Με σκοπό να διερευνήσουμε τους μηχανισμούς επαγωγής απόπτωσης από την TRAIL και την επιλεκτικότητα την οποία δείχνει απέναντι στα καρκινικά κύτταρα, χρησιμοποιήσαμε κυτταρικές σειρές, προερχόμενες από το παχύ έντερο ανθρώπου, οι οποίες αντιπροσωπεύουν τα διάφορα στάδια της καρκινογένεσης, από το πρώιμο αδένωμα στο καρκίνωμα. Παρατηρήθηκε μια ανθεκτικότητα των πρώιμων αδενωμάτων απέναντι στην TRAIL σε αντίθεση με τα κύτταρα που προέρχονται από καρκίνους προχωρημένου σταδίου, ενώ σημαντικό ρόλο φαίνεται να παίζει, εκτός από το στάδιο καρκινογένεσης και η ύπαρξη ορισμένων ογκογονιδίων στον καθορισμό της ευαισθησίας των κυττάρων απέναντι στην TRAIL. Συγκεκριμένα, οι διάφορες ισομορφές του ογκογονιδίου RAS παίζουν ιδιαίτερο ρόλο τόσο όσο αφορά την ανταπόκριση του κύτταρου στην επαγωγή με TRAIL, όσο και στη ρύθμιση των μορίων που εμπλέκονται άμεσα στο μονοπάτι σηματοδότησης του TRAIL. Τα ογκογονίδια RAS παίζουν σημαντικό ρόλο στην καρκινική εξαλλαγή ενεργοποιώντας μια σειρά από μονοπάτια σηματοδότησης που οδηγούν στην ανεξέλεγκτη κυτταρική διαίρεση και στην προστασία από τα αποπτωτικά σήματα. Εντούτοις, η TRAIL (Tumor Necrosis Factor Related Apoptosis Inducing Ligand) έχει τη δυνατότητα να προκαλεί απόπτωση κυρίως στα καρκινικά κύτταρα, ενεργοποιώντας τους υποδοχείς DR4 και DR5 (Death Receptors). Σε αυτή τη μελέτη δείξαμε ότι σε αδενοκαρκινώματα του παχέος εντέρου ανθρώπου η έκφραση των υποδοχέων της TRAIL ρυθμίζεται από την ενεργότητα της κινάσης MEK (MAPK/ERK Kinase). Η ευαισθησία στην TRAIL των κυτταρικών σειρών που χρησιμοποιήσαμε φάνηκε να συσχετίζεται με το βαθμό κακοήθους εξαλλαγής. Συγκεκριμένα, οι κυτταρικές σειρές AAC1 και RGC2, που προέρχονται απο πρώιμα αδενώματα και η κυτταρική σειρά Caco2, που προέρχεται απο μέσο αδένωμα παρουσίασαν μεγάλη ανθεκτικότητα στην TRAIL. Αντίθετα, οι κυτταρικές σειρές DLD-1 και HT-29, που προέρχονται απο αδενοκαρκινώματα προχωρημένου στάδιου ήταν ευαίσθητες στην TRAIL. Επιλέχθηκε η κυτταρική σειρά Caco2 η οποία είναι ανθεκτική στην TRAIL και οι δύο κυτταρικές σειρές που προέρχονται από προχωρημένα αδενοκαρκινώματα για να εξεταστεί η έκφραση σημαντικών μορίων για την αποπτωτική σηματοδότηση από την TRAIL. Φάνηκε μια αντιστοιχία της έκφρασης των υποδοχέων DR4 και DR5 με την ευαισθησία των κυττάρων στην TRAIL, ενώ τα επίπεδα έκφρασης των FADD, κασπάση 8, κασπάση 3 και FLIP δεν παρουσίασαν παρόμοια αντιστοιχία. Επιπλέον, παρατηρήθηκε παρατεταμένη ενεργοποίηση των κινασών MEK, ERK, JNK1/2 και p38 μετά από επαγωγή με TRAIL, σε αντίθεση με την αντίστοιχη κινητική ενεργοποίησης των ίδιων κινασών μετά από επαγωγή με ορό. Αντίστοιχη κινητική με αυτή των ΜΕΚ και ERK παρουσίασε η έκφραση του γονιδίου c- FOS μετά από επαγωγή με TRAIL ή ορό. Τα κύτταρα Caco2, DLD-1 και HT- 29 επωάστηκαν με χημικούς αναστολείς των κινασών ΜΕΚ για 16 h και ελέγχθηκε η έκφραση των DR4 και DR5. Τα επίπεδα των DR4 και DR5 μειώθηκαν και στις τρεις κυτταρικές σειρές ως συνέπεια της αναστολής της ΜΕΚ, ενώ η αναστολή των ΜΕΚ δεν επιρρέασε τα επίπεδα των FADD, FLIP, κασπάση 8, κασπάση 3 και τον υποδοχέα FAS που ανήκει στην ίδια οικογένεια με τους DR4 και DR5. Επιπλέον, ελέγχθηκε με ανάλυση FACS η έκφραση των υποδοχέων DR4, DR5 και FAS in vivo σε ζωντανά κύτταρα που προεπωάστηκαν με τον αναστολέα της ΜΕΚ και στους αντίστοιχους μάρτυρες και τα αποτελέσματα ήταν αντίστοιχα με αυτά των in vitro πειραμάτων. Οι παραπάνω παρατηρήσεις αποτελούν ισχυρές ενδείξεις για το συσχετισμό της ενεργοποίησης της οδού MEK/ERK/FOS με με την έκφραση των υποδοχέων DR4 και DR5 και με την ευαισθησία των κυττάρων στην TRAIL, καθώς κύτταρα HT-29 που προεπωάστηκαν με τον αναστολέα των ΜΕΚ παρουσίσαν μειωμένη ευαισθησία στην