Πράσινη σύνθεση νανοσωματιδίων αργύρου με τη χρήση κυτταρικού εκχυλίσματος του μικροφύκους Stichococcus sp.

Λάλα, Χριστίνα Μαρία; Lala, Christina Maria

dc.contributor.author	Λάλα, Χριστίνα Μαρία	el
dc.contributor.author	Lala, Christina Maria	en
dc.date.accessioned	2025-05-02T08:56:55Z
dc.date.available	2025-05-02T08:56:55Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/61839
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.29535
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Νανοσωματίδια αργύρου	el
dc.subject	Πράσινη σύνθεση	el
dc.subject	Βιολογική δράση	el
dc.subject	Πειραματικός σχεδιασμός	el
dc.subject	Silver nanoparticles	en
dc.subject	Μικροφύκη	el
dc.subject	Microalgae	en
dc.subject	Green synthesis	en
dc.subject	Biological activity	en
dc.subject	Experimental design	en
dc.title	Πράσινη σύνθεση νανοσωματιδίων αργύρου με τη χρήση κυτταρικού εκχυλίσματος του μικροφύκους Stichococcus sp.	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Βιοτεχνολογία	el
heal.classification	Επιστήμη των υλικών	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2024-10-04
heal.abstract	Η παρούσα διπλωματική εργασία είχε ως στόχο την πράσινη σύνθεση νανοσωματιδίων αργύρου (AgNPs) με χρήση εκχυλίσματος από το μικροφύκος Stichococcus sp. και τον προσδιορισμό των παραμέτρων που επηρεάζουν τα τελικά χαρακτηριστικά των AgNPs. Τα AgNPs διαθέτουν ιδιαίτερες φυσικοχημικές και βιολογικές ιδιότητες, που τα καθιστούν χρήσιμα σε εφαρμογές της βιοϊατρικής, του περιβάλλοντος, της επιστήμης των υλικών κλπ. Οι συμβατικές φυσικές και χημικές μέθοδοι σύνθεσής τους απαιτούν υψηλά ποσά ενέργειας και χρησιμοποιούν επικίνδυνα χημικά αντίστοιχα. Έτσι, η έρευνα έχει στραφεί σε πράσινες μεθόδους σύνθεσης. Τα μικροφύκη αποτελούν πηγή βιοδραστικών μορίων τα οποία λειτουργούν ως αναγωγικοί και σταθεροποιητικοί παράγοντες κατά τη σύνθεση των AgNPs. Επιπλέον, αναπτύσσονται γρήγορα, οικονομικά και είναι ανθεκτικά. Οι παράμετροι σύνθεσης των AgNPs που μελετήθηκαν ήταν το pH, η θερμοκρασία Τ, η συγκέντρωση νιτρικού αργύρου (AgNO3), η αναλογία κατ’ όγκο AgNO3 προς εκχύλισμα μικροφύκους και τέλος η επίδραση της ακτινοβολίας λευκού φωτός, με τη χρήση πειραματικού σχεδιασμού τύπου Plackett-Burman. Τα χαρακτηριστικά των AgNPs προσδιορίστηκαν με χρήση των μεθόδων φασματομετρίας υπεριώδους-ορατού (UV-Vis), της δυναμικής σκέδασης φωτός (DLS), της φασματοσκοπίας εκπομπής επαγωγικά συζευγμένου πλάσματος Αργού (ICP-OES) ενώ η παρουσία μορίων επικάλυψης, δηλαδή το capping, επιβεβαιώθηκε μέσω της φασματοσκοπίας υπέρυθρου μετασχηματισμού Fourier (FTIR). Επιπλέον, μελετήθηκε η αντιμικροβιακή δράση των AgNPs μέσω της τεχνικής μικροαραίωσης (Broth microdilution) έναντι βακτηριακών κυττάρων E. Coli. Τέλος, διερευνήθηκε η αλληλεπίδραση των AgNPs με το μακρομόριο DNA μέσω φασματομετρίας στο υπεριώδες φάσμα. Η ανάλυση του πειραματικού σχεδιασμού για τα τελικά χαρακτηριστικά των AgNPs υπέδειξαν ως βέλτιστη τη χρήση αλκαλικών τιμών pH (9.0), χαμηλών θερμοκρασιών (25°C), υψηλών αναλογιών σε κυτταρικό εκχύλισμα (1:1 v/v), υψηλών συγκεντρώσεων νιτρικού αργύρου (9mM), και την ακτινοβολία λευκού φωτός. Παρόλα αυτά, από τα διαφορετικά πειράματα που διεξήχθηκαν, καλύτερα αποτελέσματα προσδιορίστηκαν για συνθήκες pH=9, Τ=25°C, Συγκέντρωση AgNO3=1mM, Αναλογία AgNO3/Εκχυλίσματος 1:1 και παρουσία φωτός με χαρακτηριστικά: Απορρόφηση στο UV Vis=0.410 σε μήκος κύματος μέγιστης απορρόφησης λmax=415nm, Z-δυναμικό -30.5±3.7 mV, Υδροδυναμική διάμετρο= 181.65±20.66 nm, δείκτη πολυδιασποράς= 0.419±0.051 και απόδοση μετατροπής αργύρου σε AgNPs ίση με 38.18%. Τα παραγόμενα AgNPs σε αυτές τις συνθήκες ελέγχθηκαν ως προς την αντιμικροβιακή τους δράση και βρέθηκε ότι σε συγκέντρωση 51.25 mg/L και 25.63 mg/L προκλήθηκε αναστολή του βακτηρίου E. Coli σε ποσοστό ~88%. Η αλληλεπίδραση με το ctDNA επιβεβαιώθηκε φασματομετρικά, εντοπίζοντας το φαινόμενο του υπερχρωμισμού και προσδιορίστηκε η σταθερά συγγένειας Kapp ίση με 12635 L/mol, που αντιστοιχεί σε αλληλεπίδραση των AgNPs στην περιοχή της αύλακας του ctDNA. Ως βέλτιστος χρόνος αντίδρασης προσδιορίστηκε το διάστημα 72 ώρες μεταξύ των 12, 24 και 48 και 72 ωρών, με τελικά χαρακτηριστικά: 6 υδροδυναμική διάμετρο= 133.6±7.2nm, ζ-δυναμικό -36.15±1.5mV, δείκτη ποδυδιασποράς (PDI)= 0.374±0.022 και απόδοση 91%. Η φασματοσκοπία FTIR επιβεβαίωσε την παρουσία βιοδραστικών μορίων που σταθεροποιούν και επικαλύπτουν τα AgNPs και υπέδειξε την παρουσία πρωτεϊνών, φαινολών και λιπιδίων. Συμπερασματικά, η σύνθεση AgNPs με τη χρήση κυτταρικού εκχυλίσματος του μικροφύκους Stichococcus sp. είναι δυνατή και συνοδεύεται από ενθαρρυντικά χαρακτηριστικά και βιολογική δράση που τα καθιστούν υποψήφια προς περαιτέρω έρευνα.	el
