Please use this identifier to cite or link to this item:
https://olympias.lib.uoi.gr/jspui/handle/123456789/39066Full metadata record
| DC Field | Value | Language |
|---|---|---|
| dc.contributor.author | Γάκης, Χρήστος | el |
| dc.date.accessioned | 2025-06-20T11:13:27Z | - |
| dc.date.available | 2025-06-20T11:13:27Z | - |
| dc.identifier.uri | https://olympias.lib.uoi.gr/jspui/handle/123456789/39066 | - |
| dc.rights | Attribution-NoDerivs 3.0 United States | * |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/us/ | * |
| dc.subject | CO₂ Biocatalysis | en |
| dc.subject | Carbonic Anhydrase | en |
| dc.subject | Formate Dehydrogenase | en |
| dc.subject | Enzyme Immobilization | en |
| dc.title | Development of a multi-enzyme nanobiocatalytic system for the bioconversion of CO₂ | en |
| dc.title | Ανάπτυξη πολυενζυμικού νανοβιοκαταλυτικού συστήματος για την βιομετατροπή το CO₂ | el |
| dc.type | masterThesis | en |
| heal.type | masterThesis | el |
| heal.type.en | Master thesis | en |
| heal.type.el | Μεταπτυχιακή εργασία | el |
| heal.classification | Carbon Capture and Utilization | en |
| heal.classification | Biocatalysis | en |
| heal.dateAvailable | 2025-06-20T11:14:28Z | - |
| heal.language | en | el |
| heal.access | free | el |
| heal.recordProvider | Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Επιστημών Υγείας | el |
| heal.recordProvider | Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών | el |
| heal.publicationDate | 2025-06-11 | - |
| heal.abstract | This thesis focuses on the characterization and laboratory-scale application of enzymatic biocatalytic systems for carbon dioxide (CO₂). With the ultimate goal of developing nanobiocatalytic systems, the study is divided into two sections, each centered on the application of two different enzymes: Carbonic Anhydrase (CA) and Formate Dehydrogenase (FDH). The primary objective of immobilization concerns the immobilization of CA and FDH into hierarchically porous carbons nanoparticles (HPCs), which exhibit CO₂ adsorption properties. Additionally, another category of nanomaterials is utilized, the zinc oxide-iron oxide nanoparticles derived from aqueous olive leaf extract (ZnOFe(OLE)). In the first section of this thesis, the biochemical characterization of the activity of five different overexpressed thermophilic CAs and commercially available CA from bovine erythrocytes was conducted. The characterization of CAs hydratase activity was performed using CO₂ gas as a substrate through three different methods based on the pH drop of the reaction medium. Additionally, the thermostability and esterase activity of CAs were assessed via the hydrolysis of p-nitrophenyl ester. The immobilization of CAs onto HPCs and ZnOFe was also studied, and the activity of the nanobiocatalysts was evaluated based on the esterase activity of CAs. Furthermore, the application of CAs in a CO₂ gas capture system was examined using two CO₂ mineralization protocols for gaseous CO2 sequestration into calcium carbonate (CaCO3). Regarding the second part of this thesis, the enzymatic catalysis of CO₂ for formic acid production was investigated. The commercially available enzyme Candida boidinii FDH was selected as the CO₂ biocatalyst. The study focused on optimizing conditions that favor the reversibility of FDH’s natural reaction, shifting from formate oxidation to CO₂ reduction, by increasing the reductive equivalents of the system. Additionally, an attempt was made to incorporate a cofactor regeneration system into the setup by introducing the commercial enzyme glutamate dehydrogenase. Lastly, FDH was also immobilized onto HPCs and ZnOFe, and the resulting nanobiocatalysts were characterized in both the natural and reversible reactions of the enzyme. | en |
