Ενσωμάτωση εκχυλίσματος μικροφυκών σε λιπιδικούς νανοφορείς και μελέτη της επίδρασης του φορέα στον δείκτη αντηλιακής προστασίας
| datacite.contributor.RelatedPerson | Αυγουστάκης, Κωνσταντίνος | |
| datacite.contributor.RelatedPerson | Λάμαρη, Φωτεινή | |
| datacite.contributor.Supervisor | Χατζηαντωνίου, Σοφία | |
| dc.contributor.author | Χατζοπούλου, Ναταλία | |
| dc.contributor.other | Natalia, Chatzopoulou | |
| dc.date.accessioned | 2024-02-19T10:51:20Z | |
| dc.date.available | 2024-02-19T10:51:20Z | |
| dc.date.issued | 2023-12 | |
| dc.degree | masterThesis | |
| dc.description.abstract | Τα αντηλιακά σκευάσματα βασίζονται για χρόνια σε συνθετικές ενώσεις για την προστασία από την επιβλαβή υπεριώδη ακτινοβολία (UV). Ωστόσο, υπάρχει αυξανόμενο ενδιαφέρον για την αξιοποίηση των φυσικών φωτοπροστατευτικών ιδιοτήτων των εκχυλισμάτων μικροφυκών με παράλληλη βελτίωση της σταθερότητας και της αποτελεσματικότητάς τους. Η παρούσα εργασία διερευνά την ενκαψακίωση εκχυλίσματος του Tisochrysis lutea (T. lutea) - ενός μικροφύκους πλούσιου σε βιοδραστικές ενώσεις - σε λιπιδικούς νανοφορείς (NLCs) και αξιολογεί την επίδραση αυτής της ενσωμάτωσης στον δείκτη αντηλιακής προστασίας (Sun Protection Factor, SPF). Παρασκευάστηκαν νανοδομημένοι λιπιδικοί φορείς (NLC) για την ενθυλάκωση του εκχυλίσματος T. lutea, καθώς επίσης, κενοί νανοφορείς, χωρίς εκχύλισμα T. lutea, αναπτύχθηκαν για σύγκριση. Η προετοιμασία των νανοφορέων βασίστηκε στην διαδικασία της θερμής ομογενοποίησης σε συνδυασμό με υπερήχους. Στη συνέχεια, όλα τα δείγματα αποθηκεύτηκαν στο ψυγείο (4oC) για περαιτέρω φυσικοχημικό χαρακτηρισμό. Το μέγεθος των σωματιδίων, ο δείκτης πολυδιασποράς (Polydispersity Index, PdI) και το ζ-δυναμικό όλων των δειγμάτων μετρήθηκαν με την τεχνική της Δυναμικής & Ηλεκτροφορητικής Σκέδασης Φωτός (Dynamic & Electrophoretic Light Scattering, DLS & ELS). Η φόρτωση και η αποτελεσματικότητα της ενκαψακίωσης εκχυλίσματος στα νανοσωματίδια προσδιορίστηκε με την χρήση της χρωματογραφίας μοριακού αποκλεισμού (Size exclusion Chromatography, SEC) σε συνδυασμό με τη Φασματοφωτομετρία υπεριώδους-ορατού (Spectroscopy Ultraviolet-Visible, UV-Vis). Επιπλέον, η σταθερότητα των νανοφορέων αξιολογήθηκε μετά από φυγοκέντριση (5000rpm, 20min). Σε επόμενο στάδιο, τα δείγματα υποβλήθηκαν και σε δοκιμασία επιταχυνόμενης γήρανσης (τρεις κύκλοι θέρμανσης στους 40oC και ψύξης στους 25oC). Περαιτέρω μελέτες σταθερότητας διεξήχθησαν μετά την αποθήκευση των δειγμάτων απουσία φωτός, (α) στους 4°C, (β) σε θερμοκρασία δωματίου (25°C) και (γ) στους 40°C και 75% RH, κατά τις οποίες μετρήθηκαν οι προηγούμενες φυσικοχημικές παράμετροι σε προκαθορισμένα χρονικά διαστήματα (1, 8, 15, 22 και 30 ημέρες (d)) Οι τιμές SPF του εκχυλίσματος T. lutea και των φορτωμένων NLCs υπολογίστηκαν in vitro, χρησιμοποιώντας την εξίσωση του Mansur. Αναπτύχθηκαν με επιτυχία κενοί και φορτωμένοι με T. lutea νανοφορείς, με τη σύνθεση τριών διαφορετικών παρτίδων (batches) για την κάθε ομάδα. Τα σκευάσματα NLC έδειξαν περίπου 66% αποτελεσματικότητα ενκαψακίωσης. Το μέσο μέγεθος των νανοσωματιδίων κυμάνθηκε μεταξύ 99,83 nm ± 4,01 nm (για τους κενούς NLCs, p < 0,05) και 103,88 nm ± 7,14 nm (για τους φορτωμένους NLCs, p < 0,05), ενώ το PdI και το ζ-δυναμικό όλων των νανοφορέων βρέθηκαν κοντά στο 0,25 και -45,00 mV, αντίστοιχα. Η ενσωμάτωση του εκχυλίσματος T. lutea δεν επηρέασε τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά των NLCs. Οι νανοφορείς παρέμειναν σταθεροί μετά από φυγοκέντριση, ενώ η επιταχυνόμενη γήρανση προκάλεσε μείωση του μεγέθους και του ζ-δυναμικού, κυρίως