Η παρούσα μελέτη διερευνά τη συμμετοχή της κινάσης της τριφωσφορικής ινοσιτόλης (PI3-kinase) στο σηματοδοτικό μονοπάτι που επάγεται παρουσία μικρομοριακών συγκεντρώσεων καδμίου (Cd 50 μΜ) σε αιμοκύτταρα του μυδιού Μ. galloprovincialis. Η μελέτη πραγματοποιήθηκε με χρήση της ουσίας wortmannin (wort), που αποτελεί αναστολέα της δραστικότητας της PI3-kinase. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, αιμοκύτταρα που επωάστηκαν για 1 ώρα σε διαφορετικές συγκεντρώσεις wortmannin παρουσίασαν σημαντική μείωση της βιωσιμότητάς τους σε συγκεντρώσεις μεγαλύτερες από 50 nM. Επιπρόσθετα, κύτταρα που προ-επωάστηκαν με μη- τοξικές συγκεντρώσεις wortmannin, πριν την έκθεσή τους σε Cd 50 μΜ, παρουσίασαν σημαντική μείωση της ικανότητας του μετάλλου να προκαλεί αύξηση της θνησιμότητας των κυττάρων, παραγωγή σουπεροξειδικών ανιόντων (.O2 -) και νιτρικών οξειδίων (ΝΟ), καθώς και να επάγει την λιπιδική υπεροξείδωση. Παράλληλα, κύτταρα που επωάστηκαν με τον φωρβολεστέρα PMA (10 μg/ml), που αποτελεί σημαντικό αγωνιστή της πρωτεϊνικής κινάσης C (PKC) η οποία ευθύνεται για την επαγωγή της διαδικασίας της αναπνευστικής έκρηξης (παραγωγή .O2 - και ΝΟ, μέσω της ενεργοποίησης της NADPH οξειδάσης και ΝΟ συνθετάσης αντίστοιχα) έδειξαν σημαντική αύξηση των επιπέδων (.O2 -) και ΝΟ, συγκριτικά με τα κύτταρα ελέγχου. Η παρουσία της wortmannin (1 και 50 nM) σε κύτταρα που εκτέθηκαν στον φωρβολεστέρα PMA ανέστειλε σημαντικά της ικανότητα του τελευταίου να προκαλεί αύξηση των επιπέδων ΝΟ, ενώ τα επίπεδα (.O2 -) παρέμειναν υψηλά. Από τα αποτελέσματά μας μπορούμε να συμπεράνουμε ότι η PI3- kinase μπορεί να σχετίζεται με μια PKC-ανεξάρτητη επαγωγή της δραστικότητας της NO συνθετάσης, ενώ η αλληλεπίδρασή της με την PKC φαίνεται να οδηγεί στην επαγωγή της δραστικότητας της NAPDH οξειδάσης. / The involvement of PI3-kinase in cadmium (Cd) mediated oxidative effects on hemocytes of mussel M. galloprovincialis was investigated. According to the results, hemocytes pre-treated for 15 min with non-toxic concentrations of wortmannin (1 and 50 nM, as revealed by neutral red retention assay), a specific PI3-kinase inhibitor, showed a significant attenuation of Cd ability (at concentration of 50 μΜ) to promote cell death, superoxide anions (.O2 -) production, nitric oxide (NO) generation and lipid peroxidation (MDA content) in any case. Furthermore, wort-treated cells showed a significant attenuation of PMA (10 μg/ml) ability to induce NO generation but not .O2 - production. It seems that PI3-kinase in cells faced with pro-oxidants, such as Cd, could lead to a PKC-independent induction of NO synthase activity, while the existence of a cross-linking among PI3-kinase and protein kinase C is seemed fundamental for the regulation of NAPDH oxidase activity, probably through a PKC-dependent signaling pathway.

Οι πολυφαινόλες είναι μια κατηγορία οργανικών χημικών ουσιών, που χαρακτηρίζονται από την παρουσία ενός ή περισσότερων υδροξυλίων, συνδεδεμένων με έναν ή περισσότερους αρωματικούς ή ετεροκυκλικούς δακτυλίους φαινόλης. Το ταννικό οξύ (ΤΑ), μια ειδική εμπορική μορφή της τανίνης, χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανία και αποτελεί μία από τις κυριότερες ουσίες των βιομηχανικών λυμάτων που διοχετεύονται στα υδάτινα οικοσυστήματα και στο έδαφος. Παρόλο το γεγονός ότι οι πολυφαινόλες δρουν αντιοξειδωτικά στα κύτταρα, η ισορροπία μεταξύ της αντιοξειδωτικής και της οξειδωτικής δράσης τους είναι υπό διερεύνηση. Η παρούσα μελέτη διερευνά τις αντιοξειδωτικές και οξειδωτικές επιπτώσεις του ταννικού οξέος σε αιμοκύτταρα του μυδιού Mytilus galloprovincialis, παρουσία τοξικών συγκεντρώσεων καδμίου. Συγκεκριμένα, αιμοκύτταρα που εκτέθηκαν σε διαφορετικές συγκεντρώσεις ΤΑ (1, 10, 20, 40 και 60 μΜ) για 1 h, έδειξαν σημαντική μείωση της βιωσιμότητάς τους, μόνο σε συγκεντρώσεις ΤΑ μεγαλύτερες από 40 μΜ. Παράλληλα, αιμοκύτταρα που εκτέθηκαν σε μικρομοριακές συγκεντρώσεις του μετάλλου (50 και 100 μΜ) έδειξαν σημαντική μείωση της βιωσιμότητάς τους. Προκειμένου να προσδιορίσουμε την αντιοξειδωτική ή οξειδωτική ικανότητα του ΤΑ, αιμοκύτταρα που είχαν προηγουμένως προ-επωαστεί σε διαφορετικές συγκεντρώσεις ΤΑ για 15 