Σύνθεση και μελέτη νανοσωματιδίων χρυσού με εφαρμογή εκχυλισμάτων Sideritis Raeseri
Loading...
Date
2023-07-13
Authors
Καραμάνη, Μαρία
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Η επιστήμη της Κοσμητολογίας εξελίσσεται διαρκώς, καθώς κατά την ανάπτυξη των νέων προϊόντων είναι ζητούμενα η πρωτοτυπία, η αποτελεσματικότητα, η ποιότητα, η σταθερότητα και τα ελκυστικά οργανοληπτικά χαρακτηριστικά. Η βιομηχανία καλλυντικών επιδιώκει την παραγωγή προϊόντων που να έχουν συγκριτικά πλεονεκτήματα ως προς τα ανταγωνιστικά προϊόντα. Επακόλουθο του ιδιαίτερα ανταγωνιστικού κλίματος, είναι η στροφή της έρευνας σε τεχνολογικές καινοτομίες. Μια από αυτές είναι η ενσωμάτωση νανοσωματιδιακών μορφών στις καλλυντικοτεχνικές μορφές.
Οι νανοφορείς αποτελούν συστήματα μεταφοράς συστατικών, παρέχοντάς τους προστασία και αυξάνοντας τη διάθεσή τους στην περιοχή εφαρμογής, καθώς επίσης μπορούν να προσδώσουν στο προϊόν φυσικοχημική σταθερότητα, βελτιωμένη υφή και χρώμα. Τα νανοσωματίδια χρυσού (GNPs) αποτελούν συστήματα μεταφοράς που πλεονεκτούν τόσο στη μεθοδολογία σύνθεσης (απλή και οικονομική), όσο και στις ιδιότητες που διαθέτουν (σταθερότητα, βιοσυμβατότητα) και χρησιμοποιούνται σε καλλυντικά προϊόντα για να ενισχύσουν δράσεις όπως η αντιμικροβιακή, και η αντιγηραντική.
Μια ιδιαίτερα ενδιαφέρουσα προσέγγιση στην παρασκευή GNPs αποτελούν οι «πράσινες» μέθοδοι σύνθεσης, κατά τις οποίες χρησιμοποιούνται φυσικά ή βιολογικά υλικά, από φυτικά εκχυλίσματα ή μικροοργανισμούς, ως αναγωγικά μέσα. Με τρόπο απλό, οικονομικό και φιλικό προς το περιβάλλον, παράγονται νανοσωματίδια με σημαντικό πλεονέκτημα – σε σύγκριση με αυτά που παράγονται με συμβατικές χημικές μεθόδους σύνθεσης – να μπορούν να αποκτούν χρήσιμες ιδιότητες που οφείλονται στο φυσικό ή βιολογικό υλικό που χρησιμοποιήθηκε για τη σύνθεσή τους, όπως για παράδειγμα αντιοξειδωτικές ή αντιμικροβιακές ιδιότητες.
Το είδος Sideritis raeseri ανήκει στην οικογένεια των χειλανθών, φύεται στην ηπειρωτική Ελλάδα και το εκχύλισμά του είναι πλούσιο σε φαινολικά οξέα, φαινυλοπροπανοειδή, φλαβονοειδή και ιριδοειδή. Είναι γνωστό για τις παραδοσιακές του χρήσεις ως βοηθητικό σε προβλήματα του δέρματος, του γαστρεντερικού, του ανοσοποιητικού του καρδιαγγειακού αλλά και του νευρικού συστήματος. Επιπλέον, μεταξύ άλλων, είναι αποδεδειγμένες από έρευνες η αντιοξειδωτική, αντιφλεγμονώδης και η αντιμικροβιακή του δράση.
Η παρούσα ερευνητική μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία αποτελεί μια μελέτη της πράσινης (green) σύνθεσης GNPs με τη χρήση εκχυλίσματος από το Sideritis raeseri.