στους κενούς NLCs. Κατά τη διάρκεια της αποθήκευσης στους 4oC, οι φορτισμένοι NLCs παρέμειναν σταθεροί και μόνο οι κενοί NLCs παρουσίασαν διακυμάνσεις στις μετρήσεις του μεγέθους και του ζ-δυναμικού. Κατά τη διάρκεια της αποθήκευσης στους 25oC, οι φορτωμένοι NLCs παρέμειναν σχετικά σταθεροί, αλλά οι κενοί NLCs παρουσίασαν αυξημένο PdI την τελευταία ημέρα της δοκιμής σταθερότητας (30d) και μικρή μείωση των τιμών του ζ-δυναμικού μετά την πρώτη εβδομάδα αποθήκευσης. Τέλος, κατά τη διάρκεια 30 ημερών αποθήκευσης στους 40°C και 75% RH, τα φορτισμένα NLCs παρουσίασαν αύξηση του μεγέθους σε μία από τις τρεις παρτίδες και μείωση στις υπόλοιπες την τελευταία ημέρα αποθήκευσης, ενώ το PdI και το ζ-δυναμικό δεν παρουσίασαν στατιστικά σημαντικές μεταβολές. Τα κενά NLC παρουσίασαν μείωση του μεγέθους μετά την πρώτη εβδομάδα αποθήκευσης, αλλά στη συνέχεια ο μέσος όρος μεγέθους των νανοσωματιδίων σχεδόν διπλασιάστηκε μέχρι την 30η ημέρα, ενώ οι μετρήσεις του ζ-δυναμικού μειώθηκαν μετά την πρώτη εβδομάδα αποθήκευσης. Για τον προσδιορισμό του SPF in vitro, 100 μL του δείγματος των φορτωμένων NLCs αραιώθηκαν σε τελικό όγκο 1 mL με προσθήκη αιθανόλης, για κάθε μία από τις τρεις παρτίδες που παρασκευάστηκαν. Η αρχική συγκέντρωση των νανοφορέων σε εκχύλισμα T. lutea ήταν 20 mg/ml, επομένως η συγκέντρωση στην κυψελίδα, μετά την αραίωση σε τελικό όγκο 1 ml, ήταν 2 mg/ml. Το φάσμα απορρόφησης κάθε δείγματος στην περιοχή 200-400 nm λήφθηκε με φασματοφωτομετρία υπεριώδους-ορατού και υπολογίστηκε ο SPF που αντιστοιχεί σε κάθε δείγμα. Η μέση τιμή του SPF που προσδιορίστηκε ήταν 7,58 ± 2,83. Για τη μέτρηση του SPF του εκχυλίσματος T. lutea, παρασκευάστηκε αιθανολικό διάλυμα συγκέντρωσης 2 mg/ml σε εκχύλισμα T. lutea και αφού λήφθηκε το φάσμα απορρόφησης του διαλύματος στην περιοχή 200-400 nm, ο SPF που υπολογίστηκε ήταν 1,72, σημαντικά χαμηλότερος από εκείνον των φορτωμένων με T. lutea NLCs. | |
| dc.description.translatedabstract | Sunscreen formulations have long relied on synthetic compounds to protect against harmful ultraviolet (UV) radiation. However, there is a growing interest in harnessing the natural photoprotective properties of microalgae extracts while improving their stability and efficacy. This study explores the encapsulation of Tisochrysis lutea (T. lutea) extract—a microalga rich in bioactive compounds—in lipid nanocarriers (NLCs) and assesses the impact of this encapsulation on the Sun Protection Factor (SPF). Nanostructured Lipid Carriers (NLC) were prepared for the encapsulation of T. lutea extract. An unloaded formulation, without adding T. lutea extract, was also developed for comparison. Nano-formulations were prepared by hot homogenization followed by probe sonication technique. Then, all samples saved in the refrigerator (4oC) for further characterization. Particle size, polydispersity index (PdI) and zeta potential of all formulations were measured by Dynamic & Electrophoretic Light Scattering technique (DLS & ELS). Loading and encapsulation efficiency of nano-formulations were determined by Size Exclusion Chromatography (SEC) and UV-Vis Spectroscopy. Moreover, the stability of the nanocarriers was evaluated by centrifugation (5000rpm, 20min). The samples were subjected to accelerated aging (three cycles of heating at 40oC and cooling to 25oC), too. Further stability studies were conducted by storing the samples, protected from light, after storage (a) at 4°C, (b) at room temperature (25°C) and (c) at 40°C and 75% RH, and monitoring these physicochemical parameters at predetermined time intervals (1, 