Το δέρμα λειτουργεί σαν μηχανικός φραγμός ενάντια σε ένα εχθρικό περιβάλλον. Παράλληλα λειτουργεί ως ένα ανοσολογικό εμπόδιο, το οποίο είναι πλούσιο σε αντιγονοπαρουσιαστικά κύτταρα, όπως τα κύτταρα Langerhans. Αν και είναι γενικά παραδεκτό ότι το δέρμα δεν είναι περατό από μεγαλομοριακές ουσίες, και συνεπώς δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως οδός χορήγησης αντιγόνων, πρόσφατες μελέτες έδειξαν ότι το δέρμα μπορεί να αποτελέσει οδό για τη χορήγηση αντιγόνων. Συγκεκριμένα έδειξαν ότι η διαδερμική χορήγηση ενός αντιγόνου μαζί με την τοξίνη της χολέρας ως ανοσοενισχυτικό επάγει ικανοποιητική ανοσοαπόκριση έναντι του αντιγόνου. Επιπρόσθετα, η διαδερμική χορήγηση της τοξίνης της χολέρας δεν εμφανίζει τοξικότητα όπως με άλλες οδούς χορήγησης. Η υποδόρια χορήγηση αντιγόνων εγκλεισμένων σε PLA και PLGA μικροσφαίρες και νανοσφαίρες έχει ευρεθεί ότι επάγει ισχυρή και μακράς διάρκειας ανοσοαπόκριση. Μέχρι σήμερα δεν έχει μελετηθεί η δυνατότητα διαδερμικής χορήγησης αντιγόνων εγκλεισμένων σε πολυμερικά νανοσωματίδια. Έτσι, στην παρούσα μελέτη μελετήθηκε η ανοσοαπόκριση που λαμβάνεται μετά την διαδερμική χορήγηση οβαλβουμίνης (OVA) εγκλεισμένης σε νανοσφαίρες πολύ (γαλακτικού οξέως) (PLA) σε BALB/c μύες με ή χωρίς την συγχορήγηση ανοσοενισχυτικού, της τοξίνης της χολέρας (CT). Επίσης διερευνήθηκε ο πιθανός μηχανισμός εισόδου των νανοσφαιρών στο άθικτο δέρμα των μυών. Για τη παρούσα μελέτη πραγματοποιήθηκε σε πρώτο στάδιο σύνθεση πολύ (γαλακτικού οξέως) (PLA) το οποίο χαρακτηρίστηκε ως προς το μοριακό του βάρος και ως προς την καθαρότητα του. Επίσης νανοσφαίρες PLA με ενκαψακιωμένη οβαλβουμίνη παρασκευάστηκαν με την μέθοδο του διπλού γαλακτώματος και χαρακτηρίσθηκαν. Στην συνέχεια μελετήθηκε η ικανότητα των νανοσφαιρών να εισχωρούν στο δέρμα μυών μετά από εφαρμογή τους σε περιοχή της πλάτης των μυών από την οποία είχαν απομακρυνθεί οι τρίχες με ξύρισμα. Για αυτή την μελέτη χρησιμοποιήθηκαν αρχικά κενές νανοσφαίρες φθορίζοντος πολυμερούς PLA-pyren-butanol (μονο-επισημασμένες) και νανοσφαίρες φθορίζοντος πολυμερούς PLA-pyren-butanol με ενκαψακιωμένη ροδαμίνη (διπλά-επισημασμένες). Με την βοήθεια φθορίζοντος μικροσκοπίου παρατηρήθηκε ότι οι νανοσφαίρες έχουν εισχωρήσει στις εσωτερικές στοιβάδες του ιστού, σε στοιβάδες αρκετά πιο βαθιά από την κερατίνη στοιβάδα. Στην συνέχεια διερευνήθηκε η οδός εισόδου νανοσφαιρών επισημασμένων με φθορίζουσα αλβουμίνη (FITC-albumin) στο δέρμα χρησιμοποιώντας συνεστιακό μικροσκόπιο σάρωσης (confocal laser microscopy). Παρατηρήθηκε ότι οι νανοσφαίρες εμφανίστηκαν ικανές να διεισδύουν στο εσωτερικό του δέρματος μέσω των θυλάκων των τριχών του ιστού ενώ δεν παρατηρήθηκε άλλη οδός εισόδου των νανοσφαιρών στο εσωτερικό του δέρματος Για την ανίχνευση της ειδικής ανοσοαπόκρισης μελετήθηκαν αντιοροί προς την ολική ΙgG και των ισοτύπων IgG1 και IgG2a έναντι της οβαλβουμίνης. Επίσης πραγματοποιήθηκαν πειράματα σε κυτταρικό επίπεδο στα σπληνοκύτταρα που ελήφθησαν από τους μύες οι οποίοι ανοσοποιήθηκαν διαδερμικά, με την μέτρηση του πολλαπλασιασμού των σπληνοκυττάρων και μετρήθηκαν τα επίπεδα των κυτταροκινών (IL-4, IL-10, IFN-γ και IL-2) στα υπερκείμενα καλλιεργειών των σπληνοκυττάρων κατόπιν in vitro διέγερσης με το αντιγόνο. Στο πρώτο μέρος της μελέτης έγινε διαδερμική χορήγηση (σε ξυρισμένη περιοχή της πλάτης) διαφορετικών μορφών αντιγόνου (ενκαψακιωμένη ή ελεύθερη οβαλβουμίνη και παρουσία ή απουσία ανοσοενισχυτικού). Οι νανοσφαίρες με το αντιγόνο παρουσίασαν