E-Locus - Ιδρυματικό Καταθετήριο Πανεπιστημίου Κρήτης

Αρχική Αναζήτηση

Αποτελέσματα - Λεπτομέρειες

Εντολή Αναζήτησης : Συγγραφέας="Κρασανάκης" Και Συγγραφέας="Φανούριος" Και Συγγραφέας="Κ"

Τρέχουσα Εγγραφή: 1 από 2

[Προσθήκη στο καλάθι]

Κωδικός Πόρου

000397555

Τίτλος

Ανάπτυξη υβριδικών νανο-κολλοειδών διασπορών τύπου πυρήνα-κέλυφους

Άλλος τίτλος

Formation of hybrid nano-colloidal dispersions with core-shell topology

Συγγραφέας

Κρασανάκης, Φανούριος Κ

Σύμβουλος διατριβής

Αναστασιάδης, Σπύρος

Μέλος κριτικής επιτροπής

Βαμβακάκη, Μαρία
Βλασσόπουλος, Δημήτριος
Κουτσός, Βασίλειος
Μήλιος, Κωνσταντίνος
Παυλοπούλου, Ελένη
Ρίζος, Απόστολος

Περίληψη

Τα συστήματα κολλοειδών διασπορών είναι ετερογενή συστήματα διεσπαρμένων σωματιδίων μέσα σε ένα συνεχές μέσο. Όπως είναι φυσικό, ο συνδυασμός του είδους των σωματιδίων και της φύσης του συνεχούς μέσου μπορούν να οδηγήσουν σε έναν τεράστιο αριθμό διαφορετικών συστημάτων καθορίζοντας παράλληλα τις ιδιότητές τους και τους τομείς εφαρμογής τους. Η μελέτη και η κατανόηση των συστημάτων αυτών βοηθάει στην βελτιστοποίηση των ιδιοτήτων τους και στην παραπέρα ανάπτυξή τους σε όλο και πιο καινοτόμες εφαρμογές. Μια πολύ σημαντική κατηγορία κολλοειδούς διασποράς είναι τα μικροπηκτώματα στα οποία η διεσπαρμένη φάση αποτελείται από σφαίρες χημικά διασταυρωμένου πολυμερούς. Οι σφαίρες αυτές έχουν την δυνατότητα να ανταποκρίνονται σε εξωτερικά ερεθίσματα αλλάζοντας το μέγεθός τους, όπως και άλλες φυσικοχημικές ιδιότητες του πολυμερούς. Αυτή η ικανότητά τους σε συνδυασμό με την δυνατότητα πρόσδεσης στο εσωτερικό τους διαφόρων τύπων ιόντων ή μορίων τα καθιστούν μια πολύ σημαντική κατηγορία υλικών για εφαρμογές στην μεταφορά φαρμάκων, στην βιοτεχνολογία, στην κατάλυση αλλά και στην βιομηχανία χρωμάτων λόγω των βελτιωμένων ρεολογικών τους ιδιοτήτων. Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η ανάπτυξη μικροπηκτωμάτων τύπου πυρήνα - κελύφους που ανταποκρίνονται σε μεταβολές του pH. Μελετάται επίσης η δυνατότητα πρόσδεσης σε αυτά μικρών φορτισμένων μορίων αλλά και ιόντων μετάλλων για την ανάπτυξη νανοσωματιδίων. Τέλος, η εργασία περιλαμβάνει και την σύνθεση και μελέτη πιο καινοτόμων μορφολογιών των μικροπηκτωμάτων όπως είναι οι χημικά διασταυρωμένες πολυμερικές κάψουλες στις οποίες ο πυρήνας αποτελείται από διαλύτη. Για την σύνθεση των πολυμερικών σφαιρών χρησιμοποιήθηκαν ως μονομερή ο 2-(διαιθυλάμινο)αιθυλικός μεθακρυλεστέρας (DEA) και ο τεταρτοταγής βουτυλικός μεθακρυλεστέρας (tBuΜΑ) ως η προστατευμένη μορφή του μεθακρυλικού οξέος (MAA). Το DEA είναι πολυμερική βάση και το MAA είναι ένα πολυμερικό οξύ, γεγονός που οδήγησε σε μικροπηκτώματα τα οποία είναι αποκρίσιμα σε μεταβολές του pH. Αρχικά έγινε σύνθεση των ομοπολυμερικών μικροπηκτωμάτων με συμπολυμερισμό γαλακτώματος του DEA και του tBuMA με το διασταυρωτή EGDMA ενώ έγινε σύνθεση και ενός μικροπηκτώματος με πυρήνα tBuMA – κέλυφος DEA. Μετά την σύνθεση των μικροπηκτωμάτων ακολούθησε υδρόλυση του tBuMA και σχηματισμός του MAA. Ακολούθησε χαρακτηρισμός των συντιθέμενων κολλοειδών σωματιδίων με δυναμική σκέδαση φωτός για τον προσδιορισμό της επίδρασης του pH στην υδροδυναμική ακτίνα των σωματιδίων, με ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης για την επιβεβαίωση της μορφολογίας και τον προσδιορισμό της ομοιογένειας του μεγέθους των σωματιδίων και με πεχαμετρικές τιτλοδοτήσεις για τον προσδιορισμό της ιοντικής συμπεριφοράς των μικροπηκτωμάτων και της ιοντικής σταθεράς pKα. Μετά τον χαρακτηρισμό των μικροπηκτωμάτων μελετήθηκε η δυνατότητα πρόσδεσης φορτισμένων μικρών μορίων στα μικροπηκτώματα μέσω