TRAIL. Για τον προσδιορισμό των διακριτών επιδράσεων των ογκογονιδίων RAS στον καρκίνο του παχέος εντέρου, διαμολύνθηκαν κύτταρα που προέρχονται από μέσο αδένωμα του παχέος εντέρου (Caco2) με τα ογκογονίδια Ki- και Ha-RAS. Μετά από εξέταση πολλών διαφορετικών κλώνων επιλέχθηκαν για λεπτομερέστερη ανάλυση κλώνοι οι οποίοι δεν υπερεκφράζουν την RAS σε πρωτεϊνικό επίπεδο πάνω από 3 φορές σε σχέση με την ενδογενή RAS των μητρικών κυττάρων. Επιπλέον, ελέγχθηκε αν οι κλώνοι που υπερεκφράζουν τις ογκογόνες RAS παρουσιάζουν αυξημένη σηματοδότηση προς μονοπάτια κυτταρικής σηματοδότησης που είναι γνωστό οτι ενεργοποιούνται από τις RAS. Τόσο οι κλώνοι Ki-RAS, όσο και οι Ha-RAS, έδειξαν να ενεργοποιούν τα μονοπάτια σηματοδότησης RAF/MEK/ERK και PI3K/AKT με τους Ha-RAS να προκαλούν ισχυρότερη ενεργοποίηση. Σχεδιάστηκαν πειράματα για τον καθορισμό του βαθμού της in vitro και in vivo κακοήθους εξαλλαγής. Τα πειράματα σε μαλακό άγαρ δείχνουν την αποτελεσματικότητα των καρκινικών κυττάρων να αναπτύσσονται δημιουργώντας αποικίες χωρίς να προσκολλώνται σε επιφάνεια. Οι δυο ισομορφές της RAS αύξησαν σημαντικά την ιδιότητα των Caco2 να σχηματίζουν αποικίες σε μαλακό άγαρ, ενώ η Ha-RAS παρουσίασε τη μεγαλύτερη ικανότητα. Για τον προσδιορισμό του βαθμού κακοήθους εξαλλαγής των κλώνων in vivo έγινε υποδόριος εμβολιασμός με περίπου 106 κύτταρα από τον κάθε κλώνο σε ποντίκια SCID. Τόσο η Κi-RASV12 όσο και η Ha-RASV12 αύξησαν την ικανότητα των Caco2 να σχηματίζουν όγκους σε ποντίκια SCID με την Ha-RAS να προκαλεί τον σχηματισμό περισσότερων και μεγαλύτερων όγκων. Για την περαιτέρω κατανόηση των μηχανισμών εξαλλαγής των κυττάρων από τα ογκογονίδια RAS αξιολογήθηκαν αποτελέσματα από ανάλυση γονιδιακών μικροσυστοιχιών. Μετά από ανάλυση του γονιδιακού προφίλ των CACO-RAS κλώνων και τα δυο ογκογονίδια βρέθηκαν να επάγουν την έκφραση γονιδίων που εμπλέκονται στην αγγειογένεση και στην προώθηση του καρκίνου, όπως τα γονίδια που κωδικοποιούν τους υποδοχείς VEGF και TGFβ. Σημειώνεται ότι μεταστατικοί δείκτες, όπως η Vimentin, που είναι και δείκτης της μετάβασης από επιθηλιακό σε μεσεγχυματικό φαινότυπο, βρέθηκαν να υπερεκφράζονται μόνο στους κλώνους Ha-RASV12. Ο in vitro και in vivo χαρακτηρισμός εξαλλαγμένων κυττάρων από τα ογκογονίδια RAS, καθώς και η ανάλυση μικροσυστοιχειών γονιδίων έδειξε ότι στο κυτταρικό μοντέλο που χρησιμοποιήθηκε το ογκογονίδιο Ha-RAS έχει αυξημένες εξαλλακτικές ιδιότητες. Τα ογκογονίδια RAS αύξησαν το βαθμό κακοήθους εξαλλαγής των κυττάρων Caco2 και ελέγχθηκε αν αυτό συνοδεύεται από αυξημένη ευαισθησία των κλώνων CACO2-RAS στην TRAIL. Μετρήθηκε η βιωσημότητα των κλώνων CACO2-RAS μετά από επαγώγη με TRAIL και φάνηκε ότι και τα δύο ογκογονίδια αύξησαν την ανταποκρισιμότητα των κυττάρων Caco2 στην TRAIL. Τα Caco2 που εξαλλάχθηκαν με την Ki- RASV12 ήταν λιγότερο ευαίσθητα στην TRAIL από ότι αυτά με τη Ha- RASV12 σε όλους τους κλώνους που ελέγχθηκαν. Ο έλεγχος της έκφρασης σημαντικών παραγόντων για την απόπτωση από την TRAIL έδειξε ότι οι πρωτεΐνες που παρουσίασαν τις μεγαλύτερες διαφοροποιήσεις στους κλώνους που υπερεκφράζουν τις RAS, σε σχέση με τα κύτταρα μάρτυρα, ήταν οι υποδοχείς DR4 και DR5. Παρόλο που οι κλώνοι Ha-RAS παρουσίασαν μεγαλύτερη ευαισθησία στην TRAIL, τα επίπεδα έκφρασης των DR4 και DR5 ήταν παρόμοια μεταξύ των κλώνων Ki-RAS και Ha-RAS. Για να ελεγχθεί κατά πόσο το μονοπάτι σηματοδότησης MEK/ERK παίζει ρόλο στην υπερέκφραση των υποδοχέων από τα ογκογονίδια RAS χρησιμοποιήθηκαν χημικοί αναστολείς της ΜΕΚ και ελέγθηκε η επίδρασή τους στα επίπεδα των DR4 και DR5. H χημική αναστολή της ΜΕΚ προκάλεσε μείωση των επιπέδων των φωσφορυλιωμένων ERK1/2 και των επιπέδων έκφρασης των DR4 και DR5 τόσο στους