παρόμοια επίπεδα ολικών αντισωμάτων IgG με την ελεύθερη οβαλβουμίνη (οβαλβουμίνη σε υδατικό διάλυμα). Επιπρόσθετα, και με τις δύο μορφές χορήγησης του αντιγόνου (διάλυμα και νανοσφαίρες) η συγχορήγηση τοξίνης της χολέρας προκάλεσε αύξηση της παραγωγής αντισωμάτων IgG. Μεγαλύτερη αύξηση παρατηρήθηκε στην περίπτωση των νανοσφαιρών. Τα αποτελέσματα του πειράματος σε κυτταρικό επίπεδο δείχνουν ότι οι νανοσφαίρες με το ενκαψακιωμένο αντιγόνο συν το ανοσοενισχυτικό προκάλεσαν αρκετά υψηλότερες αποκρίσεις IFN-γ σε σύγκριση με όλες τις υπόλοιπες μορφές χορήγησης. Στο δεύτερο μέρος της μελέτης διερευνήθηκε πρωταρχικά η ικανότητα της διαδερμικής χορήγησης ενκαψακιωμένου και μη-ενκαψακιωμένου αντιγόνου (OVA) να επάγει αυξημένη ανοσοαπόκριση μετά από μετέπειτα «πρόκληση» με το αντιγόνο (priming efficiency) και δευτερευόντως η ανοσοαπόκριση που λαμβάνεται με την συνχορήγηση μικρότερης δόσης ανοσοενισχυτικού (50μg τοξίνης της χολέρας ανά μυ). Διαπιστώθηκε ότι η συνχορήγηση έστω και μικρότερης δόσης ανοσοενισχυτικού προκαλεί βελτίωση της ανοσοαπόκρισης σε αντισώματα, ιδιαίτερα στην περίπτωση του ελεύθερου αντιγόνου. Πιο σημαντικό όμως ίσως είναι ότι τα επίπεδα ολικής IgG μετά από υποδόρια χορήγηση 50 μg OVA ανά μυ (δόση «πρόκλησης») σε μύες που είχαν ήδη ανοσοποιηθεί με δύο διαδερμικές δόσεις ενκαψακιωμένης και μη-ενκαψακιωμένης OVA ήταν υψηλότερα (περίπου διπλάσια με όλες τις μορφές χορήγησης) από τα επίπεδα ολικής IgG που λήφθηκαν από μύες που δέχτηκαν μονάχα την υποδόρια δόση με το αντιγόνο. Σε κυτταρικό επίπεδο, οι νανοσφαίρες παρουσίασαν ελαφρώς υψηλότερα επίπεδα παραγωγής IFN-γ και IL-2 από το διάλυμα του αντιγόνου ενώ επέδειξαν παρόμοια επίπεδα IL-4 και IL-10 με το διάλυμα του αντιγόνου. Τα επίπεδα των IFN-γ και IL-2 που μετρήθηκαν για τις νανοσφαίρες με το αντιγόνο συν το ανοσοενισχυτικό ήταν σημαντικά υψηλότερα από όλες τις άλλες μορφές χορήγησης του αντιγόνου. Με βάση τα αποτελέσματα αυτά φαίνεται ότι σε κυτταρικό επίπεδο η διαδερμική χορήγηση του αντιγόνου ενκαψακιωμένου σε PLA νανοσφαίρες πλεονεκτεί της χορήγησης του ελεύθερου αντιγόνου. Τα αυξημένα επίπεδα IFN-γ και IL-2 με την ενκαψακιωμένη μορφή του αντιγόνου είναι πιθανόν να σχετίζονται με αλλαγή της ισορροπίας της ανοσοαπόκρισης προς μία περισσότερο Th1 κατεύθυνση. Οι διαφορές που προκύπτουν στην ανοσογονική συμπεριφορά μεταξύ της ενκαψακιωμένης οβαλβουμίνης στις νανοσφαίρες και της ελεύθερης οβαλβουμίνης μπορεί να οφείλονται στον διαφορετικό τρόπο πρόσληψης και παρουσίασης του αντιγόνου από τα ανοσοπαρουσιαστικά κύτταρα. Η διαδερμική χορήγηση του αντιγόνου ενκαψακιωμένου σε νανοσφαίρες PLA δεν παρείχε σημαντικό πλεονέκτημα όσον αφορά την χυμική ανοσοαπόκριση (παραγωγή αντισωμάτων) σε σύγκριση με την διαδερμική χορήγηση ελεύθερου αντιγόνου. Τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης δείχνουν ότι το σύστημα διαδερμικής χορήγησης του αντιγόνου (η σύνθεση του διαδερμικού «εμβολίου») έχει σημαντική επίδραση στην λαμβανόμενη ανοσοαπόκριση και δικαιολογούν την περαιτέρω μελέτη της χρησιμότητας των PLA νανοσφαιρών στην διαδερμική χορήγηση αντιγόνων. / The skin is part of the epithelial system of the body, which serves as an effective barrier against a potentially hostile environment. As a structural barrier, the skin keeps water and other vital substances in and foreign material out. As an immunological barrier the skin is rich of immunocompetent cells, such as Langerhans cells. Recent studies have demonstrated the potential