Αντιβακτηριακή δράση νανοσωματιδίων χαλκού επικαλυμμένων με γραφένιο
Creators: name: Βασιλόπουλος, Βασίλειος Ευθυμίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2019
Subjects: Νανοσωματίδια χαλκού επικαλυμμένα με γραφένιο
Πράσινη φθορίζουσα πρωτεΐνη (GFP)
Αντιβακτηριακές ιδιότητες
Copper nanoparticles coated by graphene
Green fluorescent protein (GFP)
Antibacterial properties

description: Η Νανοτεχνολογία είναι μια νέα προσέγγιση για την κατανόηση και την γνώση των ιδιοτήτων της ύλης σε νανοκλίμακα. Στο επίπεδο αυτό αποκαλύπτονται διαφορετικές ιδιότητες της ύλης. Τα τελευταία χρόνια το γραφένιο έχει προσελκύσει σημαντικά το ενδιαφέρον της επιστημονικής κοινότητας λόγω των εξαιρετικών ιδιοτήτων του. Στην παρούσα διπλωματική εργασία, προτείνεται και εξετάζεται η χρήση νανοσωματιδίων χαλκού επικαλυμμένων με γραφένιο ως υποστρώματα για την καθήλωση της πράσινης φθορίζουσας πρωτεΐνης, όπως επίσης και ο περαιτέρω χαρακτηρισμός των συγκεκριμένων νανοσωματιδίων. Αρχικά, πραγματοποιείται η κατασκευή των σωματιδίων σε νανοκλίμακα, το οποίο επιτυγχάνεται με την χρήση επιφανειών πυριτίου-οξειδίου του πυριτίου (Si/SiO2) στις οποίες έχει πραγματοποιηθεί ηλεκτροχημική εναπόθεση λεπτών υμενίων χαλκού (Cu) και στη συνέχεια ανάπτυξη γραφενίου με χημική εναπόθεση ατμών χαμηλής πίεσης (LPCVD). Ακολουθεί η μελέτη των δομικών χαρακτηριστικών τους, η οποία επιτεύχθηκε μέσω της ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης (SEM). Έπειτα, γίνεται μια θεωρητική ανασκόπηση των διαφορετικών μεθόδων καθήλωσης της πράσινης φθορίζουσας πρωτεΐνης (GFP) στις συγκεκριμένες επιφάνειες και προχωράμε στην καθήλωση της πρωτεΐνης μέσω σύζευξης των καρβοξυλομάδων του υποστρώματος-επιφάνειας με την αμινομάδα της πρωτεΐνης. Η επιτυχής καθήλωση της GFP ανοίγει τον δρόμο για την καθήλωση διαφόρων βιομορίων μεγαλύτερου βιολογικού ενδιαφέροντος, όπως επίσης και για την κατασκευή διαφόρων βιοϋλικών και βιοαισθητήρων. Επιπλέον, θεωρείται ζωτικής σημασίας η μελέτη και η κατανόηση των επιδράσεων των συγκεκριμένων νανοσωματιδίων σε ζωντανά κύτταρα. Ο λεπτομερής χαρακτηρισμός τους είναι απαραίτητος για τη σύνδεση των φυσικοχημικών ιδιοτήτων με την τοξική και την αντιμικροβιακή τους δράση. Στην τρέχουσα διπλωματική εργασία, χρησιμοποιήθηκαν τα βακτήρια E.coli (αρνητικά κατά Gram) και S.aureus(θετικά κατά Gram) ως πρότυποι μικροοργανισμοί και ελέγχθηκαν οι επιφάνειες, σχετικά με την αντιβακτηριακή τους δράση. Τέλος, πραγματοποιήθηκε έλεγχος της κυτταροτοξικότητας των νανοσωματιδίων χαλκού-γραφενίου απέναντι σε μια συγκεκριμένη κυτταρική σειρά, μετρώντας τη βιωσιμότητα των κυττάρων αυτών με τη χρήση της MTT δοκιμής.
description: Nanotechnology is a new approach to understanding and knowledge of nanoscale matter. At this level, different properties of matter are revealed. In recent years, graphene has greatly attracted the interest of the scientific community due to its exceptional properties. In this work, it is proposed and examined the use of graphene-copper nanoparticles, as a substrate for the adhesion of the green fluorescent protein on these surfaces, as well as the further characterization of the particular nanoparticles. Initially, nanoscale particles are made by silicon oxide (Si/SiO2) surfaces, on which is performed electrochemical deposition of copper films (Cu) and then synthesis of graphene with low pressure vapor deposition (LPCVD). This is followed by the study of their structural characteristics, which was achieved through Scanning Electron Microscopy (SEM). Then, a theoretical review of the different methods of adhesion of the green fluorescent protein (GFP) on the specific surfaces is made and we proceed to the adhesion of the protein by coupling the carboxyl groups of the substrate surface with the amino group of the protein. The successful adhesion of GFP promises a lot for the adhesion of various biomolecules of greater biological interest, as well as for the construction of novel biomaterials and biosensors. In addition, it is vital to study and understand the effects of these particular nanoparticles on living cells. Their detailed characterization is necessary for the connection of physicochemical properties with their toxic and antimicrobial activity. In this current work, E. coli (Gram negative) and S. aureus (Gram-positive) bacteria were used as standard microorganisms and the surfaces were tested for their antibacterial activity. Finally, cytotoxicity of graphene-copper nanoparticles was tested against a particular cell line, measuring the viability of these cells using the MTT assay.