CACO-Κ15, όσο και στους CACO-Η2. Τέλος, ελέγχθηκε κατά πόσο η μείωση των DR4 και DR5 από την χημική αναστολή των ΜΕΚ μπορέι να έχει επίδραση στη δράση της TRAIL απέναντι στους κλώνους CACO2-RAS και βρέθηκε ότι προεπώση των Ha-RASV12 κλώνων για 16 h με χημικό αναστολέα των ΜΕΚ μέιωσε σημαντικά την ευαισθησία τους στην TRAIL. / In order to study the mechanism by which TRAIL (Tumor Necrosis Factor Related Apoptosis Inducing Ligand) induces apoptosis almost exclusively to cancer cells we used human colon cancer cell lines that represent different stages of carcinogenesis, from early adenoma to carcinoma. It was observed that early adenoma cells were resistant to TRAIL-induced apoptosis. On the contrary, cells that were derived from carcinomas were sensitive; while a correlation of the sensitivity of the cells to TRAIL-induced apoptosis to the presence of certain activated oncogenes was observed. In particular, the various isoforms of RAS oncogenes appear to play an important role in the responsiveness of the cancer cells to TRAIL as well as in regulating specific components which are essential for TRAIL signaling. RAS oncogenes play an important role in oncogenic transformation by activating various signaling pathways that favor tumor growth also by controlling cell division and resistance to apoptotic stimuli. TRAIL, however, has the unique ability to cause apoptosis preferentially to cancer cells by activating DR4 and DR5 receptors. In this study we show that in human colorectal adenocarcinomas cells the expression of DR4 and DR5 is partially regulated by the activity of MEK (MAPK/ERK Kinase). The sensitivity of the cell lines to TRAIL seemed to be correlated with the level of oncogenic transformation of the cells. In particular, the AAC1 and RGC2 cell lines that were derived from early adenomas and the Caco2 cell line that was derived from an intermediate adenoma were very resistant to TRAIL induced apoptosis. On the contrtary, the DLD-1 and HT-29 cell lines, which came from advanced stage carcinomas were sensitive to TRAIL. The Caco2 cell line, which is resistant to TRAIL and the cell lines that derived from advanced stage adenocarcinomas were chosen for expression analysis of important molecules in TRAIL-induced apoptosis. There was a correlation of DR4 and DR5 expression with the sensitivity of the cell lines to TRAIL, while the expression levels of FADD, Caspase 3, Caspase 8 and FLIP did not seem to correlate with TRAIL sensitivity in these cell lines. In addition, it was observed a prolonged activation of MEK, ERK1/2, JNK1/2 and p38 after induction with TRAIL, which did not follow the kinetics of serum-induced activation of ERK1/2. The activation of MEK and ERK1/2 was correlated to the kinetics of c-FOS proto-oncogene expression induced by TRAIL or serum. The expression levels of DR4 and DR5 were analysed after incubation for 16 h of the Caco2, DLD-1 and HT-29 cell lines with MEK inhibitors. There was a decrease of DR4 and DR5 expression levels in response to MEK inhibition, while the expression levels of FADD, Caspase 3, Caspase 8, FLIP and FAS receptor were not affected. Moreover, FACS analysis of living cells showed that MEK inhibition reduces the levels of DR4 and DR5 but not of other receptors of the same family, in vivo. It appears that the activation of the MEK/ERK/FOS axis plays a role in the positive feedback loop of TRAIL its receptors DR4 and DR5. To determine the distinct effects of different RAS oncogenes in cancer cells colon intermediate adenoma cells (Caco2) were chosen for transfection with the Ki- and Ha-RAS oncogenes. Clones that did not express more than 3 times the