min, εκτέθηκαν σε μικρομοριακές συγκεντρώσεις του μετάλλου. Σύμφωνα με τα αποτελέσματά μας, κύτταρα που είχαν προ-επωαστεί σε συγκεντρώσεις ΤΑ 1- 40 μΜ, έδειξαν σημαντική αναστολή των οξειδωτικών επιπτώσεων του μετάλλου (παραγωγή σουπεροξειδικών ανιόντων/∙O2 −, οξειδίων του αζώτου/ ΝΟ, και προϊόντων λιπιδικής υπεροξείδωσης/ επίπεδα μηλονικής διαλδεϋδης), όσο και της ικανότητάς του να μειώνει τη βιωσιμότητα των κυττάρων, συγκριτικά με τις τιμές που μετρήθηκαν σε κύτταρα που εκτέθηκαν μόνο στο μέταλλο. Αντίθετα, σε κύτταρα που προ-επωάστηκαν σε ΤΑ 60 μΜ, πριν την έκθεσή τους στο μέταλλο, το ΤΑ εμφανίστηκε να δρα συνεργατικά με το μέταλλο. Τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης οδηγούν στο συμπέρασμα ότι το ΤΑ σε μικρομοριακές συγκεντρώσεις 1-40 μΜ μπορεί να δράσει ως ένας ισχυρός αντιοξειδωτικός παράγοντας, ενώ σε υψηλότερες συγκεντρώσεις μπορεί να προκαλέσει οξειδωτικές επιπτώσεις, ανάλογες με αυτές που προκύπτουν από ισχυρούς οξειδωτικούς παράγοντες, όπως τα κάδμιο. / Polyphenols are well-known organic substances, mainly characterized by the presence of one or more hydroxyl groups on one or more aromatic or heterocyclic phenol rings. Tannic acid (TA), a specific commercial form of tannin is a natural polyphenol, widely used in food, pharmaceutical, leather and chemical industry. It is one of the main organic compounds of industrial effluents discharged into aquatic ecosystems and soil, causing environmental pollution. Despite the fact that a lot of studies reported that polyphenols could act as antioxidants in different cells, the balance between their antioxidant and pro-oxidant properties remains still unclear. According to the later, the present study investigates the antioxidant and pro-oxidant potency of TA in haemocytes of mussel Mytilus galloprovincialis in the presence or the absence of micromolar concentrations of cadmium (Cd). Specifically, haemocytes exposed to different concentrations of TA (1, 10, 20, 40 and 60 μΜ) for 1 h, showed a significant reduction of their viability, only in concentrations higher than 40 μΜ. Furthermore, cells exposed to micromolar concentrations of Cd (50 and 100 μΜ), showed significantly increased levels of cell death, compared to those observed in control cells. In order to investigate the antioxidant or pro-oxidant ability of TA, haemocytes pre-treated for 15 min with different concentrations of TA were exposed to micromolar concentrations of the metal. According to the results, cells pre-treated with TA 1-40 μΜ, showed a significant attenuation of Cd induced effects, such as the production of superoxide (∙O2 −) and nitric oxides (NO), MDA content as well as cell death, compared to those occurred in the presence of the metal alone. On the contrary, in cells pre-treated with TA 60 μΜ before their exposure to the metal, TA seemed to act synergistically with the metal. The results of the present study could lead to the suggestion that TA in concentrations ranged within 1 and 40 μΜ could act as a major antioxidant factor, whereas in higher concentrations TA could cause oxidant effects, similar with those caused by well-known pro-oxidants, such as cadmium.

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή μελετάται η φωτοκαταλυτική διάσπαση του νερού προς παραγωγή υδρογόνου με χρήση πηγής που προσομοιώνει την ηλιακή ακτινοβολία. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκαν φωτοκαταλύτες είτε θειούχου καδμίου (CdS) σε συνδυασμό με θειούχα και θειώδη άλατα του νατρίου (Na2S-Na2SO3) είτε διοξειδίου του τιτανίου (TiO2) σε συνδυασμό με γλυκερόλη (C3O5(OH)3). Χρησιμοποιώντας φωτοκαταλύτη θειούχου καδμίου (CdS) εξετάστηκε η δυνατότητα παρασκευής σταθερών καταλυτών με i) διαφορετικό διαλύτη, ii) διαφορετικές πρόδρομες ενώσεις, και iii) με σύζευξη του CdS με ημιαγωγούς μεγαλύτερου ενεργειακού χάσματος, το θειούχο ψευδάργυρο (ZnS) ή/και το διοξείδιο του τιτανίου (TiO2), σε διάφορες αναλογίες σύνθεσης. Παρατηρήθηκε ότι η απόδοση του παραγόμενου καταλύτη εξαρτάται από τη μέθοδο παρασκευής του, και βελτιώνεται σημαντικά όταν το CdS συζευχθεί με το ZnS σε αναλογία CdS/ZnS (25-75). Επιπλέον αύξηση του ρυθμού παραγωγής υδρογόνου ελήφθη εναποθέτοντας 0.5% κ.