Στον Πατραϊκό κόλπο έχουν γίνει πλήθος ερευνητικών εργασιών με διαφορετικά αντικείμενα. Στη Φυσική Ωκεανογραφία φαίνεται να εμφανίζεται ένα ερευνητικό κενό, που αφορά την προσομοίωση της κυκλοφορίας του νερού στην περιοχή. Το κενό αυτό προσπαθεί να καλύψει η εργασία αυτή, με απώτερο σκοπό την κατανόηση του υδροδυναμικού καθεστώτος της περιοχής μελέτης. Στην εργασία χρησιμοποιούνται όλες οι υφιστάμενες βιβλιογραφικές πηγές και μετρήσεις. Επίσης χρησιμοποιείται το μαθηματικό μοντέλο ΜΙΚΕ21 για την δυσδιάστατη προσομοίωση της κυκλοφορίας του νερού αφού πρώτα προηγήθηκε η βαθμονόμηση του. Το αποτέλεσμα της εργασίας αυτής οδηγεί στην κατανόηση της δυσδιάστατης υδροδυναμικής κυκλοφορίας του νερού, κυρίως στον Πατραϊκό κόλπο αλλά και στο Στενό Ρίου – Αντιρρίου και σε ένα μικρό τμήμα του Κορινθιακού κόλπου. / In the Patras gulf they have become many of inquiring work with different objects. In the Natural Oceanography it appears that is presented an inquiring void that concerns the simulation of circulation of water in the region. This project tries to cover this void, with final aim the comprehension of hydrodynamic arrangement of region of study. In the work are used all the existing bibliographic sources and measurements. Also is used mathematic model MIKE21 for the 2-dimensions simulation of water circulation. The result of this work leads to the comprehension of 2-dimensions hydrodynamic circulation of water, mainly to the Patras gulf but also to the channel Rio-Antirio and to a small part of Corinthian gulf.

Η λιμνοθάλασσα Δράνα βρίσκεται στο ΒΔ τμήμα των εκβολών του ποταμού Έβρου, στο ΝΑ άκρο του νομού Έβρου. Η λιμνοθάλασσα αποξηράνθηκε από τους αγρότες της περιοχής στις 11 Μαίου 1987, γιατί θεωρήθηκε ότι ήταν η αιτία που προκαλούσε την αλάτωση των καλλιεργούμενων εκτάσεων. Η ανάγκη όμως αναβίωσης του βιοτόπου της λιμνοθάλασσας Δράνας οδήγησε τελικά στον επαναπλημμυρισμό της στις 5 Ιουνίου 2004. Η λιμνοθάλασσα καταλαμβάνει σήμερα έκταση περίπου ίση με 4km2 και έχει μέγιστο βάθος 0.9m. Επικοινωνεί με την ανοιχτή θάλασσα μέσω ενός διαύλου πλάτους 5m και μέγιστου βάθους 4m. Λίγους μήνες μετά την αποκατάσταση της ξεκίνησε η μέτρηση των φυσικών παραμέτρων της λιμνοθάλασσας η οποία και κράτησε αρκετούς μήνες, έτσι ώστε να εκτημηθεί η κατάσταση του φυσικού οικοσυστήματος. Mεταξύ άλλων μετρήθηκαν, η ταχύτητα και η διεύθυνση του ανέμου, η στάθμη της θάλασσας, η θερμοκρασία αέρα και νερού, η αλατότητα και η σχετική υγρασία. Στην παρούσα εργασία αναλύθηκαν τα δεδομένα αυτών των μετρήσεων και στην συνέχεια χρησημοποιήθηκαν για την προσομοίωση των υδροδυναμικών παραμέτρων της λιμνοθάλασσας Δράνας. Προσομοιώθηκε λοιπόν η κυκλοφορία της λιμνοθάλασσας, (ταχύτητα και διεύθυνση των ρευμάτων), αλλά και η επιφανειακή κατανομή της θερμοκρασίας και της αλατότητας. Η Δράνα είναι μια λιμνοθάλασσα η οποία χαρακτηρίζεται από υψηλές τιμές αλατότητας (μεγαλύτερες από αυτές της θάλασσας) και η ανανεώση των υδάτων της είναι πολύ αργή. Η ρύθμιση της αλατότητας μπορεί πραγματοποιηθεί με την είσοδο γλυκού νερού από τη Δεκάμετρο και Σαραντάμετρο