endogenous levels of RAS proteins were selected for further analysis. In addition it was examined whether the CACO2-RAS clones are able to activate the RAF/MEK/ERK and PI3K/AKT pathways, which are known effectors of RAS proteins. Both RAS isoforms activated these two pathways with the Ha-RASV12 clones presenting better potential in activating both RAF/MEK/ERK and PI3K/AKT pathways. In order to characterize the in vitro and in vivo oncogenic potential the ability of the CACO2-RAS clones to grow in soft agar and to grow tumors in nude mice was examined. The in vitro and in vivo characterization of the Caco2 RASV12-transformed cells showed that the Ha-RAS oncogene has a higher in vitro and in vivo transforming ability relative to the Ki-RAS oncogene in these cells. Results from cDNA microarray analysis were evaluated in order to further understand the mechanisms by which the RAS oncogenes cause oncogenic transformation. Gene expression profile analysis of the CACO2-RAS clones showed that both oncogenes induced expression of genes involved in angiogenesis and tumor promotion such as VEGF and TGFβ. Notably, metastatic markers, such as Vimentin, which is also an epithelial to mesenchymal transition marker, were overexpressed only in the Caco2 cells transformed with the Ha-RAS oncogene. The RAS oncogenes increased the oncogenic potential of the Caco2 cells and it was examined if the increased oncogenic potential correlated with increased sensitivity to TRAIL. Moreover, the examination of the expression levels of molecules important for TRAIL singnaling showed that Ki-RAS as well as Ha-RAS oncogenes can induce DR4 and DR5 expression with similar efficiency. However, in spite of similar induction of DR4 and DR5 by the two RAS oncogenes, the Ki-RAS-transformed cells were less susceptible to TRAIL induced apoptosis. Finally, in order to see whether the increased MEK/ERK activation observed in the CACO-RAS clones played a role in increasing DR4 and DR5 levels the CACO-RAS clones were incubated for 16h in the presence of MEK inhibitors. MEK inhibition resulted in decreased DR4 and DR5 expression levels, as well as decreased sensitivity of the clones to TRAIL induced apoptosis.

Στην εργασία αυτή πραγματοποιήθηκε μια βιβλιογραφική ανασκόπηση σχετικά με τις ευαισθητοποιημένες ηλεκτροχημικές κυψελίδες και τα οργανικά φ/β, τις αρχές λειτουργίας τους,τα υλικά τους και τους τρόπους παρασκευής τους. Παρασκευάσαμε ηλεκτροχημικές κυψελίδες χρησιμοποιώντας διαφορετικές χρωστικές και αντιηλεκτρόδια. Όλες οι κυψελίδες δοκιμάστηκαν κάτω από διαφορετικές συνθήκες για την εύρεση των παραγόντων που επηρεάζουν την απόδοσή τους. Παράγοντες όπως το πάχος και η τραχύτητα του υμενίου, διαφορετικές χρωστικές και αντιηλεκτρόδια κτλ βελτιστοποιήθηκαν για την αύξηση τησ απόδοσης. Επίσης εξετάστηκε η σταθερότητα των κυψελίδων αυτών με το χρόνο. Τέλος εξετάστηκαν και εξηγήθηκαν οι παράγοντες για τη χαμηλή απόδοση των κυψελίδων. / In this study we make a comprehensive literature review on dye-sensitized nanostructured and organic solar cells, their operating principles, materials as well as their manufacturing methods. We have fabricated dye – sensitized electrochemical solar cells using different dyes and counter electrodes. All solar cells were tested under different conditions in order to find the factors limiting their efficiency. Factors like film thickness and roughness, different dyes and counter electrodes etc were changed in order to improve efficiency. The stability of these solar cells were also evaluated for different time intervals. The efficiency was rather low and the reasons for this are examined and explained thorougηly.