β. Pt στην επιφάνεια του σύνθετου φωτοκαταλύτη CdS/ZnS (25-75). Η σύνθεση του CdS με TiO2 ή με TiO2 και ZnS και ταυτόχρονη εναπόθεση 0.5% κ.β., πλατίνας (0.5% Pt-CdS/TiO2, 0.5% Pt-CdS/ZnS/TiO2), οδηγεί και πάλι σε αύξηση του ρυθμού παραγωγής υδρογόνου χωρίς όμως να παρατηρείται σημαντική διαφοροποίηση σε σχέση με το ρυθμό που ελήφθη με φωτοκαταλύτη 0.5% Pt-CdS/ZnS (25-75). Αντικατάσταση των συμβατικών θυσιαζόμενων ενώσεων (Na2S και Na2SO3) με αιθανόλη (1% κ.ο.), οδήγησε σε μηδενικό καταλυτικό ρυθμό στην περίπτωση των φωτοκαταλυτών 0.5%Pt-CdS/ZnS (25-70) και 0.5%Pt-CdS, ενώ στην περίπτωση των 0.5%Pt CdS/TiO2 (50-50) και 0.5%Pt CdS/ZnS/TiO2 ((25-75):1) ο ρυθμός μειώθηκε σημαντικά. Ταυτόχρονη χρήση θυσιαζόμενων ενώσεων (Na2SO3-Na2S και αιθανόλης) μόνο στην περίπτωση του 0.5% Pt-CdS/ZnS/TiO2 ((25-75):1) οδηγεί σε διαδοχική δράση των δύο θυσιαζόμενων ενώσεων Χρησιμοποιώντας φωτοκαταλύτη διοξειδίου του τιτανίου ενισχυμένο με 0.5% κ.β. πλατίνα (0.5%Pt-TiO2) σε υδατικό αιώρημα παρουσία γλυκερόλης (C3O5(OH)3), πραγματοποιήθηκε συνδυασμός της φωτοκαταλυτικής διάσπασης του νερού και της φωτο-επαγόμενης οξείδωσης της οργανικής ένωσης υπό αναερόβιες συνθήκες. Με τον τρόπο αυτόν, το νερό ανάγεται για την παραγωγή Η2 ενώ η οργανική ένωση, που ενεργεί ως δότης ηλεκτρονίων, οξειδώνεται προς το CO2. Η παρουσία της γλυκερόλης στο διάλυμα οδηγεί παράλληλα σε σημαντική αύξηση του ρυθμού παραγωγής Η2, λόγω της επιπρόσθετης παραγωγής υδρογόνου (additional hydrogen, H2,add.), η οποία προέρχεται από τη διάσπαση της οργανικής ένωσης. Τα συνολικά παραγόμενα ποσά των H2,add. και CO2 έχουν αναλογία μορίων H2,add.:CO2 πρακτικά ίση με 7:3, η οποία αντιστοιχεί στην αντίδραση αναμόρφωσης της γλυκερόλης (C3H8O3 + 3H2O  3CO2 + 7H2). Τα αποτελέσματα που ελήφθησαν από σειρά πειραμάτων που πραγματοποιήθηκαν μεταβάλλοντας τις λειτουργικές παραμέτρους της αντίδρασης αναμόρφωσης της γλυκερόλης, έδειξαν ότι ο ρυθμός παραγωγής υδρογόνου εξαρτάται, κυρίως, από τη συγκέντρωση της γλυκερόλης και, σε μικρότερο βαθμό, από το είδος και τη φόρτιση του μετάλλου, το pH, τη θερμοκρασία του διαλύματος και τη συγκέντρωση του καταλύτη στο αιώρημα. Πιο συγκεκριμένα, η μελέτη της επίδρασης της φύσης του μετάλλου (0,5%κ.β., Pt, Pd, Ru, Rh, Ag), έδειξε ότι ο μέγιστος ρυθμός παραγωγής υδρογόνου λαμβάνεται με χρήση Pt, καθώς η σειρά ενεργότητας των μετάλλων μεταβάλλεται ως εξής, Pt>Pd>Ru>Rh>Ag. Η επίδραση της φόρτισης σε μέταλλο (Pt) στο ρυθμό παραγωγής υδρογόνου, σε ένα εύρος τιμών από 0,05 έως 5% κ.β Pt, έδειξε ότι ο μέγιστος ρυθμός παραγωγής υδρογόνου αυξάνει με αύξηση της φόρτισης σε μέταλλο στην περιοχή 0,05-0,5% κ.β Pt, ενώ για φορτίσεις μεγαλύτερες του 2% κ.β Pt σημειώνεται μείωση του ρυθμού. Η αύξηση της συγκέντρωσης του καταλύτη (0,5%Pt/TiO2) στο αιώρημα από 0,6 g/L έως 2,66 g/L οδηγεί σε σταδιακή αύξηση και τελικά σταθεροποίηση του μέγιστου ρυθμού παραγωγής υδρογόνου. Ο ρυθμός της αντίδρασης αυξάνει σε βασικά διαλύματα, σε σχέση με το ρυθμό που μετρήθηκε σε φυσικό pH, και μειώνεται σε όξινα διαλύματα. Επιπλέον, αύξηση του ρυθμού επιτυγχάνεται με αύξηση της θερμοκρασίας από τους 40oC στους 60oC, ενώ περαιτέρω αύξηση της θερμοκρασίας στους 80oC δεν οδηγεί σε σημαντική μεταβολή του ρυθμού. Η σημαντικότερη παράμετρος που επηρεάζει το ρυθμό παραγωγής υδρογόνου είναι η συγκέντρωση της γλυκερόλης στο αιώρημα. Αύξηση της αρχικής συγκέντρωσης της γλυκερόλης στο αιώρημα από 10-4 έως 100 mol L-1 οδηγεί σε αύξηση του μέγιστου ρυθμού παραγωγής υδρογόνου, το οποίο αυξάνεται μονοτονικά με το λογάριθμο της συγκέντρωσης της γλυκερόλης έως και δύο τάξεις μεγέθους. Αντίστοιχα πειράματα επίδρασης της συγκέντρωσης της γλυκερόλης και της μάζας του φωτοκαταλύτη στο αιώρημα, όπως και της % φόρτισης της πλατίνας στην επιφάνεια του 0,5%Pt/TiO2, πραγματοποιήθηκαν σε ξεχωριστό αντιδραστήρα. Ο αντιδραστήρας αυτός περιέχει εσωτερικά λαμπτήρα ισχύος 4W, ο οποίος προσομοιώνει την υπεριώδη ακτινοβολία και εκπέμπει φωτόνια στα 365nm. Σε κάθε περίπτωση, τα αποτελέσματα είναι ποιοτικά όμοια με αυτά που ελήφθησαν με ορατή ακτινοβολία. Αξίζει να σημειωθεί ότι με χρήση υπεριώδους ακτινοβολίας λαμβάνονται μεγαλύτεροι καταλυτικοί ρυθμοί