heal.abstract	The aim of the present thesis is the green synthesis of silver nanoparticles (AgNPs) using the extract of the microalga Stichococcus sp. and the investigation of the parameters that affect the final characteristics of AgNPs. AgNPs’ special physical, chemical and biological properties make them useful in biomedicine, environmental applications, material science etc. Conventional physical and chemical synthesis methods have high energy requirements and use hazardous chemicals respectively. Consequently, current research focuses on green synthesis methods. Microalgae are a source of bioactive molecules, which act as reducing and stabilizing agents in the synthesis of AgNPs. Additionally, they grow rapidly, are low-cost and resilient. There was a simultaneous examination of AgNPs’ synthesis parameters, which are the pH of the silver nitrate solution, the synthesis temperature, the concentration of silver nitrate solution, the volume ratio of the silver nitrate solution to the extract liquid and exposure to light, using a Plackett Burman experimental design. The final characteristics of AgNPs were determined via ultraviolet visible spectroscopy (UV-Vis), dynamic light scattering (DLS), inductively coupled plasma optical emission spectroscopy (ICP-OES) while Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) was used to determine the biomolecules responsible for the reduction, stabilization and capping of the synthesized AgNPs. The antibacterial activity was specified against E. Coli bacterial cells, using the Broth microdilution technique. Also, the interaction between AgNPs and DNA was investigated with ultraviolet spectroscopic measurement. The experimental design analysis revealed that the optimal conditions for synthesizing AgNPs were achieved in alkalic pH (9.0), room temperature T=25°C, light exposure, increased AgNO3 concentration (9mM) and increased volume ratio of AgNO3 to extract (1:1 v/v). However, the experiment with the optimal characteristics of synthesized AgNPs was conducted under conditions of alkalic pH=9, T=25°C, AgNO3 concentration 1mM, volume ratio of AgNO3 to extract 1:1 and with the presence of light. The measurements showed UV-Vis absorption equal to 0.41 with λmax=415nm, zeta potential=-30.5±3.7mV, zeta-average= 181.65±20.66 nm, PDI value=0.419±0.051 and yield=38.18%. The produced AgNPs were examined for their antibacterial activity, and it was found that concentrations of 51.25 and 25.63 mg/L caused the inhibition of E. Coli growth in ~88%. The interactions between AgNPs and ctDNA were detected with ultraviolet spectroscopy and the hyperchromic effect was taking place, while the association constant (Kapp) of AgNPs with ctDNA was found to be 12635 L/mol, indicating groove binding interactions. The optimal incubation time between 12, 24, 48 and 72h was discovered as 72h due to the smallest size and the greatest absorption and yield and final characteristics: Z-average=133.6±7.2nm, z-potential -36.15±1.5mV, PDI value= 0.374±0.022 and yield=91%. FTIR spectroscopy confirmed the presence of bioactive molecules in the samples of the extract and the synthesized AgNPs, that led to the reduction, stabilization and capping of AgNPs, and indicated the presence of proteins, phenols and lipids. 8 In conclusion, AgNPs’ synthesis using the cell extract of microalga Stichococcus sp. is possible and accompanied with encouraging characteristics and biological activity, making synthesized AgNPs suitable candidates for further research.	en
heal.advisorName	Μαμμά, Διομή	el
heal.committeeMemberName	Μαμμά, Διομή	el
heal.committeeMemberName	Τόπακας, Ευάγγελος	el
heal.committeeMemberName	Θεοδώρου, Θεόδωρος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Σύνθεσης και Ανάπτυξης Βιομηχανικών Διαδικασιών (IV)	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	142 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false