Αντικείμενο της διπλωματικής εργασίας είναι μελέτη της ευαισθητοποίησης από κοινού (co-sensitization) με την χρήση απλών οργανικών χρωστικών με παρόμοιο φάσμα απορρόφησης. Για το λόγο αυτό αναπτύχθηκαν μείγματα διαφόρων χρωστικών ουσιών τα οποία χρησιμοποιήθηκαν για την ευαισθητοποίηση ηλιακών κυψελίδων (DSSCs) με ημιαγωγό νανοδομημένου ZnO. Οι χρωστικές που χρησιμοποιήθηκαν για την ευαισθητοποίηση ήταν απλές οργανικές, όπως η Rose-Bengal, η Rhodamine-B, η Eosin-B, η Coumarin 343 και η Malachite Green. Παρασκευάστηκαν μείγματα δυο και τριών χρωστικών ουσιών με σκοπό την επίτευξη υψηλότερης απόδοσης της ευαισθητοποιημένης ηλιακής κυψελίδας. / In this work we investigate co-sensitization effects by using simple organic dyes with complimentary absorption spectra. A combination of different organic dyes was used in this work to sensitize nanostructured ZnO films for Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) devices. The dyes used to sensitize the films were the simple organic molecules Bengal Rose, Rhodamine B, Eosin B, Coumarin 343 and Malachite Green. Binary and ternary blends of these dyes were used in order to enhance the performance of ZnO DSSCs.

Τα φωτοβολταϊκά στοιχεία με ευαισθητοποίηση χρωστικής (Dye Sensitized Solar Cells, DSSCs) κίνησαν το ενδιαφέρον της επιστημονικής κοινότητας ύστερα από την πρωτότυπη δημοσίευση του 1991 των Grätzel και O' Regan. Προτάθηκαν ως μία φθηνή εναλλακτική λύση σε σύγκριση με τα συμβατικά ηλιακά στοιχεία από άμορφο πυρίτιο (amorphous silicon). Οι κύριοι παράγοντες που οδήγησαν την επιστημονική κοινότητα να στραφεί προς αυτή την κατεύθυνση ήταν η ευκολία σύνθεσης των χρωστικών με σχετικά απλές χημικές διαδικασίες και η λειτουργία των νέων αυτών φωτοβολταϊκών στοιχείων υπό συνθήκες διάχυτου φωτός. Γενικά, ένα τέτοιο φωτοβολταϊκό στοιχείο αποτελείται από μία φωτοάνοδο (photoanode), ένα πορώδες υπόστρωμα από ημιαγώγιμο οξείδιο μετάλλου (metal oxide semiconducting film), μία χρωστική που χρησιμοποιείται ως φωτοευαισθητοποιητής (sensitizer), έναν ηλεκτρολύτη (electrolyte) και ένα αντιηλεκτρόδιο (counter electrode), το οποίο, συνήθως, επικαλύπτεται με ένα λεπτό στρώμα από πλατίνα (Pt). Η κύρια διεργασία που λαμβάνει μέρος σε ένα DSSC, μετά από την απορρόφηση φωτός, είναι μία διεπιφανειακή μεταφορά φορτίου (interfacial electron transfer IET) από την ηλεκτρονιακά διεγερμένη στάθμη της χρωστικής προς τη ζώνη αγωγιμότητας του ημιαγωγού. Η χρονική της διάρκεια είναι της τάξεως των μερικών εκατοντάδων fs και κατατάσσεται στα υπερταχέα φαινόμενα. Ο όρος που έχει επικρατήσει, για τη διεργασία αυτή στα DSSCs, είναι έκχυση ηλεκτρονίων (electron injection) και χρησιμοποιείται στην παρούσα διπλωματική εργασία. Η τεχνική της φασματοσκοπίας φθορισμού χρονικής ανάλυσης με παλμούς διάρκειας μερικών δεκάδων fs, αποτελεί μία από τις πιο αξιόπιστες και άμεσες τεχνικές για την καλύτερη δυνατή καταγραφή υπερταχέων φαινομένων, όπως η έκχυση ηλεκτρονίων. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της έκχυσης ηλεκτρονίων με τη χρήση δύο νέων οργανικών χρωστικών, της μορφής D-π-A, ως φωτοευαισθητοποιητές σε DSSCs με την τεχνική αυτή.Στο πρώτο κεφάλαιο πραγματοποιείται μία γενική επισκόπηση των βασικών αρχών που διέπουν τα φωτοβολταϊκά στοιχεία με ευαισθητοποίηση χρωστικής. Αρχικά, γίνεται αναφορά στα μέρη που αποτελούν ένα τέτοιο φωτοβολταϊκό στοιχείο και ακολούθως στα υλικά και στις διεργασίες οι οποίες συμμετέχουν σε ένα ολοκληρωμένο DSSC.