σε σχέση με αυτούς που ελήφθησαν με ορατή ακτινοβολία. Τα αποτελέσματα πειραμάτων που πραγματοποιήθηκαν για τον προσδιορισμό των ενδιάμεσων και τελικών προϊόντων (αέριων ή/και υγρών) της αντίδραση αναμόρφωσης της γλυκερόλης υδατικού αιωρήματος συγκέντρωσης 17 mM, έδειξαν ότι κύριο ενδιάμεσο προϊόν της αντίδρασης είναι η μεθανόλη, ενώ ταυτόχρονα ανιχνεύθηκαν σημαντικά μικρότερες ποσότητες οξικού οξέος. Ως τελικά προϊόντα ανιχνεύθηκαν μόνο Η2 και CO2, τα οποία ποσοτικά βρίσκονται σε πλήρη συμφωνία με αυτά που αναμένονται από τη στοιχειομετρία της αντίδρασης. Μελέτη πραγματοποιήθηκε για τη διερεύνηση της μη στοιχειομετρικής έκλυσης οξυγόνου απουσία και παρουσία γλυκερόλης συγκέντρωσης 0.0-1.36 mM. Τα αποτελέσματα οδηγούν στο συμπέρασμα ότι το φωτοπαραγόμενο οξυγόνο είτε παραμένει δεσμευμένο στην επιφάνεια του φωτοκαταλύτη με τη μορφή περοξοτιτανικών συμπλόκων ή οξειδίων του τιτανίου, είτε απελευθερώνεται στο διάλυμα με τη μορφή Η2Ο2. Σε όλες τις περιπτώσεις η ποσότητα των υπεροξειδικών ειδών στην επιφάνεια του φωτοκαταλύτη τείνει προς μια οριακή τιμή (~20 μmol), η οποία πιθανότατα αντιστοιχεί στη μέγιστη δυνατή κάλυψη του TiO2 με υπεροξειδικά είδη. Ποιοτικά όμοια αποτελέσματα ελήφθησαν και από αντίστοιχα πειράματα που έγιναν με χρήση γλυκόζης συγκέντρωσης 0.0-0.417mM. Η κβαντική απόδοση (quantum yield) των φωτο-επαγόμενων αντιδράσεων αναμόρφωσης μετρήθηκε σε ξεχωριστό φωτοαντιδραστηρα με χρήση λαμπτήρα “black light” που εκπέμπει στα 365 nm. Διαπιστώθηκε ότι κβαντική απόδοση από 1,8% που ελήφθη για το καθαρό νερό, αυξάνεται σε 70%, με αιώρημα γλυκερόλης συγκέντρωσης 1Μ. Τα αποτελέσματα της παρούσας διδακτορικής διατριβής μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αποικοδόμηση ρύπων σε θερμοκρασία δωματίου και ατμοσφαιρική πίεση, με ταυτόχρονη παραγωγή υδρογόνου έχοντας υψηλή απόδοση. / In the present study a detailed investigation has been carried out in an attempt to obtain photocatalytic hydrogen production with simulated the solar irradiation. The employed photocatalysts were either cadmium sulfide (CdS) in the presence of sodium sulfide and sulfide salts (Na2S-Na2SO3) or titanium dioxide (TiO2) in the presence of glycerol (C3O5(OH)3). Using cadmium sulfide (CdS) as phototcatalyst, the possibility of producing stabilized photocatalysts was investigated with i) various solvents, ii) various precursors and iii) combined with wide band gap photocatalysts, like zinc sulphide (ZnS) or/and titanium dioxide (TiO2), with different ratio. Results revealed that CdS preparation process significantly influences the photocatalytic effectiveness and increase the hydrogen production. Increase in hydrogen production can be achieved by coupling CdS with ZnS in a ratio of CdS/ZnS (25-75). A further increase in the rate of hydrogen production was observed by dispersion of Pt (0.5 wt %) in the surface of the compined photocatalyst, CdS/ZnS (25-75). Additionally, as experimental results indicated, increase in hydrogen production can be achieved by coupling CdS with TiO2 (0.5% Pt-CdS/TiO2) or alternatively by mixing CdS with TiO2 and ZnS (0.5% Pt-CdS/ZnS/TiO2). In both cases, the obtained rates of hydrogen production were not much different with that obtained with the use of 0.5% Pt-CdS/ZnS (25-75). Replacing the conventional sacrificial agents (Na2S-Na2SO3) with ethanol (1% v/v), the rates of hydrogen production became zero, in the case of photocatalysts 0.5%Pt-CdS/ZnS (25-70) and 0.5%Pt-CdS or significantly decreased, in the case of photocatalysts 0.5%Pt CdS/TiO2 (50-50) and 0.5%Pt CdS/ZnS/TiO2 ((25-75):1). Simultaneous use of sacrificial agents with 1% v/v ethanol (Na2SO3-Na2S and 1% ethanol), results in successive action of the two sacrificial agents, only for the case of 0.5%Pt CdS/ZnS/TiO2 ((25-75):1). Using titanium dioxide (TiO2), as phototcatalyst in the presence of glycerol (C3O5(OH)3), resulted both in photocatalytic splitting of water and light-induced oxidation of organic substrates into a single process, that takes place at ambient conditions in the absence of gas-phase oxygen. According to the proposed mechanism, the water is reduced to hydrogen, while the organic compound