αποστραγγιστική τάφρο. / The lagoon of Drana is situated in the river Ebros delta. The lagoon was dried at the 11/5/1987 and has flooded again at the 5/6/2004. Drana covers an area equal to 4km2 and it has a maximum depth of 0.9m. The lagoon is connected with the sea through a 4m deep and 5m wide channel. After the flooding of the lagoon the parameters that were measured are: wind speed, wind direction, sea level, air and water temperature, salinity and relative humidity. These measurements were used for the simulation of hydrodynamics (current speed and current direction) of Drana lagoon. Furthermore, were simulated the surface temperature and salinity. Drana is a lagoon with high salinity and short period of water refreshment. The salinity can be controlled by the fresh water inflow from the Sarantametros and Dekametros drainage channels.

Αναφορές για την υποξία ή ακόμη και την ανοξία, υπήρχαν παγκοσμίως σε όλη τη διάρκεια των γεωλογικών ετών. Ωστόσο, η αρνητική τάση της συγκέντρωσης του οξυγόνου στις θάλασσες, που καταγράφεται μετά το 1950, σε συνδυασμό με τις αυξημένες διαστάσεις που λαμβάνει καθημερνά η υποξία, αλλά και τις δυσοίωνες προβλέψεις για ετήσια μελλοντική μείωση των συγκεντρώσεων του οξυγόνου, έχουν οδηγήσει στο χαρακτηρισμό της ως ένα παγκόσμιο πρόβλημα. Ο συνδυασμός φυσικών και ανθρωπογενών διεργασιών, αλλά και οι αρνητικές επιδράσεις του ευτροφισμού, ως αποτέλεσμα της παροχής μεγάλων ποσοτήτων θρεπτικών αλάτων αζώτου και φωσφόρου, σχετίζονται άμεσα με την παγκόσμια αύξηση των υποξικών περιοχών. Ανάμεσα στα πιο επιρρεπή περιβάλλοντα στην εμφάνιση υποξικών/ανοξικών συνθηκών είναι οι ημί-κλειστοι κόλποι. Η επικράτηση ή ακόμη και η εκδήλωση υποξικών συνθηκών σε ένα τέτοιο περιβάλλον, εκτός από την αρνητική επίδραση που έχει στους οργανισμούς και τα ενδιαιτήματά τους, επηρεάζει άμεσα αφενός την τροφική αλυσίδα και αφετέρου τις βιογεωχημικές διεργασίες που λαμβάνουν χώρα στο εσωτερικό του. Ο Αμβρακικός Κόλπος, αποτελεί ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα ημί-κλειστου κόλπου, τύπου φιόρδ, στη Μεσόγειο, εφόσον το μοναδικό σημείο επικοινωνίας του με την ανοιχτή θάλασσα είναι ο στενός δίαυλος του Ακτίου. Παρά τη σημαντικότητα του συγκεκριμένου περιβάλλοντος, η εξέλιξη και η ανάπτυξη του ανθρώπινου παράγοντα, έχουν οδηγήσει το οικοσύστημα του κόλπου σε ιδιαίτερα οριακό σημείο, υποβαθμίζοντας συνεχώς την ποιότητα των υδάτων του. Σκοπό της συγκεκριμένης διδακτορικής διατριβής, αποτέλεσε η παρακολούθηση, κατανόηση και ερμηνεία του τρόπου λειτουργίας ενός Μεσογειακού κλειστού κόλπου, συμπεριλαμβανομένης της υδροδυναμικής κυκλοφορίας και των φυσικοχημικών διεργασιών που λαμβάνουν χώρα στο εσωτερικό του, καθώς επίσης και η ανάδειξη της δυναμικής και του μηχανισμού δημιουργίας της υποξικής/ανοξικής ζώνης που χαρακτηρίζει ένα τέτοιο περιβάλλον. Για την επίτευξη των προαναφερθέντων, πραγματοποιήθηκε συστηματική παρακολούθηση των φυσικοχημικών, ωκεανογραφικών και μετεωρολογικών χαρακτηριστικών του συστήματος του Αμβρακικού, μέσω μιας σειράς εποχιακών και διμηνιαίων δειγματοληψιών, συνολικής διάρκειας