Μελέτη της ηλεκτροχημικής συμπεριφοράς βιοδραστικών μορίων και προοπτικές ανάπτυξης τεχνικών πρόσδεσής τους σε νανοσωλήνες άνθρακα
Authors: Σερίφη Όλγα 
Published: August 2021

Τα αντιοξειδωτικά είναι συνήθως οργανικές ενώσεις οι οποίες προστιθέμενες σε πολύ μικρές ποσότητες σε διαλύματα χημικών ή βιολογικών δειγμάτων προστατεύουν αυτά από οξειδωτικές διαδικασίες που προκαλούνται διάφορες δραστικές μορφές οξυγόνου (ΔΜΟ). Ο ρόλος που καλούνται να διαδραματίσουν τα φυσικά αντιοξειδωτικά είναι διττός και έγκειται τόσο στη συντήρηση των τροφίμων όσο και στη μεγιστοποίηση των ωφέλιμων επιδράσεων στην υγεία. Για το λόγο αυτό, η αξιολόγηση της αντιοξειδωτικής δράσης των καθαρών μεμονωμένων ενώσεων και των ανάμικτων εκχυλισμάτων, καθώς και η βελτιστοποίηση των εφαρμογών τους, αποτελεί σημαντική πρόκληση. Η αντιοξειδωτική δράση μίας ένωσης σχετίζεται με τα οξειδοαναγωγικά χαρακτηριστικά της, ιδίως με το δυναμικό οξείδωσης της, το οποίο παρέχει μία εκτίμηση της ενέργειας που απαιτείται για να προσφέρει ένα ηλεκτρόνιο. Πράγματι, όσο χαμηλότερο είναι το δυναμικό οξείδωσης της, τόσο πιο εύκολα η ένωση αυτή θα δώσει ένα ηλεκτρόνιο και πιο ισχυρή αναμένεται η αντιοξειδωτική της δράση. Ο προσδιορισμός του δυναμικού οξείδωσης και γενικά, η έρευνα της ηλεκτροχημικής συμπεριφοράς μιας ένωσης μπορεί να πραγματοποιηθεί με την εφαρμογή ηλεκτροχημικών αναλυτικών τεχνικών, όπως η κυκλική βολταμμετρία (CV), η διαφορική παλμική βολταμμετρία (DPV), η χρονοαμπερομετρία κ.ά.Στο πλαίσιο της παρούσας διδακτορικής διατριβής, πραγματοποιήθηκαν ηλεκτροχημικές μετρήσεις φυσικών και συνθετικών βιοδραστικών ενώσεων (β-αμινοαλκοόλες, αμινοξέα, βιογενείς αμίνες, χαλκόνες και ωρόνες) σε διαφορετικούς διαλύτες, ηλεκτρολύτες και σε υδατικά ρυθμιστικά διαλύματα διαφορετικών pH χρησιμοποιώντας διάφορες μεθόδους ηλεκτροχημικής ανάλυσης, όπως κυκλική βολταμμετρία (CV), διαφορική παλμική βολταμμετρία (DPV) και χρονοαμπερομετρία με διάφορα ηλεκτρόδια εργασίας συμπεριλαμβανομένου του υαλώδους άνθρακα, του χρυσού, της πλατίνας και του υδράργυρου. Ως συνέχεια των πειραμάτων αυτών έγινε προσπάθεια συσχέτισης των ηλεκτροχημικών μεθόδων με την αντιοξειδωτική δράση των παραγώγων και με ήδη υπάρχουσες μεθόδους εκτίμησης αντιοξειδωτικής δράσης, όπως είναι η μέθοδος DPPH και χημειοφωταύγειας της λουμινόλης.Με δεδομένο ότι η αντιοξειδωτική δράση είναι ένα πολυπαραγοντικό φαινόμενο και πολλές κατηγορίες μορίων εμφανίζουν τέτοια δράση λόγω της ικανότητάς τους να συμπλοκοποιούν αποτελεσματικά μεταλλικά ιόντα, διερευνήθηκαν οι α, β-ακόρεστες καρβονυλικές ενώσεις των 2'-υδροξυ-χαλκονών, οι οποίες μπορεί ενδεχομένως να έχουν την δυνατότητα συμπολοκοποίησης με τυχαία μεταλλικά ιόντα. Τα μεταλλικά ιόντα μπορούν να προκαλέσουν οξειδωτικό στρες, για τον λόγο αυτό επιλέχθηκε η διερεύνηση της αλληλεπίδρασης των αναλόγων χαλκόνης με ιόντα χαλκού (Cu+2) η οποία πραγματοποιήθηκε με τη χρήση κυκλικής βολταμμετρίας, διαφορικής παλμικής βολταμμετρίας (DPV) και φασματομετρίας υπεριώδους-ορατού. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι ορισμένα ανάλογα χαλκονών εμφανίζουν αξιοσημείωτη ικανότητα συμπλοκοποίησης των ιόντων Cu+2, επομένως μπορούν να θεωρηθούν ως ‘πολυλειτουργικά μόρια'.Η αλληλεπίδραση μορίων με το DNA μπορεί να αποτελεί μια ένδειξη της αντικαρκινικής δράσης τους. Μεταξύ των μεθόδων που έχουν αναπτυχθεί για τη μελέτη της αλληλεπίδρασης ωρονών με το DNA, οι ηλεκτροχημικές μέθοδοι πλεονεκτούν όσον αφορά την ταχύτητα, την ευαισθησία αλλά και τη δυνατότητα προσομοίωσης των συνθηκών της ανάλυσης με τις συνθήκες που επικρατούν στο κύτταρο. Με βάση τα παραπάνω, στη διδακτορική αυτή διατριβή μελετήθηκε μέσω κυκλικής βολταμμετρίας, η ικανότητα νέων συνθετικών και φυσικών ωρονών να αλληλεπιδρούν με το DNA. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι υπάρχει σαφής αλληλεπίδραση των μορίων με το DNA, πιθανότατα μέσω παρεμβολής στα ζεύγη βάσεων του DNA. Με γνώμονα το συνεχώς αυξανόμενο ενδιαφέρον για τις ιδιότητες των νανοσωλήνων άνθρακα και τις εφαρμογές τους στη βιοϊατρική, στην παρούσα διδακτορική διατριβή πραγματοποιήθηκε επίσης σύνθεση και χαρακτηρισμός της δομής νέων τροποποιημένων νανοσωλήνων άνθρακα με απώτερο στόχο την πρόσδεση βιοδραστικών μορίων σε αυτούς και τη μελέτη της ηλεκτροχημικής τους συμπεριφοράς. Πραγματοποιήθηκε εκτενής μελέτη των συνθηκών οξειδωτικής διάσπασης των νανοσωλήνων και χημικές αντιδράσεις στα παραγόμενα καρβοξυλικά οξέα. Τα νέα υβριδικά υλικά χαρακτηρίστηκαν δομικά με φασματοσκοπία FT-IR.