acts as electron donor and gradually oxidized towards to carbon dioxide (CO2). Irradiation of aqueous glycerol, results in notably strong evolution of H2, because of the additional production of hydrogen (additional hydrogen, H2, add.), which comes from the splitting of glycerol. The total amounts of H2,add. and CO2 are practically equal to the molar ratio H2,add..:CO2 7:3, which corresponds in the reaction of reforming (C3H8O3 + 3H2O  3CO2 + 7H2). The results of experiments were conducted in order to investigate the effects of operating parameters on the rate of hydrogen production, showed that the rate of hydrogen production depends strongly on glycerol concentration and, to a lesser extent, on the kind of metal loading, on solution pH and temperature and the concentration of photocatalyst in solution. Specifically, experiments of the effectiveness of the nature of the dispersed metal on catalytic performance showed that the maximum rate of hydrogen production is obtained with the use of Pt, as efficiency of the metal doped TiO2 is in the order of Pt > Pd > Ru >Rh >Ag. The effect of metal loading (Pt) on the reaction rate has been investigated in the range of 0.0-5.0 wt.%, and showed that the maximum rate of hydrogen production increased with increasing Pt loading from 0.05 to 0.5 wt% but decreased for load greater than 2% wt. Pt. Increase the catalyst concentration (0,5%Pt/TiO2) in the solution in the range of 0,6 g/L until 2,66 g/L leads to progressive increase on the reaction rate, which is finally stabilized on the biggest rate of hydrogen production. The rate of hydrogen evolution is higher at neutral or basic solutions, compared to acidic solutions and increased with increasing temperature from 40oC to 60-80oC (Fig. 3). Further increase of solution temperature up to 80oC did not induce significant changes on the rate. The most important parameter, which mainly determines the rate of hydrogen production, is glycerol concentration (C) in solution. In particular, increasing the glycerol concentration (C) in solution, in the range of 10-4 until 100 mol L-1, results in a linear increase of the maximum rate of hydrogen production with logCglyc. The maximum rate increased about two orders of magnitude with increase of Cglyc from zero to 1M. Corresponding experiments of effect of glycerol, photocatalyst concentration in the suspension and % Pt loading in the surface of 0.5%Pt/TiO2 were conducted in separate reactor. The photo-reactor includes the lamp, which simulates UV irradiation emitting at 365 nm. In all cases, the results were qualitatively similar with those obtained with the use of UV-Vis irradiation. The only difference was that with UV irradiation bigger rates of hydrogen production are obtained. Experiments designed with the purpose to define the formation of reaction’s intermediates and final products (gas or/and liquid), in glycerol solution concentration 17 mM, indicated that methanol is the main reaction intermediate, small amounts of acetic was also detected in the liquid phase. The final products were only H2 and CO2, which are in great agreement with those predicted from the stoichiometry of the reforming reaction. The investigation of slurries for the non-stoichiometric oxygen production, in the presence or in the absent of glycerol (concentration 0.0-1.36 mM), indicated that photogenerated oxygen is bound at the catalyst surface as peroxotitanate complexes or titanoxide, or is released in the solution as Η2Ο2. In all cases, the quantity of peroxide species at the catalyst’s surface tends to a marginal value (~20 μmol), which corresponds to the possibility of maximum cover of TiO2. Qualitatively similar results were obtained with the use of glucose slurries in concentration 0.0-0.417mM. The quantum yield (QY) of hydrogen evolution was measured in the photoreactor with the UV lamp emitting at 365 nm. It is observed that quantum yield increased from 1.8%, for pure water to 70%, for glycerol solution concentration 1M. The results of my thesis can be used for waste degradation in ambient conditions with simultaneous production of hydrogen and high efficiency.

