Preparation, characterization and properties of beta-lactoglobulin/chondroitin sulfate/tween 80 nanoparticles

Pispas, Ioannis; Πίσπας, Ιωάννης

dc.contributor.author	Pispas, Ioannis	en
dc.contributor.author	Πίσπας, Ιωάννης	el
dc.date.accessioned	2024-06-06T12:13:22Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/59665
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.27361
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Μικροσυστήματα και Νανοδιατάξεις”	el
dc.rights	Default License
dc.subject	Nanoparticles	en
dc.subject	Thermal treatment	en
dc.subject	Surfactants	en
dc.subject	Polysaccharides	en
dc.subject	Νανοσωματίδια	el
dc.subject	Proteins	en
dc.subject	Θερμική κατεργασία	el
dc.subject	Πολυσακχαρίτες	el
dc.subject	Επιφανειοδραστικά	el
dc.subject	Πρωτεΐνες	el
dc.title	Preparation, characterization and properties of beta-lactoglobulin/chondroitin sulfate/tween 80 nanoparticles	en
dc.title	Παρασκευή, χαρακτηρισμός και ιδιότητες νανοσωματιδίων β-λακτογλοβουλίνης/θειϊκής χονδροϊτίνης/tween 80	el
heal.type	masterThesis
heal.classification	Soft Matter	en
heal.classification	Biomaterials	en
heal.classification	Nanoscience	en
heal.classification	Nanotechnology	en
heal.dateAvailable	2025-06-05T21:00:00Z
heal.language	el
heal.language	en
heal.access	embargo
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2024-02-28
heal.abstract	In the present research work, the electrostatic complexation of the protein beta-lactoglobulin (β-LG) with the anionic polysaccharide chondroitin sulfate (CS) is studied, in order to achieve the formation of well-defined nanoparticles (NPs), as well as their stabilization upon pH increase after thermal treatment. Their interaction with the non-ionic surfactant tween 80 (T80) is also studied. The experimental techniques and methods include the dynamic, static and electrophoretic light scattering (DLS, SLS and ELS), as well as the fluorescence (FL) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). The formation of well-defined NPs is obtained at pH 4 for an optimal mass ratio rm of β-LG and CS equal to 0.4 with a hydrodynamic radius ranging from 60 to 80 nm and with satisfactory polydispersity index (PDI). Aggregation is observed at pH 1.5. After thermal treatment the NPs exhibit stability at pH 7, due to the denaturation of β-LG, with radii similar to pH 4 (60-80 nm) and in some cases swelling to 100-120 nm. At pH 1.5 further aggregation of the NPs is observed. The addition of T80 after thermal treatment does not affect the size and mass of the NPs, in contrast to its addition before thermal treatment. The zeta potential (surface charge) is about -20 mV before and after thermal treatment, indicating the presence of CS on the surface of the NPs. The presence of T80 does not affect the surface charge. FTIR spectra verify the successful complexation of the CS with β-LG, as well as changes of the secondary structure of β-LG in each complexes with CS and T80 before and after thermal treatment. FL spectra indicate binding of T80 to the surface of the protein through the fluorescence quenching of tryptophan residues of β-LG. Fluorescence enhancement is observed when CS is added in solutions of pure β-LG. Surface hydrophobicity measurements reveal the binding of T80 to the hydrophobic sites of β-LG. Thermally treated NPs at pH 7 show strong stability upon addition of salt, especially when T80 is present. Thermally treated NPs at pH 7 are injected in excess volumes of phosphate buffer saline (PBS) and fetal bovine serum (FBS) with PBS (FBS:PBS) solutions, where they show stability and suitability with these solutions. Very importantly, the thermally treated NPs show colloidal and physicochemical stability for longer than one month. Due to the nature of the precursors and their colloidal properties, the NPs are highly promising for applications as biocompatible drug delivery nanocarriers.	en