δύο ετών. Επιπρόσθετα, για τις ανάγκες της μελέτης της υδροδυναμικής κυκλοφορίας του κόλπου, προσομοιώθηκε η κυκλοφορία του, χρησιμοποιώντας ένα κατάλληλο τρισδιάστατο αριθμητικό ομοίωμα. Η βαθμονόμηση, η επαλήθευση και η προσομοίωση της υδροδυναμικής του Αμβρακικού, πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας δεδομένα, τα οποία και συλλέχθηκαν κατά τη διάρκεια των διετών δειγματοληψιών. Η μόνιμη στρωμάτωση της υδάτινης στήλης του κόλπου, σε όλη τη διάρκεια του έτους, ως αποτέλεσμα της παροχής μεγάλων ποσοτήτων γλυκού νερού επιφανειακά, σε συνδυασμό με τον εμπλουτισμό της υδάτινης στήλης με θρεπτικά στοιχεία, είναι οι σημαντικότερες διεργασίες οι οποίες οδήγησαν στην περεταίρω υποβάθμιση του συστήματος τα τελευταία τριάντα χρόνια. Τα κύρια χαρακτηριστικά αυτής, είναι η επικράτηση πλέον υποξικών συνθηκών στο μεγαλύτερο τμήμα του κόλπου, καθώς επίσης και η εποχιακή εμφάνιση ανοξικών συνθηκών στο βαθύτερο στρώμα της υδάτινης στήλης. Η δυναμική της υποξικής ζώνης, η οποία αναπτύσσεται στο εσωτερικό του κόλπου, εκφράζεται μέσω ενός ιδιαίτερα γνώριμου προτύπου κυρίως σε παρόμοια περιβάλλοντα (τύπου φιόρδ) των Σκανδιναβικών χωρών, ωστόσο, σπάνιου ή ακόμη και πρωτόγνωρου για τα Μεσογειακά δεδομένα. Η εισροή των υδάτων της ανοιχτής θάλασσας, η οποία λαμβάνει χώρα σαν ένα ρεύμα, πυκνού νερού κοντά στο πυθμένα, είναι η κύρια αιτία εμπλουτισμού των βαθύτερων στρωμάτων του κόλπου με οξυγόνο. Το γεγονός αυτό έχει ως αποτέλεσμα η υδάτινη στήλη να οξυγονώνεται από τα βαθύτερα προς τα ρηχότερα τμήματα αυτής και ένα στρώμα νερού υποξικών/ανοξικών συνθηκών να επιπλέει σε ενδιάμεσα βάθη. Η προσομοίωση της ετήσιας υδροδυναμικής κυκλοφορίας του Αμβρακικού, ενός συστήματος με τόσο ιδιαίτερα μορφολογικά και υδρολογικά χαρακτηριστικά, βοήθησε στην κατανόηση και περιγραφή των υδροδυναμικών διεργασιών που λαμβάνουν χώρα ετησίως και ελέγχουν την οξυγόνωση του βαθύτερου τμήματος της υδάτινης στήλης. Ανάμεσα στις πιο σημαντικές συγκαταλέγονται η διαφορά πυκνότητας μεταξύ των υδάτων της ανοιχτής θάλασσας και του βαθύτερου τμήματος του Αμβρακικού, η οποία σε συνδυασμό με την έκταση του πυκνοκλινούς και την παροχή γλυκού νερού από του δύο ποταμούς που εκβάλλουν στο εσωτερικό, ελέγχουν το βάθος της εισροής και κατ’ επέκταση το βαθμό της οξυγόνωσης του βαθύτερου στρώματος του κόλπου. Από την ολοκληρωμένη παρακολούθηση των χημικών χαρακτηριστικών της υδάτινης στήλης, την εκτίμηση της ποιότητας και της τροφικής κατάστασης των υδάτων του Αμβρακικού, προέκυψε στο συμπέρασμα ότι τελικά ο Αμβρακικός, είναι ένα μεσοτροφικό και εποχιακά ευτροφικό περιβάλλον. Ο ευτροφικός χαρακτήρας του κόλπου, χρονικά συνδέεται άμεσα με την περίοδο των μέγιστων παροχών των ποταμών, υποδεικνύοντας την καθοριστική συμβολή τους στην ποιότητα των υδάτων του κόλπου. / Hypoxic or even anoxic references existed globally throughout the geological age. However, the negative trend of the oxygen concentration is recorded after 1950. This, in combination with the increased dimensions that hypoxia is daily receiving and also ominous predictions for the future annual