Σύνθεση νανοσωματιδίων αργύρου με χρήση εξωκυτταρικού υγρού καλλιέργειας του μικροφύκους Haematococcus pluvialis

Κόνταρη, Ευγενία; Kontari, Evgenia

dc.contributor.author	Κόνταρη, Ευγενία	el
dc.contributor.author	Kontari, Evgenia	en
dc.date.accessioned	2023-05-08T10:27:26Z
dc.date.available	2023-05-08T10:27:26Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/57655
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.25352
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	Νανοσωματίδια αργύρου	el
dc.subject	Μικροφύκη	el
dc.subject	Haematococcus pluvialis	en
dc.subject	Εξωκυτταρικό υγρό καλλιέργειας	el
dc.subject	Αντιβακτηριακές ιδιότητες	el
dc.subject	Silver nanoparticles	en
dc.subject	Microalgae	en
dc.subject	Haematococcus pluvialis	en
dc.subject	Extracellular liquid	en
dc.subject	Antibacterial properties	en
dc.title	Σύνθεση νανοσωματιδίων αργύρου με χρήση εξωκυτταρικού υγρού καλλιέργειας του μικροφύκους Haematococcus pluvialis	el
dc.title	Synthesis of silver nanoparticles using the extracellular liquid of the microalga Haematococcus pluvialis	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Βιομηχανική Βιοτεχνολογία	el
heal.classification	Biotechnology	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2023-02-22
heal.abstract	Η παρούσα διπλωματική εργασία είχε ως στόχο τη σύνθεση νανοσωματιδίων αργύρου (AgNPs) χρησιμοποιώντας το εξωκυτταρικό υγρό καλλιέργειας του μικροφύκους Haematococcus pluvialis και τη μελέτη της επίδρασης διαφόρων παραγόντων και της αντιβακτηριακής δράσης των AgNPs. Τα νανοσωματίδια αργύρου διαθέτουν εξαιρετικές φυσικοχημικές και βιολογικές ιδιότητες, όπως αντιμικροβιακή και αντικαρκινική δράση, με εφαρμογή σε ένα ευρύ φάσμα κλάδων, όπως τα τρόφιμα, το περιβάλλον, την επιστήμη των υλικών και τη βιοϊατρική. Οι φυσικές και χημικές μέθοδοι σύνθεσης χρησιμοποιούνται ευρέως αλλά οι πράσινες μέθοδοι αναπτύσσονται διαρκώς λόγω της μη χρήσης τοξικών χημικών και της σύνθεσης πιο βιοσυμβατών και βιοασφαλών AgNPs. Τα μικροφύκη αποτελούν πλούσια πηγή βιομορίων, όπως πρωτεϊνών, πολυσακχαριτών και δευτερογενών μεταβολιτών, που μπορούν να λειτουργήσουν ως αναγωγικοί και σταθεροποιητικοί παράγοντες δημιουργώντας ένα «περίβλημα» γύρω από τα AgNPs, το capping. Επιπλέον, έχουν γρήγορο ρυθμό ανάπτυξης και την ικανότητα να υπερσυσσωρεύουν μέταλλα και να τα μετατρέπουν σε νανοσωματίδια, καθιστώντας τα ιδανικούς υποψήφιους για την πράσινη σύνθεση. Ο σχηματισμός των AgNPs από το εξωκυτταρικό υγρό καλλιέργειας των κυττάρων του μικροφύκους H. pluvialis μελετήθηκε υπό διάφορες συνθήκες, οι οποίες μπορεί να επηρεάσουν τη σύνθεση. Η μέθοδος που ακολουθήθηκε ήταν η μέθοδος ″ένας-παράγοντας-τη-φορά″ και οι παράγοντες που εξετάστηκαν ήταν το φως, το pH του υδατικού διαλύματος νιτρικού αργύρου, η θερμοκρασία σύνθεσης, η συγκέντρωση του νιτρικού αργύρου στο υδατικό διάλυμα, η κατ’ όγκο αναλογία του διαλύματος νιτρικού αργύρου με το εξωκυτταρικό υγρό καλλιέργειας και η ανάδευση. Ο χαρακτηρισμός των AgNPs πραγματοποιήθηκε με τις μεθόδους φασματοφωτομετρίας υπεριώδους-ορατού (UV-Vis), δυναμικής σκέδασης φωτός (DLS), ηλεκτρονικής μικροσκοπίας διέλευσης (TEM) και περιθλασιομετρίας ακτίνων-Χ (XRD), ενώ η μελέτη της αντιβακτηριακής τους δράσης έγινε ποιοτικά με τη μέθοδο διάχυσης δίσκου έναντι βακτηριακών κυττάρων E. coli. Από τη μελέτη προέκυψε ότι οι βέλτιστες συνθήκες για τη σύνθεση των AgNPs ήταν οι εξής: συνεχής φωτισμός, pH ίσο με 9, θερμοκρασία 45oC, συγκέντρωση νιτρικού αργύρου 2 mM, 90/10 v/v αναλογία διαλύματος νιτρικού αργύρου προς εξωκυτταρικό υγρό καλλιέργειας και συνθήκη ανάδευσης 180 rpm για 15 min & 0 rpm. Τα νανοσωματίδια είχαν αρνητικό επιφανειακό φορτίο και στην πλειοψηφία των περιπτώσεων ήταν πολύ σταθερά (τιμές ζ-δυναμικού από -18,2 ± 5,15 μέχρι -40,4 ± 8,41 ) με ομοιόμορφη κατανομή μεγέθους (τιμές του δείκτη πολυδιασποράς από 0,177 έως 0,418). Tο σχήμα τους προσδιορίστηκε ως σφαιρικό ή ελλειψοειδές και το μέγεθός τους περίπου 30-50 nm με μικρού βαθμού συσσωμάτωση. Η κρυσταλλική δομή τους ήταν εδροκεντρωμένη κυβική (FCC). Η σταθερότητα των νανοσωματιδίων διερευνήθηκε σε δύο θερμοκρασίες (4oC και σε θερμοκρασία περιβάλλοντος) για χρονικό διάστημα δύο μηνών, μετά το πέρας