of skin as a non-invasive route for administering antigens. In the case of protein antigens, the skin barrier limits the penetration of high molecular weight molecules, preventing their use for therapeutic purposes. However, co-administration of proteins with cholera toxin (CT) has been shown to enhance protein-specific antibody responses. Also, CT was not toxic when applied onto bare skin. Using non-invasive routes such as the skin for vaccine delivery could be advantageous for vaccination for several reasons. Subcutaneous delivery of antigen-loaded PLA- and PLGA-microspheres and nanospheres has been found capable of inducing efficient and long-lasting immune responses. In the present study we investigated the immune responses obtained after transcutaneous administration of a model antigen (ovalbumin, OVA) encapsulated in PLA nanospheres. OVA-loaded PLA nanospheres were applied onto bare skin of Balb/c mice in the presence or the absence of CT and the immune responses obtained were compared to those obtained with free OVA (OVA aqueous solution). Also, we investigated the possible route of entry of the nanospheres in the skin. PLA polymer was synthesized by melt polymerization. OVA-loaded nanospheres were prepared by a double emulsion technique. We investigated the ability of nanospheres labeled with one fluorescent dye (1- pyrene-butanol coupled to PLA) and nanospheres labeled with two fluorescent dyes (1-pyrene-butanol/PLA and dextran-rhodamine) to penetrate into the mouse skin using fluorescent microscopy. The results indicated that the nanospheres were capable of entering into the inner layers of the skin. Then, we investigated the possible route of nanospheres entrance into the skin using confocal laser microscopy. The nanopsheres appeared capable to enter the skin only through the duct of the hair follicles. We did not observe other modes of nanospheres entry into the skin in any of the skin samples examined. We proceeded in the evaluation of immune responses elicited after transcutaneous immunization with OVA aqueous solution and OVA-loaded PLA nanospheres. For the evaluation of the immune responses, total IgG, IgG1 and IgG2a levels were measured in anti-serum samples. We also measured the proliferative responses of splenocytes retrieved from the immunized mice and the IFN-γ, IL-2, IL-4 and IL-10 responses in the supernatant of cultured splenocytes after in vitro stimulation with OVA. On the first stage of the study, we transcutaneously immunized mice onto their bare back with OVA in solution or OVA-loaded nanospheres (200 μg OVA per mouse) in the presence or absence of CT (100 μg CT per mouse). The OVA-loaded nanospheres elicited similar total IgG responses with the OVA solution. With both modes of antigen delivery (aqueous solution and nanospheres-entrapped), the coadministration of CT adjuvant increased IgG response, especially that obtained with the OVA-loaded nanospheres. Also, the OVA-loaded nanospheres plus CT exhibited higher IFN-γ responses than the other formulations tested but similar IL-4 and IL-10 responses. On the second stage of the study, we investigated mainly the ability of transcutaneous delivery of OVA-loaded nanospheres and OVA solution to induce an increased immune response after a subcutaneous booster (“challenge”) with the antigen. Also, we investigated the immune responses obtained by transcutaneous immunization with a lower dose of CT. We observed that