Σκοπός της μελέτης ήταν ο ποσοτικός προσδιορισμός των ιχνοστοιχείων βαρέων μετάλλων του ψευδαργύρου, καδμίου και χαλκού στο υδατοειδές υγρό ασθενών με ψευδοαποφολίδωση και η μέτρηση του δυναμικού οξειδοαναγωγής στο υδατοειδές αυτών των ασθενών. Υλικό και μέθοδοι: Δείγματα υδατοειδούς υγρού ελήφθησαν κατά την εγχείρηση καταρράκτη από 14 ασθενείς με PEX σύνδρομο (7 άνδρες και 7 γυναίκες) και 21 ασθενείς με καταρράκτη αλλά χωρίς PEX (9 άνδρες και 12 γυναίκες). Τα δείγματα διατηρήθηκαν στους -24C μέχρι την ανάλυση. Τα επίπεδα των τριών μετάλλων και στις δύο ομάδες προσδιορίστηκαν, για πρώτη φορά στην Οφθαλμολογία, με τη μέθοδο της βολταμετρίας με χρήση ηλεκτροδίων υαλώδους γραφίτη με υμένιο υδραργύρου, ενδεικτικού ηλεκτροδίου λευκόχρυσου και αναφοράς Ag/AgCl. Εφαρμόσθηκε η τεχνική της ανοδικής βολταμετρίας απογύμνωσης με τετραγωνικούς παλμούς και έγινε σύγκριση των τιμών ανάμεσα στις δύο ομάδες. Η στατιστική επεξεργασία των αποτελεσμάτων έγινε με το Mann-Whitney test (p<0.05) Στη συνέχεια, κατά τον ίδιο τρόπο, δείγματα υδατοειδούς ελήφθησαν από 13 ασθενείς με PEX (7 άνδρες/6 γυναίκες) και 22 ασθενείς χωρίς PEX (7 άνδρες/15 γυναίκες). Η μέτρηση του δυναμικού οξειδοαναγωγής γινόταν αμέσως μετά την απόκτηση του κάθε δείγματος και για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά στην Οφθαλμολογία, ένα μικροηλεκτρόδιο λευκοχρύσου μαζί με ένα ενσωματωμένο ηλεκτρόδιο αναφοράς Ag/AgCl/KCl. Η στατιστική ανάλυση των αποτελεσμάτων έγινε με το t-test για ανεξάρτητα δείγματα (p<0.05). Αποτελέσματα: O Cu βρέθηκε στατιστικά σημαντικά χαμηλότερος στην PEX ομάδα σε σχέση με τη φυσιολογική ομάδα (p<0.05), ενώ ο Zn και το Cd δεν παρουσίασαν καμία συσχέτιση στο υδατοειδές υγρό ασθενών με ψευδοαποφολίδωση. Το δυναμικό οξειδοαναγωγής ήταν στατιστικά σημαντικά υψηλότερο στο υδατοειδές των ασθενών με PEX σύνδρομο. Συμπεράσματα: Στην παρούσα εργασία εφαρμόζεται για πρώτη φορά, η ανοδική βολταμετρία απογύμνωσης για τον προσδιορισμό στο υδατοειδές υγρό του Zn, Cd και Cu και η μέτρηση του δυναμικού οξειδοαναγωγής στο υδατοειδές. Τόσο τα στατιστικώς σημαντικά χαμηλότερα επίπεδα Cu στο υδατοειδές ασθενών με PEX, όσο και το υψηλότερο δυναμικό οξειδοαναγωγής στο υδατοειδές αυτών των ασθενών ενισχύουν την παθογενετική θεωρία του οξειδωτικού στρες του PEX συνδρόμου. / To determine the Zn, Cd and Cu concentrations in aqueous humor of patients with PEX syndrome and to evaluate the overall oxidative status of the aqueous in this group by measuring the reduction-oxidation (redox) potential in the aqueous samples. Material and methods: Samples from aqueous humor were collected during cataract extraction from 14 patients with PEX syndrome (7 male/7 female) and 21 patients without PEX (9 male/12 female). All samples were stored in -24C until analyzed. The levels of selected trace elements in both groups were assayed for the first time in the field of Ophthalmology, with anodic stripping voltammetry, using the square wave differential pulse technique. In this analytical procedure a glassy carbon mercury film electrode, a platinum indicator and a reference Ag/AgCl electrode were used. Finally the metal levels in all samples were compared between the two groups using the Mann-Whitney test (p<0.05). Similarly, samples were collected during cataract extraction from 13 patients (7 male/6 female) with PEX syndrome and 22 normal patients (7 male/15 female). A platinum electrode together with a reference electrode Ag/AgCl/KCl was used for the first time in Ophthalmology, for the measurement of the apparent redox potential in the aqueous humor. The independent samples t-test was used to compare aqueous redox potential between the study and control group. Statistical significance was set at 0.05. Results: Cu was found significantly lower in the PEX than in the control group (p<0.05), whereas Zn and Cd had no statistical differences between the two groups. The redox potential was found significantly higher in patients with PEX syndrome than in normal patients (p<0.05). Conclusions: In the present study we represent the first successful application of ASV in eye research for the determination of aqueous Zn, Cd and Cu concentrations and the meauserment of aqueous redox potential. The significantly lower Cu concentrations and the higher redox potential in aqeous humor of PEX syndrome support the role of increased oxidative stress in the development of PEX.

Εξαιτίας των πολλών εφαρμογών του καδμίου στη βιομηχανία αλλά και των ταυτόχρονα τοξικών ιδιοτήτων του στα έμβια όντα, η απομάκρυνση του Cd(II) από υδατικά απόβλητα είναι σήμερα ένα ενδιαφέρον θέμα έρευνας στην Περιβαλλοντική Χημεία. Η υγρή εκχύλιση (εκχύλιση με διαλύτη) είναι μια αποτελεσματική μέθοδος για την απομάκρυνση του Cd(II) από διαλύματα που περιέχουν ιόντα χλωριδίων, θειικά ή φωσφορικά διαλύματα. Κατά την υγρή εκχύλιση το μεταλλοϊόν συμπλοκοποιείται με έναν οργανικό υποκαταστάτη σχηματίζοντας ένα χημικό είδος που μεταφέρεται από την υδατική στην οργανική φάση σε ένα διφασικό σύστημα. Αναφέρθηκε πρόσφατα ότι το κάδμιο(II) μπορεί να εκχυλιστεί από μέσα που περιέχουν ιόντα χλωριδίων ή ιόντα χλωριδίων/νιτρικών χρησιμοποιώντας δύο 2-πυρίδυλο κετονοξίμες, και συγκεκριμένα την 1-(2-πυριδυλο)-δεκατρια-1-όνη οξίμη (2PC12) και την 