ηλεκτροστατικών αλληλεπιδράσεων. Πιο συγκεκριμένα, μελετήθηκαν οι ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις μιας χρωστικής με αρνητικό φορτίο (4-(2-hydroxy-1-naphthylazo)benzenesulfonic acid sodium salt, Acid Orange 7) με το PDEA που σε χαμηλό pH είναι θετικά φορτισμένο λόγω πρωτονίωσης της αμίνης του DEA. Με την βοήθεια της φασματοσκοπίας υπεριώδους – ορατού βρέθηκε το ποσοστό της χρωστικής που προσδέθηκε στο πολυμερικό σωματίδιο. Κατόπιν, αυξάνοντας το pH, αποφορτίστηκε το PDEA και με φασματοσκοπία υπεριώδους – ορατού βρέθηκε το ποσοστό της χρωστικής που απελευθερώνεται στο διάλυμα αλλά και το ποσοστό που παραμένει στα σωματίδια. Με αυτόν τον τρόπο μελετήθηκε η επίδραση της αρχιτεκτονικής του μικροπηκτώματος στο ποσοστό πρόσδεσης αλλά και στο ποσοστό ελευθέρωσης της χρωστικής. Επίσης μελετήθηκε και η επίδραση της περίσσειας της χρωστικής αλλά και του φορτίου της στην διαδικασία πρόσδεσης. Επίσης, έγινε ανάπτυξη μεταλλικών νανοσωματιδίων στο εσωτερικό των μικροπηκτωμάτων. Πιο συγκεκριμένα στα PDEA μικροπηκτώματα έγινε ανάπτυξη νανοσωματιδίων πλατίνας ενώ στα PMAA μικροπηκτώματα έγινε ανάπτυξη νανοσωματιδίων σιδήρου (μαγνητίτης). Τα σύνθετα υλικά μελετήθηκαν με δυναμική σκέδαση φωτός αλλά και με ηλεκτρονική μικροσκοπία διέλευσης καθώς επίσης και με περίθλαση ακτίνων X προκειμένου να επιβεβαιωθεί η παρουσία των νανοκρυστάλλων και να προσδιοριστεί το μέγεθός τους. Για περεταίρω πληροφορίες σχετικά με τα μεγέθη και την κατανομή των νανοκρυστάλλων στα μικροπηκτώματα και την εν γένει τοπολογία των μικροπηκτωμάτων έγιναν μετρήσεις σκέδασης ακτίνων X σε μικρές γωνίες. Στο τελευταίο μέρος της παρούσας διατριβής έγινε σύνθεση μικροπηκτωμάτων τύπου πολυμερικού κυστιδίου (hollow capsules). Για την ανάπτυξη αυτών των κυστιδίων χρησιμοποιήθηκαν τρεις διαφορετικές τεχνικές σύνθεσης. Στις δύο πρώτες περιπτώσεις έγινε σύνθεση σωματιδίων τύπου πυρήνα – κελύφους όπου στον πυρήνα χρησιμοποιήθηκε διασταυρωτής που αποδομείται και στο κέλυφος διασταυρωτής που δεν αποδομείται, με την διαφορά ότι στην μια περίπτωση ο διασταυρωτής ήταν υδρόφιλος και στην άλλη ήταν υδρόφοβος. Στην συνέχεια έγινε αποδόμηση του διασταυρωτή στον πυρήνα σε χαμηλό pH, σπάζοντας τους σταυροδεσμούς, και απομάκρυνση των σχηματιζόμενων ελεύθερων αλυσίδων με διάχυση. Στην τρίτη περίπτωση έγινε σύνθεση ενός μικροπηκτώματος τύπου πυρήνα – κελύφους όπου αυτήν την φορά ο πυρήνας αποτελείτο από μη διασταυρωμένες πολυμερικές αλυσίδες. Οι αλυσίδες αυτές στην συνέχεια απομακρύνθηκαν από το σωματίδιο σε κατάλληλο διαλύτη με διάχυση. Μετά τον καθαρισμό των κολλοειδών διασπορών από τις ελεύθερες αλυσίδες τα πολυμερικά κυστίδια σε όλες τις περιπτώσεις χαρακτηρίστηκαν με δυναμική σκέδαση φωτός για να αποσαφηνιστεί η επίδραση της απουσίας πυρήνα στην υδροδυναμική τους ακτίνα. Έγιναν επίσης μετρήσεις ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης οι οποίες πιστοποίησαν την hollow δομή των σωματιδίων και πεχαμετρικές τιτλοδοτήσεις για να προσδιοριστεί η ιοντική τους συμπεριφορά. Οι τρεις τρόποι σύνθεσης των πολυμερικών κυστιδίων συγκρίθηκαν μεταξύ τους ως προς την επίδραση που έχουν στα τελικά κυστίδια που λαμβάνονται, καθώς ο καθένας από αυτούς μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε διαφορετικές εφαρμογές, ενώ μελετήθηκε και η επίδραση του πάχους του κελύφους στην δυνατότητα διόγκωσης των κυστιδίων.

Φυσική περιγραφή

xx, 215 σ. : πίν., σχήμ., εικ. (μερ. εγχρ.) ; 30 εκ.

Γλώσσα

Ελληνικά

Θέμα

Capture and release

Colloidal dispersions

Degree of swelling

Hollow capsules

Hydrophilic and hydrophobic

Ionic behavior

Metal nanocrystals