even a relatively small amount of CT (50 μg per mouse) could augment antibody responses, especially in the case of the free antigen. It is important to note that the IgG responses obtained after subcutaneous booster with OVA (50 μg per mouse) of mice previously primed with 2 transcutaneous doses of the different OVA formulations were significantly higher than the IgG responses obtained by mice which received only the subcutaneous dose of OVA. This would indicate that transcutaneous administration of antigens in the form of aqueous solution or antigen-loaded nanospheres can prime antibody responses (can induce “memory” response). All formulations elicited both IgG1 and IgG2a responses, indicating a balanced type of immune response. The OVA-loaded nanospheres exhibited a little higher IFN-γ and IL-2 responses than the OVA-solution and similar IL-4 and IL-10 responses with the OVA solution. On the other hand, the OVA-loaded nanospheres plus CT induced much higher IFN-γ and IL-2 responses than all other formulations tested. These results indicate that as far as the cellular responses induced by transcutaneous antigen administration is concerned it may be advantageous to deliver the antigen in nanosphere-encapsulated form rather than in free (aqueous solution) form. The increased IFN-γ and IL-2 levels obtained with the encapsulated forms of OVA compared to the soluble forms of OVA may indicate a possibility of altering the balance of immune response towards a Th1-type of response using nanosphere-encapsulated antigens. The differences in the immunogenic behavior between the encapsulated antigen (OVA entrapped in nanospheres) and free antigen (OVA solution) may arise from the facilitated uptake and presentation of the encapsulated antigen by antigen presenting cells. Taking into account that the encapsulation of OVA in the nanospheres was accompanied by a significant (around 30%) reduction of OVA antigenicity, it might be expected that optimized OVA-loaded nanospheres, in which the protein would retain its full antigenic potential, could have resulted to more potent IgG responses than those obtained in this study. The results of the present study reveal that the type of antigen formulation could have a pronounced effect on the immune response obtained after transcutaneous administration of the antigen and justify the further investigation of the possible advantages of using PLA nanospheres as the antigen delivery system in transcutaneous immunization.

The aim of the present thesis is to explore sustainable low cost environmentally friendly composite materials. It is a step by step experimental research. Firstly, taking under consideration the so far commercial available non-organic materials used as reinforcement and the petroleum based resins used as matrices, composite materials were fabricated and mechanically characterized. Different components in micro- and nano- scale were combined. Afterwards, the non-organic materials used as reinforcements were substituted by different types of non conventional natural-based fillers. The fillers (corn starch and olive pit granules) were in powder form, derived from agricultural local resources and additionally flax fabric used to produce laminated composites. All the semi-green epoxy composites were characterized by means of three-point bending testing. Moreover, the manufactured composites were induced in several sources of damage and their residual