| heal.abstract | Η παρούσα διπλωματική εργασία εστιάζεται στον χαρακτηρισμό και στην εφαρμογή ενζυμικών βιοκαταλυτικών συστημάτων του διοξειδίου του άνθρακα (CO2) σε εργαστηριακή κλίμακα. Με απώτερο στόχο την ανάπτυξη νανοβιοκαταλυτικών συστημάτων, η διπλωματική μπορεί να χωριστεί σε δύο ενότητες, οι οποίες επικεντρώνονται στην εφαρμογή δύο διαφορετικών ενζύμων, της καρβονικής ανυδράσης (CA) και της αφυδρογονάσης του φορμικού (FDH). Κύριος στόχος της ιδέας της ακινητοποίησης αφορά την ακινητοποίηση σε νανοϋλικά Ιεραρχημένου πορώδους άνθρακα (HPCs), τα οποία χαρακτηρίζονται από προσροφητικές ικανότητες ως προς το αέριο CO2. Παράλληλα, στα πλαίσια αυτής της διπλωματικής αξιοποιείται ακόμη μία κατηγορία νανοϋλικών, τα νανοϋλικά οξειδίων ψευδαργύρου-οξειδίων σιδήρου που προέρχονται από υδατικό εκχύλισμα φύλλου ελιάς (ΖnOFe (OLE)). Στην πρώτη ενότητα της διπλωματικής πραγματοποιήθηκε ο βιοχημικός χαρακτηρισμός της δραστικότητας πέντε διαφορετικών υπερεκφρασμένων θερμόφιλων CAs και της εμπορικά διαθέσιμης CA από ερυθροκύτταρα βοοειδών. Ο χαρακτηρισμός της ιδιότητα της υδρατάσης, πραγματοποιήθηκε με αέριο CO2 ως υπόστρωμα μέσω τριών διαφορετικών μεθόδων, οι οποίες βασίζονται στην μεταβολή του pH του μέσου αντίδρασης. Παράλληλα, πραγματοποιήθηκε χαρακτηρισμός της θερμοδραστικότητας της ιδιότητας εστεράσης CAs μέσω υδρόλυσης του π-νιτροφαινυλεστέρα. Μελετήθηκε εξίσου η ακινητοποίηση των CAs στα HPCs και στα ZnOFe και αξιολογήθηκε η δραστικότητα των νανοβιοκαταλυικών μέσω της ιδιότητας της εστεράσης των CAs. Επιπλέον, μελετήθηκε η εφαρμογή των CAs σε σύστημα δέσμευσης αερίου CO2, μέσω της χρήσης σε δύο πρωτόκολλων κατακρήμνισης του CO2 σε ανθρακικό ασβέστιο. Στο δεύτερο μέρος της διπλωματικής, μελετήθηκε η δυνατότητα ενζυμικής κατάλυσης του CO2 για την παραγωγής φορμικού οξέος. Ως βιοκαταλύτης του CO2 επιλέχθηκε το εμπορικά διαθέσιμο ένζυμο Candida boidinii FDH. Πραγματοποιήθηκε η μελέτη των συνθηκών που ωφελούν την αναστρεψιμότητα της φυσικής αντίδρασης της FDH, από την οξείδωση του φορμικού στην αναγωγή του CO2, μέσω περίσσειας της αναγωγικής ισχύος του συστήματος. Παράλληλα, έγινε προσπάθεια ένταξης ενός συστήματος αναγγέννησης συμπαράγοντα στο σύστημα, μέσω εισαγωγής του εμπορικού ενζύμου αφυδρογονάση του γλουταμικού. Παράλληλα, η FDH ακινητοποιήθηκε εξίσου στα νανοϋλικά HPCs και ZnOFe και πραγματοποιήθηκε ο χαρακτηρισμός των νανοβιοκαταλυτών τόσο στην φυσική όσο και στην αναστρέψιμη αντίδραση του ενζύμου. | el |
| heal.advisorName | Σταμάτης, Χαράλαμπος | el |
| heal.committeeMemberName | Παυλίδης, Ιωάννης | el |
| heal.committeeMemberName | Γουρνής, Δημήτριος | el |
| heal.academicPublisher | Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Χημείας | el |
| heal.academicPublisherID | uoi | el |
| heal.numberOfPages | 122 p. | el |
| heal.fullTextAvailability | true | - |
| Appears in Collections: | Διατριβές Μεταπτυχιακής Έρευνας (Masters) - ΧΗΜ | |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Gakis-CO2-THESIS_MEDICINAL_CHEMISTRY.pdf | 5.46 MB | Adobe PDF | View/Open |
This item is licensed under a Creative Commons License
