Ανάπτυξη νανοβιοκαταλυτικών συστημάτων με βάση την ακινητοποίηση υδρολασών σε νανοσωματίδια γραφενίο
(EL)
Development of nanobiocatalytic systems through on the immobilisation of hydrolases on graphen nanoparticles
(EN)
Ορφανάκης, Γεώργιος
(EL)
Ορφανάκης, Γεώργιος
(EL)
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Επιστημών Υγείας. Τμήμα Βιολογικών Εφαρμογών και Τεχνολογιών
(EL)
Σταμάτης, Χαράλαμπος
(EL)
Φριλίγγος, Ευστάθιος
(EL)
Η παρούσα εργασία ασχολείται με την ανάπτυξη πρωτοκόλλων για την ακινητοποίηση ενζύμων της κατηγορίας των υδρολασών σε προηγμένα νανοϋλικά με απώτερο σκοπό την επεξεργασία αγροτοβιομηχανικών αποβλήτων και τη μετατροπή τους σε χρήσιμα προϊόντα. Τα ένζυμα που χρησιμοποιήθηκαν ήταν η β-D-γλυκοζιδάση και η ιμβερτάση. Κύριο βάρος δόθηκε στο πρώτο ένζυμο που μέσα από καινοτόμα πρωτόκολλα που αναπτύχθηκαν με κύριο χαρακτηριστικό την χρήση της χημικής ένωσης APTES οδηγηθήκαμε στην ανάπτυξη ιδιαίτερα σταθερών ενζυμικών βιοκαταλυτικών συστημάτων που διατηρούν υψηλά επίπεδα δραστικότητας σε φυσιολογικά ακραίες συνθήκες. Ο χαρακτηρισμός των υλικών και των ακινητοποιημένων ενζύμων έγινε με χρήση τεχνολογιών όπως FT-IR, raman φασματοσκοπία και AFM. Η τεχνογνωσία που αποκτήθηκε μέσα από την εφαρμογή αυτών των πρωτοκόλλων ακινητοποίησης και πειραματικής δοκιμής εφαρμόστηκε στη συνέχεια και για το ένζυμο ιμβερτάση. Στο τέλος μπορέσαμε να δημιουργήσουμε ένα βιοκαταλυτικό σύστημα που περιείχε και τα δυο ένζυμα ταυτόχρονα σε πολλά επίπεδα στοιβάδων με την εξώτερη στοιβάδα να περιέχει το ένζυμο ιμβερτάση. Αυτό το προϊόν αποδείχθηκε ιδιαίτερα αποτελεσματικό στην υδρόλυση ενός μίγματος που περιείχε κελλοβιόζη και σουκρόζη, τα οποία αποτελούν βιομηχανικά υποστρώματα. Μάλιστα μέρος των αποτελεσμάτων δημοσιεύθηκε στο διεθνές επιστημονικό περιοδικό "Frontiers in Materials" με τίτλο "Hybrid Nanomaterials of Magnetic Iron Nanoparticles and Graphene Oxide as Matrices for the Immobilization of β-Glucosidase: Synthesis, Characterization, and Biocatalytic Properties".
(EL)
This dissertation is about the development of novel protocols for enzyme immobilization on nanomaterials. The enzymes used were of the hydrolases category, specifically β-D-glucosidase and invertase, with the outermost aim being the use of the nanobiocatalytic systems in the conversion of industrial agriculture waste into useful products. The most used enzyme throughout this project was β-D-glucosidase which we managed to immobilize via novel methods that utilize the chemical compound APTES. This led to very stable nanobiocatalytic systems with enhanced level of activity in naturally perceived extreme conditions. The characterization of the materials as well as of the immobilized enzymes was achieved through the use of spectroscopic techniques such as FT-IR, raman and AFM. The knowhow acquired through the immobilization and experimental procedures was then used with success in the immobilization of the enzyme invertase. Finally, we managed to create a nanobiocatalytic system involving both enzymes simultaneously immobilized in many layers with the outer layer belonging to invertase. This final product proved itself extremely handful in hydrolyzing a mix of cellobiose and sucrose, both being industrial wastes. Part of the results has already been published in the international scientific magazine "Frontiers in Materials" under the title "Hybrid Nanomaterials of Magnetic Iron Nanoparticles and Graphene Oxide as Matrices for the Immobilization of β-Glucosidase: Synthesis, Characterization, and Biocatalytic Properties".
(EN)