properties were extensively investigated. More precisely, the effect of the strain-rate and low velocity impact as well as of thermal fatigue, on the mechanical properties of the olive pit and the flax fabric reinforced resin was studied. Since, conventional and semi-green composite materials were fabricated and experimentally investigated, the final objective of the present thesis was to produce novel green composites materials by substituting the petroleum-based epoxy resin with a biodegradable derived from natural resources biopolyester. In order to accomplish this target, polylactic acid (PLA) was combined with olive pits in powder form at different concentrations. Olive pits, is almost unknown non-traditional filler to composites, obtained during the oil extraction process. It is a raw material characterized by its low cost and its abundance, since it consists a waste product of the olive oil industry. In order to successfully accomplish this part of research, experiments were taken place in France at the CMGD (Centre des Matériaux de Grande Diffusion) Institute of the École Nationale Supérieure des Mines d’ Alés, under the guidance of Prof. A. Bergeret within the framework of research cooperation with the main supervisor of this thesis, Prof. G. Papanicolaou. The most important feature of the present green composites is their satisfactory mechanical and thermal performance in combination with their complete biodegradability. The PLA/olive pit composites could be applied to various components with moderate strength such as automotive interiors, interior building applications, durable goods, serviceware and food packaging material The aim of this part of the study was to investigate the effect of three types of olive pit powder at different weights fractions on the physical and mechanical properties of polylactide (PLA) matrix composites. For the preparation of the powder, two different grinding procedures were applied, producing three types of olive pit powder. Various measurements were accomplished to determine characteristics such as the density and the size distribution and the shape of the powder. Different PLA/ olive pits powder composites were manufactured by extrusion and injection molding. A comparative study between the different composites was made in order to investigate the matrix-filler interactions, occurring between the PLA and olive pit granules and their overall physical, mechanical and thermomechanical properties were investigated by means of TGA, FT-IR, DSC, SEM, flexural and uni-axial tensile testing. Finally, theoretical predictive models were applied in most of the composite materials manufactured in the present work. These models making use of minimal number of experimental results can satisfactorily predict the residual properties of damaged materials, irrespectively of the type of the material investigated and the damage source. Namely, the Modulus Predictive Model (ΜPM), the Residual Properties Model (RPM) and the Residual Strength after Impact Model (RSIM), have been successfully applied. A big number of interesting conclusions have been derived from the present work. However, a general conclusion is that a totally green composite with useful properties and applications is a promising target for the humanity and the planet survivability. / Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η κατασκευή και μελέτη συνθέτων υλικών χαμηλού κόστους ενισχυμένων