Σύνθεση νανοσωματιδίων αργύρου με χρήση του εξωκυτταρικού υγρού καλλιέργειας του μικροφύκους Stichococcus sp.

Αργυρόπουλος, Αριστοτέλης; Argyropoulos, Aristotelis

dc.contributor.author	Αργυρόπουλος, Αριστοτέλης	el
dc.contributor.author	Argyropoulos, Aristotelis	en
dc.date.accessioned	2025-05-05T11:08:00Z
dc.date.available	2025-05-05T11:08:00Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/61863
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.29559
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	Πράσινη σύνθεση	el
dc.subject	Μικροφύκος	el
dc.subject	Stichoccocus sp.	en
dc.subject	Εξωκυτταρικό υγρό καλλιέργειας	el
dc.subject	Silver nanoparticles	en
dc.subject	Green synthesis	en
dc.subject	Microalgae	en
dc.subject	Stichoccocus sp.	en
dc.subject	Extracellular liquid	en
dc.title	Σύνθεση νανοσωματιδίων αργύρου με χρήση του εξωκυτταρικού υγρού καλλιέργειας του μικροφύκους Stichococcus sp.	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Βιομηχανική Βιοτεχνολογία	el
heal.classification	Biotechnology	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2024-10-03
heal.abstract	This thesis aims to find the optimal conditions for the synthesis of silver nanoparticles using the extracellular liquid of the cyanobacterium Stichococcus sp. and to study their antimicrobial activity and their effect on DNA. Silver nanoparticles exhibit excellent physical, chemical and biological characteristics such as anti-cancer and antimicrobial activity. The synthesis of the nanoparticles was carried out by a green method, the use of extracellular liquid, as the organic compounds contained have a dual role as redox agents and as capping agents. The optimal conditions were found using 2 partial factorial experimental designs, a Plackett-Burman and based on its results, a Box-Behnken experimental design was designed. The 5 factors chosen to be studied are presence or absence of light, silver nitrate concentration, synthesis temperature, synthesis solution pH and the v/v% ratio of silver solution and extracellular liquid of the synthesis solution. A fixed synthesis duration of 2 h and constant stirring of the synthesis solution at 100 rpm were chosen. The characterization of silver nanoparticles was performed through these measurements Ultraviolet-visible light spectroscopy (UV-VIS spectroscopy), dynamic light scattering (DLS), X-ray diffraction (XRD) and inductively coupled plasma-induced atomic emission spectrometry (ICP-OES). Finally, the minimum inhibitory concentration of nanoparticles against E. coli was studied by the broth microdilution method, and the Kapp affinity constant of nanoparticles with calf thymus DNA molecule was investigated. The concentration of polysaccharides in glucose equivalents of the extracellular liquid used in the synthesis of silver nanoparticles, was found to be 92.2 ± 8.3 mg/L. The experimental designs resulted in the following optimal conditions: continuous illumination in the form of white LED lamps of 80 μmol m-2 s-1 intensity, pH 9, temperature 30 oC, silver concentration 1 mM, 92.5:7.5 v/v ratio of silver-extracellular liquid solution, with constant stirring at 100 rpm. The nanoparticles had a mean hydrodynamic diameter (Z-Average) of 34.9 (±4.7) nm, electrokinetic potential (Z-potential) of -36.9 ±1.1 mV, polydispersity index (PDI) of 0.539 (±0.002), maximum absorbance (UV-VIS) of 0.987 (±0.070) and synthesis reaction efficiency of 8.7 (±0.8) %. From XRD the crystal structure of the silver nanoparticles is identified as Face Centered Cubic (FCC) structure. FTIR was used to identify organic compounds such as polysaccharides, proteins, lipids and phenols on the surface of the nanoparticles and in the extracellular liquid. The shape of the nanoparticles is speculated to be spherical by ultraviolet-visible spectroscopy analysis. A time study of the synthesis of the silver nanoparticles was completed, which lasted