Σύνθεση και μελέτη νανοσύνθετων υμενίων PLLA με ενθυλάκωση καρβακρόλης και επιφανειακή νανοτοπογραφία για αντιμικροβιακές εφαρμογές
Creators: name: Ψώχια, Ελένη Αιμίλιου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2020
Subjects: L-πολυ(γαλακτικό οξύ)
Καρβακρόλη
Λιθογραφία νανοαποτύπωσης εν θερμώ
L-poly(lactic acid)
Carvacrol
Thermal Nanoimprint Lithography

description: Η υπέρμετρη χρήση των αντιβιοτικών οδήγησε στην ανάπτυξη ανθεκτικών στελεχών, υπεύθυνων για πλήθος μολυσματικών ασθενειών, δημιουργώντας την ανάγκη για εύρεση καινοτόμων τρόπων αντιμετώπισης τους. Ως υποψήφιοι αντικαταστάτες εμφανίζονται τα αιθέρια έλαια, που λόγω των εξαιρετικών αντιμικροβιακών τους ιδιοτήτων, βρίσκονται στο επίκεντρο του επιστημονικού ενδιαφέροντος. Το L-πολυ(γαλακτικό οξύ) είναι ένας αλειφατικός πολυεστέρας, που λόγω της βιοαποικοδομησιμότητας και βιοσυμβατότητας του αλλά και των εξαιρετικών θερμικών και μηχανικών του ιδιοτήτων, χρησιμοποιείται ευρέως στη φαρμακευτική και βιοϊατρική τεχνολογία. Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας, ήταν η παρασκευή αντιμικροβιακών νανοσύνθετων υμενίων με βάση το L-πολυ(γαλακτικό οξύ) (PLLA) με ταυτόχρονη χρήση των ανόργανων νανοπροσθέτων MCF και SBA-15, στα οποία ενθυλακώθηκε η δραστική ουσία του αιθέριου ελαίου της ρίγανης, καρβακρόλη (Car). Η αντιμικροβιακή δράση των υμενίων, ενισχύθηκε επιπρόσθετα με την επιφανειακή δημιουργία ιεραρχημένων μικρο/νανο-δομών με χρήση της λιθογραφίας νανοαποτύπωσης εν θερμώ (T-NIL). Τα νανοσύνθετα υμένια χαρακτηρίστηκαν πλήρως ως προς τη δομή τους με χρήση FT-IR, ενώ ως προς την κρυσταλλικότητα τους με περίθλαση ακτίνων Χ (XRD). Ακολούθως, μελετήθηκαν τα θερμικά τους χαρακτηριστικά με τη βοήθεια των τεχνικών DSC και TGA, ενώ οι μηχανικές τους ιδιότητες εξετάστηκαν με την τεχνική της νανοδιείσδυσης (nanoindentation). Επιπρόσθετα, το ποσοστό ενθυλάκωσης της καρβακρόλης στα ανόργανα νανοπρόσθετα προσδιορίστηκε με την τεχνική TGA. Τέλος, ελέγχθηκε in vitro η αντιμικροβιακή τους δράση έναντι των βακτηρίων E. coli και S. Aureus. Τα αποτελέσματα υποδηλώνουν την επιτυχή παρασκευή νανοσύνθετων υμενίων PLLA, τα οποία εμφανίζουν τόσο βελτιωμένες θερμικές και μηχανικές ιδιότητες όσο και εξαιρετική αντιβακτηριακή δράση.
description: The excessive use of antibiotics has led to the emergence of drug-resistant microbial strains, which are responsible for various infectious diseases. Therefore, novel therapeutic pathways are urgently required to address the global challenge of multi-drug resistance. An interesting alternative seems to be the use of essential oils which due to their exceptional antimicrobial properties have recently attracted the scientific interest. L-poly(lactic acid) (PLLA) is an aliphatic polyester which due to its biodegradability, biocompatibility as well as because of its exceptional mechanical and thermal properties, is one of the most widespread polymers for biomedical applications and drug delivery systems. The aim of this study was the production of antimicrobial nanocomposite films based on PLLA, using carvacrol, the active substance of oregano essential oil, as the antimicrobial agent and MCF and SBA-15 as its nanocarriers. In order to enhance their antimicrobial activity, the films’ surface was patterned with micro/nano structures using thermal Nanoimprint Lithography (T-NIL). The nanocomposite films were fully characterized as to their composition and crystallinity using FT-IR and XRD, respectively. Their thermal properties were determined using DSC and TGA analysis, while their mechanical properties were examined by nanoindentation technique. In addition, the amount of carvacrol encapsulated in the inorganic nanocomposites was assessed with TGA analysis. Finally, the films’ antimicrobial activity against the bacteria E. coli and S. Aureus was tested in vitro. The results show the successful production of the nanocomposite PLLA films, which exhibit improved mechanical and thermal properties as well as promising antibacterial activity.