με φυσικά υλικά, φιλικά προς το περιβάλλον. Η επίτευξη αυτού του στόχου πραγματοποιήθηκε σταδιακά. Αρχικά, πραγματοποιήθηκε μια εκτεταμένη μελέτη διαφορετικών συνθέτων υλικών τα οποία ήταν εξ’ ολοκλήρου κατασκευασμένα από ανόργανα και συνθετικά υλικά. Γι’ αυτό το σκοπό κατασκευάστηκαν και μελετήθηκαν οι μηχανικές ιδιότητες συνθέτων υλικών που έχουν ως μήτρα μια εμπορικά διαθέσιμη πετροχημική εποξειδική ρητίνη. Η εποξειδική ρητίνη ενισχύθηκε με ανόργανα υλικά σε μικρο- (συμπαγή και κενά σφαιρίδια γυαλίου) και νανο- (νανοσωλήνες άνθρακα πολλαπλού τοιχώματος) διαστάσεις. Στη συνέχεια, βασιζόμενη στο ήδη υπάρχον επιστημονικό υπόβαθρο, καθώς η μεταπτυχιακή μου εργασία ειδίκευσης ήταν στο ίδιο ερευνητικό πεδίο με το αντικείμενο της διδακτορικής μου διατριβής, γίνεται προσπάθεια περαιτέρω εξέλιξης της έρευνας που σχετίζεται με την μελέτη και κατασκευή συνθέτων φιλικών προς το περιβάλλον. Ως εκ τούτου, το επόμενο στάδιο της πειραματικής μελέτης στα πλαίσια εκπόνησης της διατριβής αυτής, ήταν η κατασκευή και χαρακτηρισμός, ως προς την μηχανική τους συμπεριφορά, συνθέτων υλικών πολυμερικής εποξειδικής μήτρας ενισχυμένης με διαφορετικού τύπου φυσικές ενισχύσεις και περιεκτικότητες. Οι φυσικές ενισχύσεις που επιλέχθηκαν να μελετηθούν ήταν τόσο σε μορφή κόκκων και μικρο-ινών, όσο και σε μορφή υφάσματος. Τα εγκλείσματα που χρησιμοποιήθηκαν ήταν σκόνη από κόκκους ελαιοπυρήνα και σκόνη αμύλου καλαμποκιού. Στα σύνθετα υλικά ενισχυμένα με κόκκους ελαιοπυρήνα, έγινε μελέτη της επίδρασης των διαφορετικών ρυθμών παραμόρφωσης στις μηχανικές τους ιδιότητες, ενώ στα σύνθετα υλικά ενισχυμένα με την σκόνη αμύλου μελετήθηκαν εκτενώς οι στατικές μηχανικές τους ιδιότητες. Επιπλέον, κατασκευάστηκαν πολύστρωτα σύνθετα υλικά χρησιμοποιώντας για τις διάφορες στρώσεις ύφασμα από ίνες λιναριού. Τα πολύστρωτα σύνθετα υλικά χαρακτηρίστηκαν ως προς τις μηχανικές τους ιδιότητες, υποβλήθηκαν σε θερμική κόπωση και υπέστησαν κρούση χαμηλής ενέργεια. Οι εναπομένουσες μηχανικές ιδιότητες των υλικών αυτών μελετήθηκαν τόσο πειραματικά όσο και θεωρητικά. Ο απώτερος στόχος αυτής της διδακτορικής διατριβής ήταν να γίνει η δυνατή η κατασκευή συνθέτων υλικών τα οποία να είναι πλήρως βιοδιασπώμενα και φιλικά προς το περιβάλλον. Για το σκοπό αυτό, το τρίτο και τελευταίο στάδιο της έρευνας που διεξήχθη στα πλαίσια της παρούσας διατριβής, ήταν η κατασκευή εξολοκλήρου φυσικών συνθέτων υλικών έχοντας ως μήτρα ένα βιοδιασπώμενο πολυεστέρα φυτικής προέλευσης, το πολύ (γαλακτικό οξύ), ενισχυμένο με σκόνη από κόκκους ελαιοπυρήνα. Ο ξηρός ελαιοπυρήνας που χρησιμοποιήθηκε, αποτελεί μέρος των αποβλήτων που προκύπτουν από την διαδικασία παραγωγής ελαιολάδου. Ο ελαιοπυρήνας σε αυτή την μορφή έχοντας μηδαμινό κόστος απαντάται σε εξαιρετικά μεγάλες ποσότητες και σε σημαντικό ποσοστό εναποτίθεται στους περιβάλλοντα χώρους των μονάδων παραγωγής του ελαιολάδου. Η ερευνητική εργασία που σχετίζεται με αυτό το αντικείμενο του διδακτορικού έλαβε χώρα στην Γαλλία στο École Nationale Supérieure des Mines d’ Alés, στο ερευνητικό ινστιτούτο CMGD (Centre des Matériaux de Grande Diffusion) υπό την επίβλεψη της καθηγήτριας A. Bergeret, στα πλαίσια ερευνητικής συνεργασίας του επιβλέποντα καθηγητή Γ. Παπανικολάου και της ερευνητικής του ομάδας. Τα πειράματα που διεξήχθησαν στο ερευνητικό ινστιτούτο CMGD, περιελάμβαναν αρχικά την προετοιμασία των κόκκων του ελαιοπυρήνα στην κατάλληλη μορφή για να είναι δυνατή η χρησιμοποίησή τους ως ενισχυτικό υλικό. Έγινε κονιορτοποίηση