a total of 24 hours, based on which the synthesis time of up to 9 hours is suggested. It was not possible to determine the Minimum Inhibitory Concentration (MIC) of the silver nanoparticles by broth microdilution method, but it was found to be greater than 58.81 mg/L. The association constant was calculated Kapp = 21728 L/mol which means that the silver nanoparticles readily bind to the calf thymus DNA molecule through groove binding. Key words: Silver nanoparticles, green synthesis, microalgae, Stichococcus sp., extracellular liquid, optimal conditions, Plackett-Burman, Box-Behken	en
heal.abstract	Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει στόχο την εύρεση των βέλτιστων συνθηκών για την σύνθεση νανοσωματιδίων αργύρου (AgNPs) χρησιμοποιώντας το εξωκυτταρικό υγρό καλλιέργειας του μικροφύκους Stichococcus sp., την μελέτη της αντιμικροβιακής δράσης τους αλλά και της επίδρασής τους στο DNA. Τα βιομόρια που περιέχονται στο εξωκυτταρικό υγρό καλλιέργειας, λειτουργούν ως αναγωγικοί αλλά και σταθεροποιητικοί παράγοντες δημιουργώντας ένα capping γύρω από τα AgNPs. Η εύρεση των βέλτιστων συνθηκών σύνθεσης των AgNPs πραγματοποιήθηκε με την εφαρμογή δύο πειραματικών σχεδιασμών, ενός τύπου Plackett-Burman και ενός τύπου Box-Behnken. 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 και η κατ’ όγκο αναλογία του διαλύματος νιτρικού αργύρου με το εξωκυτταρικό υγρό καλλιέργειας, διατηρώντας σταθερό το χρόνο σύνθεσης (2 h) και την ταχύτητα ανάδευσης του μίγματος της αντίδρασης στα 100 rpm. Για τον χαρακτηρισμό των νανοσωματιδίων πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις φασματομετρίας υπεριώδους-ορατού φωτός (UV-VIS Spectroscopy), Δυναμικής Σκέδασης Φωτός (DLS), περιθλασιομετρίας ακτινών-Χ (XRD), και φασματομετρίας ατομικής εκπομπής με επαγωγικά συζευγμένο πλάσμα (ICP-OES). Τέλος, προσδιορίστηκε η ελάχιστη ανασταλτική συγκέντρωση (MIC) νανοσωματιδίων έναντι του βακτηρίου E. coli με την μέθοδο της μικροαραίωσης θρεπτικού μέσου, και η σταθερά συγγένειας Kapp των νανοσωματιδίων με το μόριο DNA θύμου αδένα μόσχου. Από τη μελέτη προέκυψε ότι οι βέλτιστες συνθήκες για τη σύνθεση των AgNPs ήταν οι εξής: συνεχής φωτισμός υπό την μορφή λευκών LED λαμπτήρων έντασης 80 μmol m-2 s-1, pH=9, θερμοκρασία 30οC, συγκέντρωση νιτρικού αργύρου 1 mM, 92.5/7.5 v/v αναλογία διαλύματος νιτρικού αργύρου προς εξωκυτταρικό υγρό καλλιέργειας. Τα νανοσωματίδια είχαν μέση υδροδυναμική διάμετρο (Z-Average) 34.93 (±4.75) nm, ζ-δυναμικό (Z-potential) -36.9 ±1.1 mV, δείκτη πολυδιασποράς (PDI) 0.539 (±0.002), μέγιστη απορρόφηση (UV-VIS) 0.987 (± 0.070) και απόδοση αντίδρασης σύνθεσης 8.7 (±0.9) %. Η χρονική μελέτη της αντίδρασης σύνθεσης AgNPs έδειξε ότι βέλτιστος χρόνος αντίδρασης είναι οι 9 ώρες. Από το XRD πιστοποιείται η κρυσταλλική δομή των AgNPs ως εδροκεντρωμένη κυβική (FCC). Από το FTIR έγινε ταυτοποίηση οργανικών ενώσεων όπως πολυσακχαρίτες, πρωτεΐνες, λιπίδια και φαινόλες στην επιφάνεια των νανοσωματιδίων και στο εξωκυτταρικό υγρό. Το σχήμα των νανοσωματιδίων προβλέπεται να είναι σφαιρικό μέσω της φασματοσκοπίας υπεριώδους-ορατού Η ελάχιστη ανασταλτική συγκέντρωση των AgNPs έναντι της ανάπτυξης του βακτηρίου E. coli βρέθηκε μεγαλύτερη των 58.81 mg/L. Η σταθερά συγγένειας Kapp βρέθηκε ίση με 21728 L/ mol που σημαίνει ότι τα νανοσωματίδια συνδέονται εύκολα στο μόριο του DNA θύμου αδένα μόσχου μέσω πρόσδεσης στις αύλακες. Λέξεις κλειδιά: νανοσωματίδια αργύρου, πράσινη σύνθεση, μικροφύκος, Stichococcus sp., εξωκυτταρικό υγρό καλλιέργειας, βέλτιστες συνθήκες, Plackett-Burman, Box-Behken	el
heal.advisorName	Μαμμά, Διομή	el
heal.committeeMemberName	Τόπακας, Ευάγγελος	el
heal.committeeMemberName	Τσόπελας, Φώτιος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Σύνθεσης και Ανάπτυξης Βιομηχανικών Διαδικασιών (IV). Εργαστήριο Βιοτεχνολογίας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	108 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false