Σύνθεση και μελέτη νανοσωματιδίων χρυσού με εφαρμογή εκχυλισμάτων Sideritis Raeseri
| datacite.contributor.RelatedPerson | Λάμαρη, Φωτεινή | |
| datacite.contributor.RelatedPerson | Χατζηαντωνίου, Σοφία | |
| datacite.contributor.Supervisor | Αυγουστάκης, Κωνσταντίνος | |
| dc.contributor.author | Καραμάνη, Μαρία | |
| dc.contributor.other | Karamani, Maria | |
| dc.date.accessioned | 2023-08-16T16:33:16Z | |
| dc.date.available | 2023-08-16T16:33:16Z | |
| dc.date.issued | 2023-07-13 | |
| dc.degree | masterThesis | |
| dc.description.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. | |
| dc.description.translatedabstract | The science of cosmetology is constantly evolving, as the development of new products requires originality, efficiency, quality, stability and attractive organoleptic characteristics. The cosmetics industry seeks to produce products that have comparative advantages over competing products. As a result of the tough competition, research is shifting to technological innovations. One of these is the incorporation of nanoparticle forms into cosmetic formulations. Nanocarriers are delivery systems for ingredients, providing them protection and increasing their availability in the application area, and they can offer the product physicochemical stability, improved texture and color. Gold nanoparticles (GNPs) are nanocarriers that have advantages in their synthesis methodology (simplicity and low cost), in the properties they have (stability, biocompatibility) and they are used in cosmetics to amplify actions such as antimicrobial and antiaging. A particularly interesting approach to the preparation of GNPs is the “Green” synthesis methods, in which natural or biological materials (plant extracts or microorganisms) are used as reducing agents. They produce – in a simple, low-cost and eco-friendly way – nanoparticles with the significant advantage – compared to those produced by conventional chemical synthesis methods – of being able to acquire useful properties due to the natural or biological material used in their synthesis, such as antioxidant or antimicrobial properties. The species Sideritis raeseri belongs to the family of Laminaceae, grows in mainland Greece and its extract is rich in phenolic acids, phenylpropanoids, flavonoids and iridoids. It is known for its traditional uses in various skin, gastrointestinal, immune, cardiovascular and nervous system problems. Furthermore, antioxidant, antiinflammatory, antimicrobial and other activities are proven by researches. The present MSc thesis is a study of the Green GNPs synthesis using an extract from the Sideritis raeseri plant. A nanoparticle preparation protocol was developed with S. raeseri extract and the obtained nanoparticles (Green GNPs) were evaluated against nanoparticles prepared by the conventional Turkevich method (Turkevich GNPs). The methods’ efficiency was calculated and the GNPs’ structural and physicochemical characterization was obtained by UV-Vis Spectrophotometry (UV-Vis), by Dynamic Light Scattering (DLS) and ζ-potential measurements and by Transmission Electron Microscopy (TEM). The GNPs were tested for stability in relation to time, to temperature and to the presence of electrolyte. Their antioxidant activity was assessed by FRAP and Folin - Ciocalteu methods, while the organic matter of the extract bound to Green GNPs’ surface was determined by Ultra High-Performance Liquid Chromatography coupled with Mass Spectrometry (UHPLC-MS), by Fourier-Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and by Thermogravimetric Analysis (TGA). The successful synthesis of nanoparticles was confirmed by the UV-Vis spectra, while the size (hydrodynamic diameter) and zeta potential, based on DLS, were 55.4 nm and -32 mV for Green GNPs and 41.4 nm and -34.2 mV for Turkevich GNPs. With TEM, GNPs variations in size and shape were apparent, as Turkevich GNPs were almost spherical with a mean diameter of 12.79 nm while Green GNPs had varying shapes (spheres, triangular and polyhedral pyramids) and a mean diameter of 23.84 nm. Green synthesis emerged more efficient than conventional synthesis, as the first one produced 142 μg GNPs / mL of solution and the second one produced 64 μg GNPs / mL of solution. The nanoparticles of both methods were well stable for one month and especially when maintained at low temperature (refrigerator). In the presence of electrolyte up to 0.15 M, the Green GNPs remained stable in contrast to the Turkevich GNPs that even at low electrolyte concentrations were aggregated (0.1 M). From the chromatograms obtained with UHPLC-MS, certain phenylpropanoids, flavonoids and phenolic compounds, which are rich in reducing groups, were identified in Green GNPs, and this was also confirmed by the FTIR spectrum. Both types of GNPs (Green and Turkevich) presented comparable antioxidant activity. Based on TGA measurements, there was 9.23 % w/w organic material on Green GNPs and 1.1% w/w organic material on Turkevich GNPs. Based on all the above, it is concluded that the gold nanoparticles synthesized using S. raeseri extract (Green GNPs) present good physicochemical characteristics, satisfying colloidal stability and carry extract components with antioxidant and possibly more biologically significant activities. Further investigation of their biological properties will bring out their usability as possible ingredients of advanced cosmetics. | |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/10889/25579 | |
| dc.language.iso | el | |
| dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United States | * |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/ | * |
| dc.subject | Νανοτεχνολογία | |
| dc.subject | Κοσμητολογία | |
| dc.subject | Νανοσωματίδια χρυσού | |
| dc.subject | Πράσινη σύνθεση | |
| dc.subject | Εκχύλισμα Sideritis raeseri | |
| dc.subject | Φυσικοχημικός χαρακτηρισμός | |
| dc.subject | Ποιοτική ανάλυση | |
| dc.subject | Αντιοξειδωτική ιδιότητα | |
| dc.subject.alternative | Nanotechnology | |
| dc.subject.alternative | Cosmetology | |
| dc.subject.alternative | Gold nanoparticles | |
| dc.subject.alternative | Sideritis raeseri extract | |
| dc.subject.alternative | Green synthesis | |
| dc.subject.alternative | Physicochemical characterization | |
| dc.subject.alternative | Qualitative analysis | |
| dc.subject.alternative | Antioxidant property | |
| dc.title | Σύνθεση και μελέτη νανοσωματιδίων χρυσού με εφαρμογή εκχυλισμάτων Sideritis Raeseri | |
| dc.title.alternative | Synthesis and study of gold nanoparticles with Sideritis Raeseri extract application |