Στο δεύτερο κεφάλαιο επιχειρείται, στο πρώτο σκέλος, μία γενική ανασκόπηση της θεωρίας του Markus για τη μεταφορά των ηλεκτρονίων (Markus Theory). Έπειτα, πραγματοποιείται μία αναλυτική επισκόπηση της δυναμικής και κινηματικής των διεργασιών που συντελούνται στα DSSCs. Συνεχίζοντας στο τρίτο κεφάλαιο, παρουσιάζονται πληροφορίες σχετικές με τα υποστρώματα και τις χρωστικές που χρησιμοποιούνται στα DSSCs. Το κεφάλαιο επικεντρώνεται στην περιγραφή των υποστρωμάτων TiO2 και ΖnO, τα οποία αποτελούν τα κύρια υποστρώματα που χρησιμοποιούνται στα DSSCs. Στο δεύτερο σκέλος του κεφαλαίου, πραγματοποιείται αναφορά στις ιδιότητες που οφείλουν να πληρούν οι χρωστικές, για τη χρήση τους στα DSSCs, καθώς και εκτενής ανασκόπηση των χρωστικών, οι οποίες έχουν χρησιμοποιηθεί, μέχρι σήμερα, ως φωτοευαισθητοποιητές. Στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζονται οι μηχανισμοί που συμμετέχουν κατά την αποδιέγερση ενός οργανικού μορίου και οι χρονικές κλίμακες, που αυτοί εμφανίζονται (διάγραμμα Jablonski). Επίσης, γίνεται αναφορά στις πληροφορίες που εξάγονται από τα φάσματα σταθερής κατάστασης (steady state spectra) και χρονικής ανάλυσης (time-resolved spectra), καθώς και η μεταξύ τους σύγκριση. Στο πέμπτο κεφάλαιο πραγματοποιείται μία αναλυτική περιγραφή της πειραματικής διάταξης, η οποία χρησιμοποιήθηκε για την εξαγωγή των πειραματικών δεδομένων. Τέλος, στα τελευταία δύο κεφάλαια (πέμπτο και έκτο) περιγράφεται, στο πρώτο, ο φωτοφυσικός χαρακτηρισμός των δύο νέων οργανικών χρωστικών, ΜΖ-173 και ΜΖ-175, της δομής D-π-Α, σε διάλυμα THF και σε στερεό υπόστρωμα TiO2 αντίστοιχα, το οποίο χρησιμοποιήθηκε ως το υπόστρωμα προσρόφησης των χρωστικών. Ακολούθως, μελετήθηκε η δυναμική και η απόδοση της έκχυσης των ηλεκτρονίων από τις χρωστικές αυτές προς το ημιαγώγιμο υπόστρωμα TiO2, με χρήση της τεχνικής της φασματοσκοπίας χρονικής ανάλυσης φθορισμού με παλμούς διάρκειας μερικών δεκάδων fs (femtosecond time resolved fluorescence spectroscopy). Ως δείγμα αναφοράς, για την εύρεση της απόδοσης της έκχυσης των ηλεκτρονίων στη ζώνη αγωγιμότητας του ημιαγωγού, χρησιμοποιήθηκε νανοκρυσταλλικό υπόστρωμα Al2O3. Τέλος, πραγματοποιήθηκε η μελέτη της δυναμικής της έκχυσης των ηλεκτρονίων με τη χρήση του μορίου CDCA, ως συνπροσροφητή στην επιφάνεια των υποστρωμάτων TiO2 και Al2O3, μαζί με χρωστική ΜΖ-173, σε διάφορες συγκεντρώσεις. Αυτή η μελέτη έγινε με σκοπό τη μείωση της συσσωμάτωσης των μορίων της χρωστικής, αφού το μόριο CDCA έχει την ιδιότητα, λόγω της δομής του, να κρατά σε απόσταση τα μόρια της χρωστικής. / Dye-sensitized solar cells (DSSCs) have attracted great scientific interest after the first demonstration of Grätzel and O’Regan in 1991. They were proposed as low cost alternatives to the conventional amorphous silicon solar cells. The key factors which led the scientific community to this direction are the simplicity of their fabrication procedures with mild chemical processes and their operation under ambient conditions of diffused light. Generally, a DSSC consists of a photoanode, a nanostructured metal oxide semiconducting film, a dye sensitizer, an electrolyte and a counter electrode which is usually coated with Pt. The fundamental process that takes place in a DSSC, after the absorption of a photon by the dye, is an interfacial electron transfer (IET) from the dye’s electronically excited state to the semiconductor’s conduction band (CB), taking place within a few hundred femtoseconds. The term which is generally used for this process in DSSCs is electron injection. Ultrafast fluorescence upconversion spectroscopy is one of the most precise and direct techniques for the study and interpretation of such phenomena. The main subject of this master thesis is the presentation of two novel synthesized organic dyes with D-π-A structure and their study as photosensitizers for DSSCs. It is focused on the photophycical properties of these two dyes in solution and on titanium dioxide (TiO2) substrate, which is used as the metal oxide semiconducting film, and especially on the dynamics of electron injection process from the dye’s excited state to the conduction band of the TiO2 with the aforementioned technique. Finally, the electron injection dynamics of one of dyes with coadsorption of co-adsorbers also investigated. This type of molecules can decrease the amount of aggregates penetrating among the dye molecules but on the same time they cause a decrease of the total amount of the adsorbed dye molecules.

