Please use this identifier to cite or link to this item:
https://olympias.lib.uoi.gr/jspui/handle/123456789/38606Full metadata record
| DC Field | Value | Language |
|---|---|---|
| dc.contributor.author | Βάσιος, Ανδρέας Γεώργιος | el |
| dc.date.accessioned | 2024-12-04T16:03:45Z | - |
| dc.date.available | 2024-12-04T16:03:45Z | - |
| dc.identifier.uri | https://olympias.lib.uoi.gr/jspui/handle/123456789/38606 | - |
| dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.26268/heal.uoi.18311 | - |
| dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United States | * |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/ | * |
| dc.subject | Τρισδιάστατη εκτύπωση | el |
| dc.subject | Μικρορευστομηχανική | el |
| dc.subject | Ακινητοποιήση ενζύμων | el |
| dc.subject | Βιοαισθητήρες | el |
| dc.title | Εφαρμογή της τρισδιάστατης εκτύπωσης για την ανάπτυξη βιοαισθητήρων | el |
| dc.type | masterThesis | en |
| heal.type | masterThesis | el |
| heal.type.en | Master thesis | en |
| heal.type.el | Μεταπτυχιακή εργασία | el |
| heal.dateAvailable | 2024-12-04T16:04:46Z | - |
| heal.language | el | el |
| heal.access | free | el |
| heal.recordProvider | Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών | el |
| heal.publicationDate | 2024-10-06 | - |
| heal.abstract | Στα πλαίσια της παρούσας πτυχιακής σχεδιάστηκαν και κατασκευάστηκαν τέσσερα διαφορετικά μοντέλα τρισδιάστατα εκτυπωμένων συσκευών. Η κάθε συσκευή σχεδιάστηκε με σκοπό τη διευκόλυνση της διαδικασίας κατασκευής βιοαισθητήρων που βασίζονται σε καταρράκτες αντιδράσεων για την αναγνώριση του αναλύτη και την μετατροπή του χημικού σήματος σε ηλεκτρικό. Συγκεκριμένα, χρησιμοποιήθηκε ως πρότυπη αντίδραση μελέτης ο καταρράκτης αντιδράσεων που πραγματοποιείται από τα ένζυμα β-γλυκοσιδάση από τον οργανισμό Thermotoga maritima, οξειδάση της γλυκόζης από τον μικροοργανισμό Αspergillus niger και υπεροξειδάση του χρένου. Στο πρώτο βήμα της μεταπτυχιακής εργασίας έγινε ομοιοπολική ακινητοποίηση των ενζύμων ξεχωριστά σε τρισδιάστατα εκτυπωμένους μικροαντιδραστήρες που έχουν υποστεί επιφανειακή τροποποίηση με χιτοζάνη και έγινε βελτιστοποίηση της ακινητοποίησης. Από τα πειράματα αυτά διαπιστώθηκε ότι η βέλτιστη συγκέντρωση γλουταραλδεΰδης για όλα τα ένζυμα είναι 1% v/v και η βέλτιστη συγκέντρωση των ενζύμων είναι 1 μl/ml, 0.1 mg/ml και 2.075 units/ml για τη β-γλυκοσιδάση, την οξειδάση της γλυκόζης και την υπεροξειδάση, αντίστοιχα. Στη συνέχεια, αξιολογήθηκε η σταθερότητα των τριών ακινητοποιημένων ενζύμων όσων αφορά την επαναχρησιμοποίηση και τη θερμοσταθερότητα, ενώ προσδιορίστηκε ότι η βέλτιστη τιμή pH δραστικότητας για όλα τα ένζυμα είναι ίση με 7. Συνεχίζοντας, πραγματοποιήθηκε κινητική μελέτη για τα τρία ένζυμα τόσο σε ελεύθερη όσο και ακινητοποιημένη μορφή απουσία ροής σε στατικές συνθήκες και παρουσία ροής χρησιμοποιώντας την εξίσωση Lily-Hornby. Στη συνέχεια, πραγματοποιήθηκε ακινητοποίηση των τριών ενζύμων σε ειδική πολυενζυμική συσκευή με τη μέθοδο της διαμερισματοποίησης και αξιολογήθηκε η ενεργότητα του καταρράκτη αντιδράσεων. Παράλληλα, έγινε και σύγκριση με ανάλογη συσκευή όπου το ένζυμο είχε συν-ακινητοποιηθεί με τυχαίο τρόπο όπου παρατηρήθηκε ότι με τη μέθοδο της διαμερισματοποίησης παρατηρήθηκε αύξηση της δραστικότητας του συστήματος κατά 245%. Τέλος, έγινε μια προσπάθεια κλιμάκωσης των αντιδράσεων χρησιμοποιώντας μια πολυκάναλη συσκευή που περιέχει 36 κανάλια. Η ροή του διαλύματος αξιολογήθηκε με τη βοήθεια λογισμικού προσομοίωσης και αξιολογήθηκε η παραγωγικότητα του συστήματος. Από την προσομοίωση παρατηρήθηκε ότι η ροή είναι ομοιόμορφη για όλα τα κανάλια μέχρι ταχύτητα ροής 150 μl/min, ενώ η παραγωγικότητα του αντιδραστήρα έφτασε τα 0.074 μmol/min pNP και 0.0348 μmol/min ABTS+ . | el |
