Φασματοσκοπικός έλεγχος αποδέσμευσης (νανο)ϋλικών ενσωματωμένων σε βιοπολυμερή

• Κύριος συγγραφέας: Ανδρικάκη, Σόνια
• Άλλοι συγγραφείς: Βογιατζής, Γεώργιος
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2014
• Θέματα: Νανοϋλικά; Συσκευασίες τροφίμων; Βιοπολυμερή; Αποδέσμευση; Nanomaterials; Food packaging; Biopolymers; Surface enhanced Raman spectroscopy (SERS); 664.024

Η παρούσα διατριβή εξειδίκευσης αποτελεί το προοίμιο μιας μακρόπνοης εμπλοκής του εργαστηρίου υλοποίησής της στη μελέτη ενδεχόμενης μετανάστευσης ουσιών που χρησιμοποιούνται ως ενισχυτικά φραγής ή/και ως χημικοί αισθητήρες σε βιοπολυμερικές συσκευασίες τροφίμων και αποδέσμευσής τους σε προσομοιωτές τροφίμων. Στο πλαίσιο αυτό, η εργασία αυτή αποτελεί μια προσπάθεια ανάδειξης της μεθόδου επιφανειακής ενίσχυσης της σκέδασης Raman (Surafce Enhanced Raman Scattering) ως κατάλληλης για τον ποσοτικό προσδιορισμό μικρού μοριακού βάρους ενώσεων που ενδεχομένως αποδεσμεύονται σε υδατικά διαλύματα ή/και συγκεκριμένους προσομοιωτές τροφίμων. Η μελέτη εστιάστηκε στην ελεγχόμενη αποδέσμευση φαρμακευτικών ουσιών από μια βιοπολυμερική μήτρα κυρίως κατά το πρώιμο στάδιο της μελέτης και τις παραμέτρους που επηρεάζουν το φαινόμενο αυτό. Βασικός στόχος της μελέτης ήταν η κατά το δυνατό μείωση του ορίου ανίχνευσης με SERS της αποδεσμευόμενης ουσίας με την εμβάπτιση της βιοπολυμερικής μήτρας που την εμπεριέχει σε πρότυπα υδατικά διαλύματα. Πραγματοποιήθηκε μια διεξοδική μελέτη των υποστρωμάτων που χρησιμοποιούνται στο SERS και συγκεκριμένα του νανοκολλοειδούς αργύρου (Ag). Για τον σκοπό αυτό, πραγματοποιήθηκαν πειράματα τα οποία έδειξαν την εξάρτηση της έντασης SERS από τη συσσωμάτωση των υποστρωμάτων Ag συναρτήσει του χρόνου και του παράγοντα συσσωμάτωσης, NaCl. Η εφαρμογή του SERS σε μελέτες ουσιών εξαιρετικά χαμηλών συγκεντρώσεων αναδεικνύεται ως ένα πολύ ενδιαφέρον πεδίο έρευνας. Επίσης, ως πρότυπο πείραμα, παρουσιάζεται μεθοδολογία μελέτης με την τεχνική SERS της αποδέσμευσης του αντικαρκινικού φαρμάκου Μitoxantrone (ΜΤΧ) από εμπορικά ράμματα Maxon. Για το σκοπό αυτό, παρασκευάστηκαν πολυμερικά υμένια με εγκλωβισμένη τη δραστική ουσία και η μελέτη της αποδέσμευσης της σε νερό και PBS (phosphate buffered saline) πραγματοποιήθηκε με SERS και UV-Vis, αντίστοιχα. Η φασματοσκοπία UV-Vis χρησιμοποιήθηκε συμπληρωματικά. Στηριζόμενοι στη μεθοδολογία που αναπτύξαμε εξάγαμε ποσοτικά αποτελέσματα από τρία διαφορετικά εργαστηριακά δείγματα, τα οποία προήλθαν από ανάμιξη εμπορικών ραμμάτων Maxon με 1% κ.β. MTX: (α) στην άμορφη φάση έπειτα από ταχεία ψύξη του τήγματος, (β) στην ημικρυσταλλική φάση με σχετικά χαμηλό ποσοστό κρυσταλλικότητας, που λάβαμε έπειτα από ανόπτηση της άμορφης φάσης για περιορισμένο χρόνο στη θερμοκρασία κρυστάλλωσης και (γ) σε μια επίσης ημικρυσταλλική φάση με αρκετά μεγάλο ποσοστό κρυστάλλωσης (όσης και τα εμπορικά ράμματα). Τα αποτελέσματα δείχνουν πως υπάρχει συσχέτιση μεταξύ κρυσταλλικότητας και αποδέσμευσης του φαρμάκου, με τα μικρότερα ποσά αποδέσμευσης στην περίπτωση του άμορφου δείγματος. Αυτό που παρατηρήθηκε στα πρώιμα στάδια της αποδέσμευσης από τις μετρήσεις SERS φαίνεται να επαληθεύεται από αντίστοιχα αποτελέσματα σε μεταγενέστερα στάδια αποδέσμευσης που λάβαμε με εφαρμογή της συμβατικής τεχνικής απορρόφησης ορατού – υπεριώδους (UV-Vis). Ωστόσο, οι ποσοτικές μετρήσεις με τη χρήση του SERS σε πολύ μικρές συγκεντρώσεις έδειξαν μεγαλύτερη ανιχνευτική ευαισθησία σε σχέση με αυτές που πραγματοποιήθηκαν με την απορρόφηση UV-Vis. Συμπερασματικά, το SERS δείχνει ικανό στον ποσοτικό προσδιορισμό ενεργών ουσιών που αποδεσμεύονται από βιοσυμβατά πολυμερικά συστήματα μεταφοράς δραστικών ουσιών σε πολύ μικρές συγκεντρώσεις.