Σύνθεση και χαρακτηρισμός κβαντικών τελειών, με βάση τον ψευδάργυρο, για την ανάπτυξη τροποποιημένων, πολύ-λειτουργικών νανοδομών, με βιολογικές εφαρμογές

Abstract

This dissertation thesis aimed to synthesize, modify, and assess ZnO and ZnS quantum dots properties through a range of spectroscopic and other techniques. The experimental part is divided into four main chapters, based on the modification and biological evaluation of the nanostructures. The first chapter describes the synthesis of hybrid titanium nanoparticles in the presence of ZnO quantum dots and how this combination enhanced the nanoparticles' photocatalytic and antibacterial properties. The second chapter discusses the synthesis and modification of ZnO and ZnS quantum dots. The modification involving doping with metal ions Mg²⁺ and Mn²⁺ was carried out to study their optical properties. The colloidal behavior and optical properties were significantly improved by applying biocompatible surface modifiers like APTES and MPTS. Next, the following chapter describes the composition of liposomes and the incorporation of quantum dots into their lipid bilayers, aiming to highlight the potential application of quantum dots in drug delivery systems. Finally, the fourth chapter examines quantum dots' antioxidant and antibacterial activity and their toxicity assessment in healthy and cancerous cells. The biological evaluation was conducted to determine the feasibility of their application in biological systems.

Ο σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής ήταν η σύνθεση, η τροποποίηση και η μελέτη των ιδιοτήτων των κβαντικών τελειών ZnO και ZnS, μέσω μιας σειράς φασματοσκοπικών και άλλων τεχνικών. Το πειραματικό μέρος χωρίζεται σε τέσσερα κεφάλαια, με βάση την τροποποίηση και τη βιολογική αξιολόγηση των νανοδομών. Στο πρώτο κεφάλαιο του πειραματικού μέρους περιγράφεται αναλυτικά η σύνθεση υβριδικών νανοσωματιδίων TiO2, παρουσία των κβαντικών τελειών ZnO και πως αυτός ο συνδυασμός ενίσχυσε τις φωτοκαταλυτικές και αντιβακτηριακές ιδιότητες των νανοσωματιδίων. Στο δεύτερο κεφάλαιο περιγράφεται η σύνθεση και η τροποποίηση των κβαντικών τελειών ZnO και ZnS. Η τροποποίηση που αφορά στον εμπλουτισμό (doping) με ιόντα μετάλλων Mg²⁺ και Mn²⁺, έγινε με σκοπό τη μελέτη της ενίσχυση των οπτικών του ιδιοτήτων. Στην προσπάθεια βελτίωσης της κολλοειδούς συμπεριφοράς τους, αλλά και των οπτικών του ιδιοτήτων πραγματοποιήθηκε η επιφανειακή τροποποίηση με βιοσυμβατά μόρια, όπως APTES και MPTS. Ακολούθως, στο επόμενο κεφάλαιο περιγράφεται η σύνθεση λιποσωμάτων και η προσπάθεια ενσωμάτωσης των κβαντικών τελειών στις λιπιδικές διπλοστιβάδες τους, με σκοπό την ανάδειξη της προοπτικής της εφαρμογής των κβαντικών τελειών σε συστήματα μεταφοράς φαρμάκων. Τέλος, στο τελευταίο κεφάλαιο μελετάται η αντιοξειδωτική και η αντιβακτηριακή δράση των κβαντικών τελειών, καθώς και η αξιολόγησή τους ως προς την τοξικότητα σε υγιή και καρκινικά κύτταρα. Η βιολογική αξιολόγηση πραγματοποιήθηκε με σκοπό να ελεγχθεί εάν και κατά πόσο είναι εφικτή η εφαρμογή τους σε βιολογικά συστήματα.