Φασματοσκοπικός έλεγχος ενδεχόμενης αποδέσμευσης (νανο)υλικών από βιοπολυμερικές συσκευασίες σε προσομοιωτές τροφίμων

• Κύριος συγγραφέας: Ανδρικάκη, Σόνια
• Άλλοι συγγραφείς: Βογιατζής, Γεώργιος
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2019
• Θέματα: Βιοπολυμερή; Βιοαποικοδομήσιμα πολυμερή; Συσκευασίες τροφίμων; Προσομοιωτές τροφίμων; Έλεγχος μετανάστευσης; Επιφανειακή ενίσχυση σκέδασης Raman (SERS); Συντονισμός Raman; Πλασμόνια; Συντονισμός πλασμονίου; Κολλοειδή υποστρώματα; Στερεά υποστρώματα; Αδιαβροχοποίηση; Biopolymers; Biodegradable polymers; Food packaging; Food simulants; Migration control; Surface Enhanced Raman Scattering (SERS); Resonance Raman; Plasmons; Plasmon resonance; Colloid substrates; Solid substrates; Dewetting; 688.8

Σήμερα, χρησιμοποιούνται σε μεγάλη κλίμακα τα πλαστικά για τη συσκευασία διαφόρων τροφίμων, φαρμάκων και καλλυντικών. Ωστόσο, όπου υπάρχει άμεση επαφή μεταξύ του συσκευασμένου προϊόντος και της πλαστικής συσκευασίας, υπάρχει πιθανότητα να πραγματοποιηθεί κάποια μετανάστευση από το πλαστικό στο συσκευασμένο προϊόν, με κίνδυνο “αλλοίωσης” του προϊόντος, ιδιαίτερα αν αυτό είναι τρόφιμο και επακόλουθο κίνδυνο, λόγω ενδεχομένης τοξικότητας, για τον καταναλωτή. Αντικείμενο της παρούσας διατριβής ήταν αρχικά η μελέτη της ενδεχόμενης μετανάστευσης - αποδέσμευσης ουσιών, οι οποίες χρησιμοποιούνται ως ενισχυτικά φραγής ή/και ως χημικοί αισθητήρες σε πολυμερικές συσκευασίες, σε προσομοιωτές τροφίμων. Για τον έλεγχο της μετανάστευσης εφαρμόστηκαν ειδικά πρωτόκολλα της Ευρωπαϊκής Ένωσης (Ε.Ε.). Η ενδεχόμενη μετανάστευση των ουσιών από τα πολυμερικά υλικά στους προσομοιωτές τροφίμων ελέγχθηκε κυρίως με τις τεχνικές UV-Vis, SERS και DLS και η μεθοδολογία η οποία ακολουθήθηκε ήταν σύμφωνη με τις ισχύουσες νομοθεσίες. Οι προσομοιωτές τροφίμων οι οποίοι επιλέχθηκαν για την παρούσα μελέτη ήταν νερό (αν και επίσημα δεν αποτελεί πλέον προσομοιωτή κάποιου τροφίμου), υδατικά διαλύματα αιθανόλης 10%, 20% και 50% και οξικού οξέος 3%. Η δειγματοληψία και οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν σύμφωνα με την ισχύουσα νομοθεσία της Ε.Ε., η οποία και προτείνει ως συμβατικό έλεγχο της μετανάστευσης τις 10 ημέρες στους 40οC. Τα παραπάνω αποτέλεσαν το έναυσμα για μια διεξοδική διερεύνηση των δυνατοτήτων της τεχνικής της επιφανειακής ενίσχυσης της σκέδασης Raman (SERS) και πιο συγκεκριμένα των υποστρωμάτων SERS, τόσο εν είδει κολλοειδών αιωρημάτων όσο και στερεών δισδιάστατων και τρισδιάστατων υποστρωμάτων. Στόχος ήταν να ελεγχθεί κάθε παράμετρος η οποία συμβάλλει στην ενίσχυση της έντασης SERS και κατ’ επέκταση βελτιώνει τα όρια ανίχνευσης της τεχνικής. Παρασκευάστηκαν και μελετήθηκαν τρία διαφορετικά είδη υποστρωμάτων SERS: κολλοειδή αιωρήματα Ag, υποστρώματα Si με νανονησίδες Au και υποστρώματα με νανοράβδους ZnO και νανονησίδες Au. Η ουσία - μοντέλο η οποία χρησιμοποιήθηκε στις μελέτες των τριών υποστρωμάτων ήταν το Mitoxantrone. Όσον αφορά στα κολλοειδή αιωρήματα, πραγματοποιήθηκε συστηματική μελέτη της επιρροής του παράγοντα συσσωμάτωσης των νανοσωματίδιων Ag και της συνεπακόλουθης εξάρτησης της ενεργότητας SERS από τον ρυθμό αύξησης της υδροδυναμικής ακτίνας τους. Στην περίπτωση των υποστρωμάτων Si με νανονησίδες Au, οι παράμετροι οι οποίες μελετήθηκαν ήταν το ονομαστικό πάχος των υμενίων Au, το οποίο εναποτίθεται στα υποστρώματα και η επίδραση της διεργασίας “αδιαβροχοποίησης” (dewetting) στα υμένια Au. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκε συσχέτιση της ενίσχυσης της έντασης SERS με τις οπτικές ιδιότητες των νανοδομημένων επιφανειών (πλασμόνια). Τέλος, στα τρισδιάστατα υποστρώματα νανοράβδων ZnO με Au, ελέγχθηκαν παράμετροι οι οποίες ενδεχομένως επηρεάζουν την ένταση SERS, όπως οι διάμετροι των νανοράβδων ZnO, το ύψος τους, το αρχικό πάχος Au το οποίο εναποτίθεται στα υποστρώματα και η θερμική ανόπτηση.