του οποίου παρατηρήθηκε μείωση της μέγιστης απορρόφησής τους κατά 15,9% και 23,5%, αντίστοιχα, αλλά η σταθερότητά τους διατηρήθηκε. Όσον αφορά τις αντιβακτηριακές ιδιότητες των AgNPs που συντέθηκαν υπό τις διάφορες συνθήκες σύνθεσης, όλα τα δείγματα εμφάνισαν ζώνη αναστολής της ανάπτυξης του βακτηρίου E. coli και είχαν τουλάχιστον την ίδια ή και μεγαλύτερη αντιβακτηριακή δράση συγκριτικά με τον άργυρο. Τέλος, αποδείχτηκε ότι η σύνθεση AgNPs είναι δυνατή και με τη χρήση αλκοολικού εκχυλίσματος των κυττάρων του μικροφύκους. Επομένως, συμπεραίνεται ότι το μικροφύκος H. pluvialis αποτελεί έναν υποσχόμενο υποψήφιο για τη πράσινη σύνθεση AgNPs με εξαιρετικές αντιβακτηριακές ιδιότητες έναντι βακτηριακών κυττάρων E. coli.	el
heal.abstract	The aim of the present thesis was the synthesis of silver nanoparticles (AgNPs) using the extracellular liquid of the microalga Haematococcus pluvialis and the study of the effect of various factors and the antibacterial activity of AgNPs. AgNPs have excellent physicochemical and biological properties, such as antimicrobial and anticancer activity, with application in a wide range of fields, such as food, environment, materials science and biomedicine. Physical and chemical synthesis methods are widely used but green methods have gain-increased interest due to the non-use of toxic chemicals and the synthesis of more biocompatible and biosafe AgNPs. Microalgae are a rich source of biomolecules, such as proteins, polysaccharides and secondary metabolites, which can act as reducing and stabilizing agents by creating a capping around AgNPs. In addition, they have a fast growth rate and the ability to hyper-accumulate metals and transform them into nanoparticles, making them promising candidates for the green synthesis. The formation of the AgNPs by the extracellular liquid of the microalga H. pluvialis cells was examined under various parameters, which may affect their synthesis. The ″one-factor-at-a-time″ method was followed and the factors of light, pH of the aqueous silver nitrate solution, synthesis temperature, concentration of silver nitrate in the aqueous solution, volume ratio of the silver nitrate solution to the extracellular liquid and stirring conditions were examined. The synthesized nanoparticles were being characterized via ultraviolet-visible spectroscopy (UV-Vis), dynamic light scattering (DLS), transmission electron microscopy (TEM) and X-ray diffraction (XRD), while their antibacterial activity was being examined qualitatively by the disc diffusion method against E. coli bacterial cells. The study revealed that the optimal conditions for AgNPs synthesis were as follows: continuous illumination, pH=9, temperature of 45oC, silver nitrate concentration 2 mM, 90/10 v/v ratio of silver nitrate solution to extracellular liquid and stirring condition 180 rpm for 15 min & 0 rpm. Nanoparticles had negative surface charge and the most of them were very stable (z-potential values from -18.2 ± 5.15 to -40.4 ± 8.41) with a uniform size distribution (polydispersity index values from 0.177 to 0.418). Their shape was determined as spherical or ellipsoidal and their size approximately 30-50 nm with semi-significant agglomeration. Their crystal structure was face-centered cubic (FCC). The stability of the nanoparticles was assessed at two temperatures (4oC and at ambient temperature) for a period of two months, after which a decrease in their maximum absorption was observed by 15.9% and 23.5%, respectively, but their stability was maintained. Regarding the antibacterial properties of AgNPs, all samples had a zone of inhibition of E. coli growth and had the same or greater antibacterial activity compared to silver. This study also showed that the synthesis of AgNPs is possible using an alcoholic extract of the microalgae cells. Overall, microalga H. pluvialis is a promising candidate for the green synthesis of AgNPs with great antibacterial properties against E. coli cells.	en
heal.advisorName	Μαμμά, Διομή	el
heal.committeeMemberName	Παυλάτου, Ευαγγελία	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	148 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false