Synthesis and applications of hybrid nonoparticles

see the original item page
in the repository's web site and access all digital files if the item*

PhD thesis (EN)

2008 (EN)
Σύνθεση υβριδικών νανοσωματιδίων και εφαρμογές
Synthesis and applications of hybrid nonoparticles

Κόττη, Αικατερίνη Ν.

Η διατριβή αυτή πραγματεύεται την παρασκευή πολυμερικών και υβριδικών οργανικών-ανόργανων νανοσωματιδίων για διάφορες εφαρμογές στο ευρύτερο πεδίο της νανοτεχνολογίας. Το πρώτο μέρος της εργασίας πραγματεύεται την παρασκευή υβριδικών οργανικών-ανόργανων σωματιδίων χρησιμοποιώντας διάφορες τεχνικές πολυμερισμού (π.χ., πολυμερισμό καθίζησης, πολυμερισμό γαλακτώματος), οι οποίες μπορούν να οδηγήσουν σε υβριδικά σωματίδια πολυστυρενίου-διοξειδίου του πυριτίου διαφόρων μεγεθών. Για τον πολυμερισμό καθίζησης μελετήθηκαν διάφοροι παράγοντες (π.χ., τύπος διαλύτη, αναλογία μονομερών) της διεργασίας που επηρεάζουν το μέγεθος των σωματιδίων και το ποσοστό του διοξειδίου του πυριτίου και παρήχθησαν υβριδικών νανοσωματιδίων με μέσο μέγεθος 400 με 850nm και ποσοστού %κ.β. σε διοξείδιο του πυριτίου ~15%κ.β. Η καινοτομία της συγκεκριμένης τεχνικής οφείλεται στη χρήση ενός βοηθητικού μονομερούς, της 4-βινυλοπυριδίνης, το οποίο δημιουργεί ηλεκτροστατική αλληλεπίδραση τύπου οξέος-βάσεως με τα ανόργανα νανοσωματίδια silica. Υβριδικά νανοσωματίδια παρασκευάστηκαν και με την τεχνική του πολυμερισμού γαλακτώματος απουσία σταθεροποιητή. Η συγκεκριμένη τεχνική οδήγησε στην παρασκευή υβριδικών νανοσωματιδίων μέσου μεγέθους 110nm με υψηλό ποσοστό διοξειδίου του πυριτίου (~38%κ.β.). Χρησιμοποιήθηκε ένα σύστημα μονομερών στυρενίου:1-βινυλιμιδαζόλιο σε διάφορες αναλογίες. Και με τις δύο τεχνικές, παρήχθησαν σφαιρικά σωματίδια, ομοιόμορφης κατανομής, με τα ανόργανα νανοσωματίδια διοξειδίου του πυριτίου να διατάσσονται στην επιφάνεια των υβριδικών σωματιδίων (μορφολογία τύπου "βατόμουρου"), τα οποία ακολούθως χρησιμοποιήθηκαν στην παρασκευή σύνθετων επικαλυπτικών με ταυτόχρονη ηλεκτρο-εναπόθεση των υβριδίων με ψευδάργυρο σε χάλυβα. Τέλος, επιβεβαιώθηκε η ύπαρξη μονοστρωματικής κάλυψης των πολυμερικών σωματιδίων πολυστυρενίου με ανόργανα νανοσωματίδια silica για τον πολυμερισμό γαλακτώματος. Το δεύτερο μέρος της παρούσας διατριβής πραγματεύεται την παρασκευή βιο-συμβατών και βιο-αποικοδομήσιμων πολυμερικών νανοσωματιδίων για εγκλεισμό ενεργών ουσιών. Πιο συγκεκριμένα, για την παρασκευή νανοσωματιδίων συμπολυμερούς γαλακτικού-γλυκολικού οξέος [PLGA] χρησιμοποιήθηκε μία τροποποιημένη τεχνική διάχυσης μίγματος διαλυτών. Παρασκευάστηκαν PLGA νανοσωματίδια μέσης διαμέτρου 210-350nm και έγινε προσπάθεια εγκλεισμού της ανοσοκατασταλτικής ουσίας Rapamycin. Τέλος, έγινε προσπάθεια παρασκευής νανοκαψουλών πολυ(Άλκυλο-κυανοακριλικών εστέρων) [PACA] με την τεχνική του επιφανειακού ανιονικού πολυμερισμού
The aim of this study is the development of polymeric and hybrid organic-inorganic nanoparticles with applications in the fields of nanotechnology. The first part of this study deals with the synthesis of hybrid organic-inorganic composite particles by different polymerization techniques (e.g., precipitation polymerization, emulsifier-free emulsion polymerization). Depending on the polymerization technique, polystyrene-silica composite particles, with different sizes were produced. For precipitation polymerization, the process parameters (i.e, solvent type, monomers molar ratio) affecting the particle size and the silica content were examined and hybrid nanoparticles with a mean diameter of 400 to 850nm and a silica content ~15%wt were produced. The innovation in this work is based on the use of the auxiliary monomer 4-vinylpyridine, which can increase the acid-base interaction with the inorganic silica nanoparticles. Polystyrene/silica composite nanoparticles were also synthesized by emulsifier-free emulsion polymerization. More specifically, composite nanoparticles with average mean diameter of 110nm and a silica content of approximately ~38%wt were synthesized using a Styrene:1-vinylimidazole monomer system at various molar ratios. Both techniques led to the production of perfectly spherical, uniform in size, with the inorganic silica nanoparticles arranged in the surface of the synthesized composite nanoparticles ("raspberry-like" morphology) were produced, which were successfully codeposited from an acid zinc plating bath resulting in the production of rather uniform composite zinc coatings. Finally, the most optimized recipe obtained by emulsion polymerization was successfully up-scaled and a study was performed to confirm the formation of a silica monolayer on the surface of the polystyrene particles. In the second part of the present study, the production of biocompatible and biodegradable polymeric nanoparticles for drug encapsulation is evaluated. Various techniques were employed for the production of the carriers depending on the materials used. More specifically, a modified spontaneous emulsification solvent diffusion method was used for the synthesis of PLGA nanoparticles. PLGA nanoparticles having an average diameter of 210-350nm were synthesized and an effort was placed to encapsulate the anti-proliferating agent Rapamycin. Finally, effort was placed for the production of PACA nanocapsules by an anionic interfacial polymerization technique

PhD Thesis / Διδακτορική Διατριβή

Νανοδομικά υλικά
Πολυμερισμός καθίζησης
Emulsion polymerization
Πολυμερισμός γαλακτώματος
Nanostructured materials
Precipitation polymerization

Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης (EL)
Aristotle University of Thessaloniki (EN)



Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, Πολυτεχνική Σχολή, Τμήμα Χημικών Μηχανικών

This record is part of 'IKEE', the Institutional Repository of Aristotle University of Thessaloniki's Library and Information Centre found at Unless otherwise stated above, the record metadata were created by and belong to Aristotle University of Thessaloniki Library, Greece and are made available to the public under Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International license ( Unless otherwise stated in the record, the content and copyright of files and fulltext documents belong to their respective authors. Out-of-copyright content that was digitized, converted, processed, modified, etc by AUTh Library, is made available to the public under Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International license ( You are kindly requested to make a reference to AUTh Library and the URL of the record containing the resource whenever you make use of this material.

*Institutions are responsible for keeping their URLs functional (digital file, item page in repository site)