heal.abstract	Στην παρούσα ερευνητιϰή εργασία μελετάται η ηλεϰτροστατιϰή συμπλοϰοποίηση της πρωτεΐνης β-λαϰτογλοβουλίνης (β-LG) με τον ανιοντιϰό πολυσαϰχαρίτη ϑειϊϰή χονδροϊτίνη (CS) για τον σχηματισμό ϰαλώς ορισμένων νανοσωματιδίων (NPs), ϰαϑώς επίσης ϰαι την σταϑεροποίηση αυτών με ϑερμιϰή ϰατεργασία μετά από αύξηση του pH. Μελετάται αϰόμη ϰαι η αλληλεπίδραση τους με το ουδέτερο επιφανειοδραστιϰό tween 80 (T80). Οι πειραματιϰές τεχνιϰές ϰαι μέϑοδοι περιλαμβάνουν την δυναμιϰή, στατιϰή ϰαι ηλεϰτροφορετιϰή σϰέδαση φωτός (DLS, SLS ϰαι ELS), ϰαϑώς επίσης ϰαι τις φασματοσϰοπίες φϑορισμού (FL) ϰαι υπερύϑρου με μετασχηματισμό Fourier (FTIR). Παρατηρείται ο σχηματισμός ϰαλώς ορισμένων NPs σε pH 4 για βέλτιστο λόγο μαζών β-LG ϰαι CS ίσο με 0.4 με υδροδυναμιϰές αϰτίνες στα 60-80 nm ϰαι ιϰανοποιητιϰές τιμές δειϰτών πολυδιασποράς (PDI). Συσσωμάτωση παρατηρείται σε pH 1.5. Μετά από ϑερμιϰή ϰατεργασία τα NPs σταϑεροποιούνται σε pH 7, λόγω της μετουσίωσης της β-LG, με αϰτίνες παρόμοιες με πριν (60-80 nm) ϰαι σε μεριϰές περιπτώσεις εμφανίζουν διόγϰωση στα 100-120 nm. Σε pH 1.5 παρατηρείται εντονότερη συσσωμάτωση των νανοσωματιδίων. Η προσϑήϰη του T80 μετά την ϑερμιϰή ϰατεργασία δεν επηρεάζει το μέγεϑος ϰαι την μάζα των NPs, σε αντίϑεση με την προσϑήϰη του μετά την ϑερμιϰή ϰατεργασία των NPs. Το ζ δυναμιϰό (επιφανειαϰό φορτίο) μετράται ίσο με -20 mV πριν ϰαι μετά την ϑερμιϰή ϰατεργασία, υποδειϰνύοντας την παρουσία του CS στην επιφάνεια των NPs. Το T80 δεν επηρεάζει αυτά τα αποτελέσματα. Τα φάσματα FTIR επιβεβαιώνουν την συμπλοϰοποίηση των NPs, όπως ϰαι μεταβολές στην δευτεροταγή δομή της β-LG πριν ϰαι μετά την ϑερμιϰή ϰατεργασία. Τα φάσματα FL δείχνουν την δέσμευση του T80 στην β-LG μέσω της απόσβεσης φϑορισμού της τρυπτοφάνης. Ενίσχυση φϑορισμού παρατηρείται με την προσϑήϰη CS σε διαλύματα β-LG. Μετρήσεις επιφανειαϰής υδροφοβιϰότητας αποδειϰνύουν την δέσμευση του T80 στις υδρόφοβες περιοχές της β-LG. Θερμιϰά ϰατεργασμένα NPs σε pH 7 παρουσιάζουν ισχυρή σταϑερότητα με την προσϑήϰη άλατος ϰαι ειδιϰά για περιπτώσεις με το T80 παρόν. Θερμιϰά ϰατεργασμένα NPs σε pH 7 εγχύονται σε περίσσεια όγϰου διαλυμάτων PBS ϰαι FBS:PBS, όπου παρουσιάζουν ϰαι πάλι σταϑερότητα ϰαι συμβασιμότητα με αυτά τα διαλύματα. Πολύ σημαντιϰή παρατήρηση είναι πως τα ϑερμιϰά ϰατεργασμένα NPs παρουσιάζουν ϰολλοειδή ϰαι φυσιϰοχημιϰή σταϑερότητα των NPs για περισσότερο από έναν μήνα. Λόγω της φύσης των πρόδρομων ενώσεων ϰαι των ϰολλοειδών ιδιοτήτων τους, τα NPs είναι πολλά υποσχόμενα για εφαρμογές ως βιοσυμβατοί νανοφορείς για την μεταφορά φαρμάϰων.	el
heal.advisorName	Papagiannopoulos, Aristeidis	en
heal.advisorName	Παπαγιαννόπουλος, Αριστείδης	el
heal.committeeMemberName	Papagiannopoulos, Aristeidis	en
heal.committeeMemberName	Kyritsis, Apostolos	en
heal.committeeMemberName	Kontou-Drougka, Evagelia	en
heal.committeeMemberName	Παπαγιαννόπουλος, Αριστείδης	el
heal.committeeMemberName	Κυρίτσης, Απόστολος	el
heal.committeeMemberName	Κοντού-Δρούγκα, Ευαγγελία	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	100 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false