product with a number-average molecular weight of 1700 g/mol, melting point of 98°C and crystallinity of 64%. The product properties are then improved by investigating the methods of solid-state and melt post-polymerisation. The final product was obtained by melt post-polymerisation with a molecular weight of 3000 g/mol, melting point 104 °C and mass fraction crystallinity 47%. In the second part of the present diploma thesis, the encapsulation of an active compound in PBS nanospheres by the simple emulsion-solvent evaporation method is investigated. The chosen compound is naringin, a flavonoid with antioxidant activity. The aim was to study the encapsulation potential and, in a later investigation, the release profile of the encapsulated substance. As it turned out, the encapsulation was successful and with satisfactory yield (~50%) with matrix of commercial PBS, prepolymer and the final post-polymerization product. Therefore, the enzymatically synthesized oligomer PBS can be used as a matrix in encapsulation of active substances and consequently lends itself to use in corresponding nanotechnology applications.	en
heal.advisorName	Βουγιούκα, Σταματίνα	el
heal.committeeMemberName	Δέτση, Αναστασία	el
heal.committeeMemberName	Τσιβιλής, Σωτήριος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Σύνθεσης και Ανάπτυξης Βιομηχανικών Διαδικασιών (IV). Εργαστήριο Τεχνολογίας Πολυμερών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	142 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false