Σκοπός: 1) Η μελέτη της αναπνευστικής λειτουργίας εργαζόμενων σε αρτοποιεία, όσον αφορά τα αναπνευστικά συμπτώματα τα σχετικά με την εργασία (βήχας, δύσπνοια, ρινίτιδα, πταρμός και επιπεφυκίτιδα) και τους δείκτες πνευμονικής λειτουργίας (FEV1, FVC, λόγος FEV1/FVC, RV, TLC, λόγος RV/TLC). 2) η μελέτη της ανοσολογικής ευαισθητοποίησης των εργαζομένων στα αλλεργιογόνα των διάφορων αλεύρων που χρησιμοποιούνται στην παραγωγή του άρτου. Μελετήθηκαν 103 άτομα που εργάζονταν σε παραδοσιακά αρτοποιεία στην περιοχή της πόλης των Πατρών. Από αυτούς τους εργαζόμενους οι 58 απασχολούνται αποκλειστικά στην παραγωγή του άρτου και οι υπόλοιποι 45 αποκλειστικά στην πώληση του άρτου. Ελέγχθηκε ο επιπολασμός των αναπνευστικών συμπτωμάτων των σχετικών με την εργασία (βήχας, πταρμός, επιπεφυκίτιδα, δύσπνοια και ρινίτιδα) με την χρήση ερωτηματολόγιου και προσωπικής συνέντευξης των δύο ομάδων ελέγχου. Επίσης ελέγχθηκε η πνευμονική λειτουργία των εργαζομένων με την χρήση σπιρομέτρησης και σωματικής πληθυσμογραφίας, με τον υπολογισμό των δεικτών FEV1, FVC, τον λόγο FEV1/FVC , RV, TLC και τον λόγο RV/TLC). Αναζητήθηκε επίσης το ποσοστό αποφρακτικής και περιοριστικής νόσου και στους παραγωγούς και στους πωλητές του άρτου και το ποσοστό ανταπόκρισης στην βρογχοδιαστολή (ενδεικτικό αναστρέψιμης αποφρακτικής νόσου). Τέλος εξετάστηκε ο επιπολασμός της ανοσολογικής ευαισθητοποίησης των εργαζομένων στα αλλεργιογόνα άρτου (σιτάρι, βρώμη, σίκαλη και κριθάρι) με την χρήση της δερματικής δοκιμασίας δια νυγμού (skin prick test) και της ανοσολογικής ευαισθητοποίησης στα κοινά αλλεργιογόνα (γύρη λουλουδιών, ακάρεα σκόνης και επιθήλια γάτας και σκύλου) (ατοπία) Οι εργαζόμενοι που απασχολούνται αποκλειστικά με την παραγωγή του άρτου εμφανίζουν σε ποσοστό 41,37% ένα τουλάχιστον αναπνευστικό σύμπτωμα σχετικό με την εργασία, έναντι 6,6% των εργαζομένων στην πώληση του άρτου. Το πιο συχνό αναπνευστικό σύμπτωμα είναι η ρινίτιδα (σε ποσοστό 24,13% για τους παραγωγούς και 4,4% για τους πωλητές). Για τους παραγωγούς βρέθηκε συσχέτιση μεταξύ των αναπνευστικών συμπτωμάτων σχετικών με την εργασία και της ανοσολογικής ευαισθητοποίησης σε ένα τουλάχιστον αλλεργιογόνο των αρτοποιείων (p<0.01), και της ανοσολογικής ευαισθητοποίησης στο αλεύρι σίτου (p<0.05). Οι τιμές των πνευμονικών δεικτών FEV1, FVC και FEV1/FVC για τους παραγωγούς κατά μέσο όρο είναι 91,62%, 94,53% και 96,78%, ενώ οι αντίστοιχες τιμές για τους πωλητές είναι 101,69%, 99,93% και 101,56%. Το ποσοστό αποφρακτικής νόσου μεταξύ των παραγωγών είναι 12,06%, ενώ το 20,68% παρουσιάζει ανταπόκριση στη βρογχοδιαστολή>12% (ενδεικτικό αναστρέψιμης αποφρακτικής νόσου-άσθμα). Το ποσοστό περιοριστικής νόσου είναι παρόμοιο για τις δυο ομάδες (12.06% για τους παραγωγούς και 11,1% για τους πωλητές ). Τέλος το 22,41% των παραγωγών άρτου εμφανίζει ευαισθητοποίηση σε ένα τουλάχιστον αλλεργιογόνο του άρτου, έναντι 4,4% των εργαζομένων στην πώληση του άρτου με καθοριστικό παράγοντα την ύπαρξη ατοπίας.(OR=15, 12, p<0.01). Το 17,24% των εργαζομένων στην παραγωγή του άρτου εμφανίζει ευαισθητοποίηση στο αλεύρι σίτου, ενώ μόνο το 2,2% των πωλητών εμφανίζει κάτι ανάλογο με την ατοπία επίσης να συντελεί σημαντικό ρόλο(OR=8.8, p<0.01) Οι εργαζόμενοι στην παραγωγή του άρτου παρουσιάζουν πιο συχνά αναπνευστικά συμπτώματα σχετικά με την εργασία ανοσολογικής προέλευσης, χαμηλότερες τιμές στους δείκτες πνευμονικής λειτουργίας που υποδηλώνουν αποφρακτική νόσο και σε μεγαλύτερο ποσοστό ανοσολογική ευαισθητοποίηση στο αλεύρι σίτου από τους πωλητές άρτου. Σημαντικό ρόλο πιθανόν να παίζει η αυξημένη έκθεση στη συγκέντρωση σκόνης αλευριού στην οποία εκτίθενται οι εργαζόμενοι στην παραγωγή του άρτου σε σχέση με τους πωλητές του άρτου. / Aim: 1) The study of the respiratory function of people working in bakeries, concerning the respiratory symptoms which are related to the work (cough, dyspnoea, rhinitis, sneezing and conjunctivitis) and the indexes of lung function (FEV1, FVC, ratio FEV1/FVC, RV, TLC, ratio RV/TLC). 