Αναπτύχθηκε πρωτόκολλο παρασκευής νανοσωματιδίων με εκχύλισμα S. raeseri (Green GNPs) και τα νανοσωματίδια που λήφθηκαν αξιολογήθηκαν αντιπαραβαλλόμενα με νανοσωματίδια που παρασκευάστηκαν με τη συμβατική μέθοδο Turkevich (Turkevich GNPs). Υπολογίστηκε η απόδοση της σύνθεσης και έγινε ο δομικός και φυσικοχημικός χαρακτηρισμός των GNPs με Φασματοφωτομετρία Υπεριώδους – Ορατού (UV-Vis), με μέτρηση της Δυναμικής Σκέδασης του Φωτός (DLS) και του ζ-δυναμικού και με Ηλεκτρονική Μικροσκοπία Διέλευσης (TEM). Πραγματοποιήθηκε έλεγχος για τη σταθερότητα των GNPs ως προς το χρόνο, τη θερμοκρασία και την παρουσία ηλεκτρολύτη. Η αντιοξειδωτική τους ιδιότητα εκτιμήθηκε με τις μεθόδους FRAP και Folin – Ciocalteu, ενώ η οργανική ύλη του εκχυλίσματος που παρέμεινε στην επιφάνεια των Green GNPs προσδιορίστηκε με Υγρή Χρωματογραφία Υπερψηλής Απόδοσης συζευγμένη με Φασματομετρία Μάζας (UHPLC-MS), με Φασματοσκοπία Απορρόφησης Υπερύθρου Μετασχηματισμού Fourier (FTIR) και με Θερμοσταθμική Ανάλυση (TGA).
Η επιτυχής σύνθεση των νανοσωματιδίων επιβεβαιώθηκε από τα φάσματα UV-Vis, ενώ το μέγεθος (υδροδυναμική διάμετρος) και το ζ-δυναμικό, με βάση το DLS, ήταν 55,4 nm και -32 mV για τα Green GNPs και 41,4 nm και -34,2 mV για τα Turkevich GNPs. Με το TEM έγιναν εμφανείς οι διαφοροποιήσεις των GNPs ως προς το μέγεθος και το σχήμα, καθώς τα Turkevich GNPs ήταν σχεδόν σφαιρικά με μέση διάμετρο 12,79 nm ενώ τα Green GNPs είχαν ποικίλα σχήματα (σφαίρες, τριγωνικές και πολυεδρικές πυραμίδες) και μέση διάμετρο 23,84 nm. H πράσινη σύνθεση αναδείχθηκε πιο αποδοτική από τη συμβατική, με την απόδοση της πρώτης να είναι 142 μg GNPs / mL σύνθεσης και της δεύτερης 64 μg GNPs / mL σύνθεσης. Τα νανοσωματίδια και των δύο συνθέσεων παρουσίασαν καλή σταθερότητα κατά τη διάρκεια ενός μήνα και ιδιαίτερα κατά τη διατήρηση σε χαμηλή θερμοκρασία (ψυγείο). Παρουσία ηλεκτρολύτη μέχρι τη συγκέντρωση 0,15 Μ τα Green GNPs παρέμειναν σταθερά σε αντίθεση με τα Turkevich GNPs που εμφάνισαν συσσωμάτωση ακόμα και σε χαμηλές συγκεντρώσεις ηλεκτρολύτη (0,1 Μ).
Από τα χρωματογραφήματα που λήφθηκαν με UHPLC-MS προσδιορίστηκαν στα Green GNPs ορισμένες φαινυλοπροπανοειδείς, φλαβονοειδείς και φαινολικές ενώσεις, οι οποίες είναι πλούσιες σε αναγωγικές ομάδες, κάτι το οποίο επιβεβαιώθηκε και από τα φάσματα FT-IR. Τα GNPs των δύο τύπων (Green και Turkevich) εμφάνισαν συγκρίσιμη αντιοξειδωτική δράση. Με βάση τις μετρήσεις TGA, στα Green GNPs υπήρχαν 9,23 % w/w οργανικές ουσίες, ενώ στα Turkevich GNPs υπήρχαν 1,10 % w/w οργανικές ουσίες.
Με βάση όλα τα παραπάνω, συμπεραίνεται ότι τα νανοσωματίδια χρυσού που συντέθηκαν με τη χρήση εκχυλίσματος Sideritis raeseri (Green GNPs), έχουν καλά φυσικοχημικά χαρακτηριστικά, ικανοποιητική κολλοειδή σταθερότητα και φέρουν συστατικά του εκχυλίσματος με αντιοξειδωτικές ικανότητες και πιθανώς και άλλες σημαντικές από βιολογική άποψη δράσεις. Περαιτέρω διερεύνηση των βιολογικών τους ιδιοτήτων θα δείξει τη δυνατότητα αξιοποίησής τους ως πιθανά συστατικά προηγμένων καλλυντικών προϊόντων.
Description
Keywords
Νανοτεχνολογία, Κοσμητολογία, Νανοσωματίδια χρυσού, Πράσινη σύνθεση, Εκχύλισμα Sideritis raeseri, Φυσικοχημικός χαρακτηρισμός, Ποιοτική ανάλυση, Αντιοξειδωτική ιδιότητα