1-(2-πυριδυλο)-δεκαπεντε-1-όνη (2PC14), ως μέσα εκχύλισης. Ο στόχος αυτής της εργασίας είναι να μοντελοποιήσει την φύση των χημικών ειδών που σχηματίζονται κατα την διαδικασία της υγρής εκχύλισης του Cd(II) χρησιμοποιώντας 2-πυρίδυλο κετονοξίμες ως μέσα εκχύλισης. Έτσι μελετήσαμε τις αντιδράσεις διαφόρων πηγών Cd(II) με 2-πυρίδυλο οξίμες ως υποκαταστάτες (Σχήμα I). Οι υποκαταστάτες που χρησιμοποιήθηκαν ήταν οι 2-πυριδίνη αλδοξίμη (paoH), μέθυλο 2-πυρίδυλο κετονοξίμη (mepaoH), φαίνυλο 2-πυρίδυλο κετονοξίμη (phpaoH) και πυριδινη-2-αμιδοξίμη (ampaoH). Η συστηματική συνθετική μας διερεύνηση οδήγησε στα προϊόντα [CdI2(paoH)2] (1), [Cd(NO3)2(paoH)2] (2), [Cd(NO3)(H2O)(paoH)2](NO3) (3), [Cd(paoH)3](ClO4)2 (4), [Cd(pao)2(paoH)2] (5), [CdI2(mepaoH)2] (6), [Cd(NO3)2(mepaoH)2] (7), [Cd(O2CMe)2(mepaoH)2] (8), [CdCl2(phpaoH)2] (9), [Cd4Br8(phpaoH)4]n (10), [CdI2(phpaoH)2] (11), [Cd(NO3)2(phpaoH)2] (12), [Cd2(Ο2CMe)4(phpaoH)2]n (13), [CdCl2(ampaoH)2] (14), [CdBr2(ampaoH)2] (15), [CdI2(ampaoH)2] (16) και [Cd(NO3)2(ampaoH)2] (17). Οι μοριακές και κρυσταλλικές δομές των συμπλόκων προσδιορίστηκαν με κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ επί μονοκρυστάλλων των ενώσεων (Σχήμα II). Τα σύμπλοκα χαρακτηρίσθηκαν με στοιχειακές αναλύσεις και διάφορες φασματοσκοπικές μεθόδους (IR, Raman, NMR, Φωτοφωταύγεια). Τα φασματοσκοπικά δεδομένα μελετήθηκαν σε σχέση με τις γνωστές δομές των ενώσεων. Tα περισσότερα σύμπλοκα είναι μονοπυρηνικά. Οι ενώσεις 10 και 13 είναι 1D πολυμερή ένταξης. Τα μόρια paoH, mepaoH, phpaoH και ampaoH συμπεριφέρονται ως Ν(πυρίδυλο), Ν(οξιμικό)-διδοντικοί χηλικοί υποκαταστάτες. Τα ιόντα CdII στα σύμπλοκα είναι 6-, 7- και 8-ενταγμένα. Οι κρυσταλλικές δομές των περισσοτέρων συμπλόκων σταθεροποιούνται από δεσμούς Η. Τα περισσότερα σύμπλοκα διασπώνται στο DMSO, όπως προκύπτει από τα 1Η ΝΜR φάσματά τους. Τα σύμπλοκα 9, 14 και 12, 17 μοντελοποιούν τα χημικά είδη [CdCl2(μέσο εκχύλισης)2] και [Cd(NO3)2(μέσο εκχύλισης)2] που έχει προταθεί ότι σχηματίζονται κατά τη διαδικασία της υγρής εκχύλισης του Cd(II) με τη χρησιμοποίηση των 2PC12 και 2PC14 σε διαλύματα χλωριδίων και χλωριδίων/νιτρικών, αντίστοιχα. Με επιφύλαξη προτείνουμε ότι η ικανότητα των 2-πυρίδυλο κετοξιμών να απομακρύνουν Cd(II) από υδατικά απόβλητα οφείλεται στην ισχυρά χηλική φύση των μέσων εκχύλισης. / Because of the wide application of cadmium in various industrial facilities and its simultaneous toxic properties for organisms, the removal of Cd(II) from wastewater is a currently hot topic in environmental chemistry. Solvent extraction is an efficient method from the removal of Cd(II) from chloride, sulfate or phosphate solutions. Solvent extraction occurs when a metal ion is coordinated to an organic ligand to form a species that is transferred from the aqueous to the organic phase in a two-phase system. It has recently been reported that cadmium(II) can be extracted from chloride or chloride/nitrate media using two 2-pyridyl ketoximes, namely 1-(2-pyridyl)-trideca-1-one oxime (2PC12) and 1-(2-pyridyl)-pentadeca-one oxime (2PC14), as extractants and chloroform or hydracarbons as organic solvents [A. Parus, K. Wieszczycka, A. Olszanowski (2011) Hydrometallurgy, 105, 284]. The goal of this work is to model the nature of the chemical species that are formed during the solvent extraction of Cd(II) using 2-pyridyl ketoximes as extractants. Thus, we studied the reactions of various Cd(II) sources with 2-pyridyl oximes as ligands (Scheme I). The ligands used were 2-pyridine aldoxime (paoH), methyl 2-pyridyl ketoxime (mepaoH), phenyl 2-pyridyl ketoxime (phpaoH) and pyridine-2-amidoxime (ampaoH). Our systematic investigations gave the products [CdI2(paoH)2] (1), [Cd(NO3)2(paoH)2] (2), [Cd(NO3)(H2O)(paoH)2](NO3) (3), [Cd(paoH)3](ClO4)2 (4), [Cd(pao)2(paoH)2] (5), [CdI2(mepaoH)2] (6), [Cd(NO3)2(mepaoH)2] (7), [Cd(O2CMe)2(mepaoH)2] (8), [CdCl2(phpaoH)2] (9), [Cd4Br8(phpaoH)4]n (10), [CdI2(phpaoH)2] (11), [Cd(NO3)2(phpaoH)2] (12), [Cd2(Ο2CMe)4(phpaoH)2]n (13), [CdCl2(ampaoH)2] (14), [CdBr2(ampaoH)2] (15), [CdI2(ampaoH)2] (16) and [Cd(NO3)2(ampaoH)2] (17). The molecular and crystal structures of the complexes have been determined by single-crystal, X-ray crystallography (Scheme II). The complexes have been characterized by elemental analyses and various spectroscopic techniques (IR, Raman, NMR, Photoluminescence). The spectroscopic data are discussed in terms of the known structures. Most complexes are mononuclear. Compounds 10 and 13 are 1D coordination polymers. The paoH, mepaoH, phpaoH and ampaoH molecules behave as N(pyridyl), N(oxime)–bidentate chelating ligands. The CdII ions in the complexes are 6-, 7- and 8-coordinate. The crystal structures of most complexes are stabilized by H bonds. Most of the complexes decompose in DMSO, as evidenced by 1H NMR spectroscopy. Complexes 9, 14 and 12, 17 model the chemical species [CdCl2(extractant)2] and [Cd(NO3)2(extractant)2] that have been proposed to form during the solvent extraction of Cd(II) using 2PC12 and 2PC14 in chloride and dilute chloride/concentrated nitrate solutions, respectively. We tentatively propose that the ability of 2-pyridyl ketoximes to remove Cd(II) from wastewater is due to the strongly chelating nature of the extractants.