8, 15, 22 and 30 days). The SPF values of the T. lutea extract and the loaded NLCs were calculated in vitro, using Mansur’s equation. Empty and T. lutea-loaded nanocarriers were successfully developed, with the formulation of three different batches for each one. NLC formulations showed approximately 66% encapsulation efficiency. The mean size of nanoparticles was ranged between 99,83 nm ± 4,01 nm (for empty NLCs, p < 0.05) και 103,88 nm ± 7,14 nm (for loaded NLCs, p < 0.05), while PdI and zeta potential of all nano-formulations was found near to 0,25 and -45.00 mV, respectively. T. lutea extract encapsulation did not affect the physicochemical characteristics of the NLCs. The nanocarriers remained stable after centrifugation, while accelerated aging caused a decrease in size and zeta potential, mainly at the empty NLCs. During the storage at 4oC, loaded NLCs remained stable and only empty NLCs showed fluctuations in the measurements of size and zeta potential. During the storage at 25oC, loaded NLCs remained relatively stable, but the empty NLCs showed an increased PdI at the last day of the stability test (30d) and a small decrease in the zeta potential values after the first week of storage. Finally, during 30 days of storage at 40°C and 75% RH, the loaded NLCs showed an increase in size in one of the three batches and a decrease in the others on the last day of storage, while PdI and zeta potential did not display any statistically significant changes. The empty NLCs showed a decrease in size after the first week of storage, but then the nanoparticle size mean almost doubled by day 30, while the zeta potential measurements decreased after the first week of storage. For the determination of SPF in vitro, 100 μL of the loaded NLCs’ sample was diluted to a final volume of 1 mL by adding ethanol for each of the three batches prepared. The initial nanocarrier concentration of T. lutea extract was 20 mg/mL, therefore the concentration in the cuvette, after dilution to a final volume of 1 mL, was 2 mg/mL. The absorption spectrum of each sample in the range of 200-400 nm was obtained by ultraviolet-visible spectrophotometry and the SPF corresponding to each sample was calculated. Τhe average SPF value was determined at 7,58 ± 2,83. To measure the SPF of the T. lutea extract, an ethanolic solution with 2 mg/mL T. lutea extract prepared, and after the absorption spectrum of the solution in the 200-400 nm range was obtained, the SPF was calculated at 1,72, significantly lower than the one of the T. lutea-loaded NLCs. | |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/10889/26553 | |
| dc.language.iso | el | |
| dc.subject | Λιπιδικοί νανοφορείς | |
| dc.subject | Νανοδομημένοι λιπιδικοί φορείς | |
| dc.subject | Δείκτης αντηλιακής προστασίας | |
| dc.subject | Εκχύλισμα μικροφυκών | |
| dc.subject | Μελέτη σταθερότητας νανοφορέων | |
| dc.subject.alternative | Lipid nanocarriers | |
| dc.subject.alternative | Nanostructured lipid carriers | |
| dc.subject.alternative | NLC | |
| dc.subject.alternative | Tisochrysis lutea | |
| dc.subject.alternative | Microalgae extract | |
| dc.subject.alternative | Sun protection factor | |
| dc.subject.alternative | SPF | |
| dc.subject.alternative | SPF in vitro | |
| dc.title | Ενσωμάτωση εκχυλίσματος μικροφυκών σε λιπιδικούς νανοφορείς και μελέτη της επίδρασης του φορέα στον δείκτη αντηλιακής προστασίας | |
| dc.title.alternative | Encapsulation of microalgae extract in lipid nanocarriers and evaluation of the effect of the carrier on the sun protection factor |