Ανάπτυξη πράσινων διεργασιών εγκλωβισμού βιοδραστικών ενώσεων σε βιοδιασπώμενους φορείς τροποποιημένης αποδέσμευσης

Abstract

The subject of the present doctoral dissertation was the development and optimization of green processes for the encapsulation of bioactive compounds in natural or synthetic biodegradable carriers. The micro/nanosystems that were prepared were used as carriers for bioactive molecules which are suitable for applications in the pharmaceutical, food, and cosmetic industries. An innovative aspect of this research was the exploration of the possibility of using biodegradable green solvents (Natural Deep Eutectic Solvents, NADESs) at various stages of the process (e.g., as solvents, as gelling agents, as reducing agents, as cross-linking agents, etc.). The targeted selection of the components of the green solvents imparts desired properties depending on the final application, resulting in a multifunctional micro/nanosystem with added value. Each encapsulation process was optimized through Experimental Design (Design of Experiments, DOE), and the release kinetics of the bioactive substances from the nanocarriers was also studied. Finally, the innovative micro/nanosystems were evaluated for their bioactivity, while their incorporation into pharmaceutical forms, functional foods, or cosmetic products was explored.

Αντικείμενο της παρούσας διδακτορικής διατριβής αποτέλεσε η ανάπτυξη και η βελτιστοποίηση πράσινων διεργασιών για τον εγκλωβισμό βιοδραστικών ενώσεων σε φυσικούς ή συνθετικούς βιοδιασπώμενους φορείς. Τα μικρο/νανοσυστήματα που παρασκευάστηκαν, αξιοποιήθηκαν ως φορείς βιοδραστικών μορίων κατάλληλων για εφαρμογές στη φαρμακευτική, τα τρόφιμα και τα καλλυντικά. Ένα σημαντικό στοιχείο καινοτομίας της παρούσας έρευνας ήταν η διερεύνηση της δυνατότητας να χρησιμοποιηθούν βιοαποικοδομήσιμοι πράσινοι διαλύτες (φυσικοί βαθέως ευτηκτικοί διαλύτες, NADESs) σε διάφορα στάδια της διεργασίας (π.χ. ως διαλύτες, ως γαλακτωματοποιητές, ως αναγωγικά μέσα, ως παράγοντες διασταύρωσης κ.ά.). Η στοχευμένη επιλογή των συστατικών που αποτελούν τους πράσινους διαλύτες τους προσδίδει επιθυμητές ιδιότητες ανάλογα με την τελική εφαρμογή, ώστε να λαμβάνεται τελικά ένα πολυλειτουργικό μικρο/νανοσύστημα με προστιθέμενη αξία. Για κάθε κατηγορία διεργασίας εγκλωβισμού πραγματοποιήθηκε βελτιστοποίηση μέσω Πειραματικού Σχεδιασμού (Design of Experiments, DOE) και μελέτη κινητικής μοντελοποίησης του προφίλ αποδέσμευσης των δραστικών ουσιών από τους νανοφορείς. Τέλος, τα καινοτόμα μικρο/νανοσυστήματα αξιολογήθηκαν ως προς τη βιοδραστικότητά τους και διερευνήθηκε η δυνατότητα ενσωμάτωσής τους σε φαρμακοτεχνικές μορφές, λειτουργικά τρόφιμα ή καλλυντικά σκευάσματα.