Ο αρχικός στόχος της εργασίας μας ήταν η παρασκευή ετερομεταλλικών συμπλόκων Cd(II)/Ln(III) [Ln=λανθανίδιο] για να μελετηθούν οι φωτοφυσικές τους ιδιότητες. Διάφορα συστήματα αντιδράσεων Cd(II)/Ln(III)/οργανικός υποκαταστάτης έδωσαν μόνο ομομεταλλικές ενώσεις Cd(II) ή Pr(III).Χρησιμοποιώντας διάφορα αντιδρώντα Cd(II) και Pr(NO3)3∙6H2O, παρασκευάστηκαν τα ακόλουθα σύμπλοκα: [CdCl2(PhpaoH)]n (1), [Cd(O2CMe)2(NH2paoH)2] (2), [Cd(ΝΟ3)2(tzpy)2] (3), [CdI2(tzpy)2] (4), [Pr(ΝΟ3)3(tzpy)2]∙tzpy (5∙tzpy), [Cd4(NO3)4{(py)2C(H)(O)}4] (6) [(py)2C(H)(O)- είναι το ανιόν της δι-2-πυρίδυλο μεθανόλης που σχηματίζεται in-situ από τη μεταλλο-υποβοηθούμενη αναγωγή της (py)2CO με MeOH κάτω από σολβοθερμικές συνθήκες], [Cd(ΝΟ3)2(aphz)2] (7), [CdI2(aphz)2]n (8), [Pr(ΝΟ3)3(aphz)2] (9), [CdI2(bphz)2] (10), [Cd(NO3)2(bzdhz)2] (11). Η αντίδραση του Pr(NO3)3∙6H2O με δύο ισοδύναμα bzdhz σε H2O/Me2CO οδήγησε στην απομόνωση της Ν,Ν’-δι-ισοπροπυλιδενε-βενζίλιο διυδραζόνη (L’). Οι δομές των ενώσεων 1-11 προσδιορίσθηκαν με κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ μονοκρυστάλλου. Όλα τα σύμπλοκα χαρακτηρίσθηκαν με φασματοσκοπία IR, και επιλεγμένες ενώσεις με τεχνικές RAMAN και 1H NMR. Τα φασματοσκοπικά δεδομένα εξετάζονται σε σχέση με τις γνωστές δομές των ενώσεων και των τρόπων ένταξης των υποκαταστατών.Πιστεύουμε ότι τα αποτελέσματα που παρουσιάζονται στη Διπλωματική Εργασία συνιστούν συνεισφορά στη χημεία του καδμίου(ΙΙ) και του πρασεοδυμίου(ΙΙΙ), καθώς επίσης και στη χημεία ένταξης των οργανικών υποκαταστατών. / The original goal of this work was to prepare heterometallic Cd(II)/Ln(III) complexes (Ln=lanthanide) in order to study their photophysical properties. A variety of CdII/PrIII/organic ligand reaction schemes led to only homometallic Cd(II) or Pr(III) complexes.Employing various Cd(II) sources and Pr(NO3)3∙6H2O, as starting materials, the following complexes have been prepared: [CdCl2(PhpaoH)]n (1), [Cd(O2CMe)2(NH2paoH)2] (2), [Cd(ΝΟ3)2(tzpy)2] (3), [CdI2(tzpy)2] (4), [Pr(ΝΟ3)3(tzpy)2]∙tzpy (5∙tzpy), [Cd4(NO3)4{(py)2C(H)(O)}4] (6) [(py)2C(H)(O)- is the anion of di-2-pyridyl methanol formed in-situ by the metal ion-assisted reduction of (py)2CO in MeOH under solvothermal conditions], [Cd(ΝΟ3)2(aphz)2] (7), [CdI2(aphz)2]n (8), [Pr(ΝΟ3)3(aphz)2] (9), [CdI2(bphz)2] (10), [Cd(NO3)2(bzdhz)2] (11). The reaction of Pr(NO3)3∙6H2O and 2 equivalents of bzdhz in H2O/Me2CO led to the isolation of N,N’-di-isopropylidene-benzil dihydrazone (L’). The structures of 1-11 and L’ have been determined by single-crystal X-ray crystallography. All the complexes have been characterized by IR spectroscopy, and selected compounds by RAMAN and 1H NMR techniques. The spectroscopic data are discussed in terms of the known structures and the coordination modes of the ligands.We believe that our results contribute into the chemistry of cadmium(II) and the praseodymium(III), and into the coordination chemistry.