των κόκκων από την οποία προέκυψαν δύο τύπου σκονών που διέφεραν ως προς την διασπορά του μεγέθους των κόκκων, ενώ μια τρίτη σκόνη ελαιοπυρήνα είχε ήδη προετοιμαστεί με διαφορετική μέθοδο κονιορτοποίησης στο τμήμα Επιστήμης των Υλικών του Πανεπιστήμιου Πατρών. Έγινε εκτενής χαρακτηρισμός των φυσικών και μορφολογικών ιδιοτήτων όλων των σκονών ελαιοπυρήνα που χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή των συνθέτων υλικών με μήτρα το PLA. Προσδιορίστηκαν διαφορετικού τύπου πυκνότητες και η διασπορά του μεγέθους των κόκκων. Έγινε θερμική ανάλυση με δοκιμή θερμοζυγού (TGA), μορφολογικός χαρακτηρισμός με χρήση ηλετρονικού μικροσκοπίου σάρωσης (SEM) καθώς και χαρακτηρισμός με φασματοσκοπία υπερύθρου με μετασχηματισμό Fourier (FT IR) και ακτίνων-Χ. Αφού ολοκληρώθηκε ο χαρακτηρισμός των ιδιοτήτων της ενισχυτικής φάσης, στη συνέχεια κατασκευάστηκαν σύνθετα υλικά μήτρας PLA ενισχυμένα με τους κόκκους ελαιοπυρήνα σε διαφορετικές περιεκτικότητες. Η προετοιμασία των σύνθετων αυτών υλικών πραγματοποιήθηκε σε δύο στάδια. Αρχικά έγινε μια πρώτη μορφοποίηση με εξώθηση (extrusion). Τα σύνθετα υλικά που προέκυψαν από την εξώθηση που ήταν στη μορφή δισκίων (pellets) χαρακτηρίστηκαν και αυτά με διάφορες τεχνικές (WAXD, DSC, TGA). Τα σύνθετα υλικά υπό μορφή δισκίων για να αποκτήσουν την τελική τους μορφή ως δοκίμια κατάλληλα για μηχανικές δοκιμές κατά τα πρότυπα ISO 527, μορφοποιήθηκαν με έγχυση (Injection molding). Τα σύνθετα υλικά στην τελική τους μορφή χαρακτηρίστηκαν με διάφορες τεχνικές (WAXD, DSC, TGA), έγινε χαρακτηρισμός των μηχανικών τους ιδιοτήτων και μορφολογική παρατήρηση των επιφανειών τους ύστερα από την μηχανική τους αστοχία (SEM). Τέλος, σε πολλά από τα σύνθετα υλικά που κατασκευάστηκαν και μελετήθηκαν πειραματικά, εφαρμόστηκαν διαφορετικά ημιεμπειρικά μοντέλα ανάλυσης και πρόβλεψης της μηχανικής τους συμπεριφοράς. Στο κυρίως κείμενο της διδακτορικής διατριβής, περιγράφεται σε ξεχωριστό κεφάλαιο το σύνολο των θεωρητικών μοντέλων που εφαρμόστηκαν στα πειραματικά αποτελέσματα. Στα επιμέρους κεφάλαια που παρουσιάζονται και αναλύονται τα πειραματικά αποτελέσματα, παρατίθενται η σύγκρισή τους με τις αντίστοιχες προβλέψεις που πρόεκυψαν από την εφαρμογή των θεωρητικών μοντέλων. Από τη σύγκριση αυτή παρατηρούμε ότι τα θεωρητικά μοντέλα που εφαρμόστηκαν που είναι το μοντέλο πρόβλεψης του μέτρου ελαστικότητας κοκκωδών υλικών, ΜPM (Modulus Predictive Model), το μοντέλο πρόβλεψης της υποβάθμισης ιδιοτήτων ύστερα από διαφορετικές είδους καταπονήσεις (θερμική κόπωση, κρούση χαμηλής ενέργειας και του ρυθμού παραμόρφωσης σε κάμψη τριών σημείων), RPM (Residual Properties Model) και το μοντέλο πρόβλεψης της υποβάθμισης της αντοχής των υλικών ύστερα από κρούση, Residual Strength after Impact Model (RSIM), έδωσαν ικανοποιητικές προβλέψεις για την μεταβολή των ιδιοτήτων κάνοντας χρήση ελάχιστων μόνο πειραματικών σημείων. Στην παρούσα διατριβή συνδυάστηκαν δύο διαφορετικού τύπου πολυμερικές ρητίνες με πληθώρα ενισχυτικών υλικών για την κατασκευή και μελέτη της μηχανικής τους συμπεριφοράς, τόσο πειραματικά όσο και θεωρητικά με την εφαρμογή ημιεμπειρικών μοντέλων πρόβλεψης και ανάλυσης. Για την κατασκευή των δοκιμίων, ανάλογα με τον τύπο του υλικού της μήτρας και της ενίσχυσης, εφαρμόστηκαν διαφορετικές τεχνικές και σύνθετες πειραματικές διαδικασίες. Ενώ, για την μελέτη των μηχανικών, θερμομηχανικών και μορφολογικών τους ιδιοτήτων εφαρμόστηκε σημαντικός αριθμός διαφορετικών τεχνικών χαρακτηρισμού.