| heal.abstract | In the present study, four distinct 3D models were designed and printed. Each model was properly designed to facilitate the development of biosensors which are based on cascade reactions for the analyte recognition and the further transformation of the chemical signal to an electric signal. In our case, we used a model cascade reaction consisting of three enzymes, namely β-glucosidase from Thermotoga maritima, glucose oxidase from Αspergillus niger, and horseradish peroxidase. In the first step, the enzymes were immobilized separately in 3D-printed microreactors that had previously undergone surface modification with chitosan, using a covalent immobilization procedure, using glutaraldehyde as the cross-linker. An optimization of the immobilization procedure took place. The results of these experiments showed that the optimal concentration of glutaraldehyde for all enzymes was 1% v/v and the optimal enzyme concentration was 1 μl/ml, 0.1 mg/ml, and 2.075 units/ml for β-glucosidase, glucose oxidase, and horseradish peroxidase, respectively. In the next step, the thermostability, pH activity, and reusability were evaluated for each immobilized enzyme. The optimal pH for all enzymes was 7. Continuing, we also evaluated the kinetic constant of the immobilized enzyme in batch and flow conditions. For the flow conditions, the Lily- Hornby model was used to estimate the Kmapp of the enzymes. In the last step of this work, we immobilized all enzymes in a 3D-printed multienzymatic device. The immobilization was done through the compartmentalization method, and the activity of the system was evaluated and compared to the single enzyme reactors and the randomly co-immobilized equivalent of the device. The compartmentalized device was observed to have 245% more enzymatic activity than the randomly co-immobilized equivalent. Lastly, we tried to scale up the process by using a multichannel 3D-printed microreactor that contained 36 channels. The flow homogeneity was evaluated using simulation software the results of which revealed that the flow is homogenous up to a flow of 150 μl/min. the productivity of this system was found to be 0.074 μmol/min pNP and 0.0348 μmol/min ABTS+ | en |
| heal.advisorName | Σταμάτης, Χαράλαμπος | el |
| heal.committeeMemberName | Σταμάτης, Χαράλαμπος | el |
| heal.committeeMemberName | Καταπόδης, Πέτρος | el |
| heal.committeeMemberName | Χούχουλα, Δήμητρα | el |
| heal.academicPublisher | Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Χημείας | el |
| heal.academicPublisherID | uoi | el |
| heal.numberOfPages | 71 | el |
| heal.fullTextAvailability | true | - |
| Appears in Collections: | Διατριβές Μεταπτυχιακής Έρευνας (Masters) - ΧΗΜ | |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Μ.Ε.Ανδρέας Γεώργιος Βάσιος 6_10_24(2).pdf | 1.57 MB | Adobe PDF | View/Open |
This item is licensed under a Creative Commons License