2) The study of the immunologic sensitization of the people working in the allergies of different flours which are used in bread production. People working in traditional bakeries (103 people) in the area of the town of Patras were studied. Fifty eight of them were working exclusively in the bread production and forty five were working exclusively in the bread sale. The prevalence of the respiratory symptoms, related to the work (cough, sneezing, conjunctivitis, dyspnoea and rhinitis) was examined using a questionnaire and a personal interview of both groups being under examination. The lung function of the employees was also checked using a spirometry and body phlethysmography, calculating the indexes FEV1, FVC, the ratio FEV1/FVC, RV, TLC and the ratio RV/TLC). The percentage of the obstructive and the restrictive impairment both in the bread producers and sellers was also searched as well as the percentage of response in the bronchodilation (indication of inverted obstructive impairment). Finally the prevalence of the immunologic sensitization of people working in the allergies of flours (wheat, oats, rye and barley) was examined using the skin prick test and the immunologic sensitization in common allergies (pollen, house dust mite and animal dander). The people working exclusively in the bread production present at least one respiratory symptom related to their work in a percentage of 41.37%, versus the people working in bread sale with a percentage of 6.6%. The most often respiratory symptom is rhinitis (a 24.13% of bread producers and a 4.4% of bread sellers). There was a connection, for the bread producers, among the respiratory symptoms related to the work and the immunologic sensitization in at least one allergy of bakeries (p<0.01), and the immunologic sensitization in the wheat flour (p<0.05). The rates of the lung ratios FEV1, FVC and FEV1/FVC are 91.62%, 94.53% and 96.78% on the average for the bread producers, versus the equivalent rates which are 101.69%, 99.93% and 101.56% for the bread sellers. The percentage of obstructive impairment among the bread producers is 12.06%, while a 20.68% present a response in the bronchodilation >12% (indication of inverted obstructive impairment – asthma), and while the percentage of restrictive impairment is similar in both groups (12.06% for bread producers and 11.1% for bread sellers). Finally a 22.41% of the bread producers present sensitization in at least one of the allergies of flour, versus a 4.4% of the bread sellers with a defining factor the existence of atopy. (OR=15, 12, p<0.01). A 17.24% of bread producers present a sensitization in wheat flour, versus a 2.2% of the bread sellers who present something equivalent, with atopy having an important part (OR=8.8, p<0.01). The bread producers present more often respiratory symptoms of immunologic origin connected to the work, lower rates in the ratios of lung function which indicate obstructive illness and a higher percentage of immunologic sensitization to wheat flour versus the bread sellers. The increased exposure in the concentration of wheat dust, that the bread producers versus the bread sellers are exposed, is possible of important part.