reduction of its concentrations, have led to the characterization as a global problem. The combination of natural and anthropogenic processes and also the negative effects of eutrophication as a result of the enrichment with large amounts of nutrients, such as nitrogen and phosphorus, are directly related to the global increase of hypoxic areas. Among the most prone environments in appearance of hypoxic / anoxic conditions are semi-enclosed bays. The dominance or even the appearance of hypoxic conditions in such an environment, apart from the negative impact that it has on organisms and their habitats, directly affects both the food chain and also the biogeochemical processes that take place inside it. Amvrakikos Gulf, is a characteristic example of semi-enclosed bay, fjord-type, in the Mediterranean Sea, as its only connection with the open sea is the narrow inlet of Aktio. Despite the importance of this environment, the evolution and development of human factors have led the ecosystem of the gulf in particular boundary point, degrading constantly the water quality. The main purpose of this thesis, has been the monitoring, understanding and interpretation the mode of operation of a Mediterranean semi-enclosed bay, including hydrodynamic circulation and physicochemical processes that take place inside, as well as highlighting of dynamic and forming mechanism of hypoxic / anoxic zone which characterizes such an environment. In order the above targets to be achieved, a systematic monitoring of physico-chemical, oceanographic and meteorological characteristics of Amvrakikos Gulf takes place, through a series of seasonal and bimonthly samplings, of two years duration. Additionally, for the purposes of the study of hydrodynamic circulation, an appropriate three-dimensional hydrodynamic model was used. The calibration and verification of the hydrodynamic model and the simulation of the hydrodynamic circulation takes place using data, which were collected during the two-year sampling. The permanent stratification of the water column , throughout the year, as a result of the surface enrichment with large quantities of fresh water ,in combination with the water column' s enrichment with nutrients, are the most important processes which lead to further degradation of the system over the last thirty years. The main characteristics of this degradation are the dominance of hypoxic conditions in the greater part of the gulf, and the seasonal occurrence of anoxic conditions in the deepest layer of the water column. The dynamics of the hypoxic zone, which grows inside the gulf, expressed through a very familiar pattern mainly in similar environments (fjord-type) of the Scandinavian countries, however, it is rare or even unprecedented for the Mediterranean area. The inflow of waters of the open sea, which occurs as a stream of dense water near the bottom, is the main reason of enrichment of the deepest layers of the bay with oxygen. This has resulted in the water column to be oxygenated from its deepest to the shallowest parts and a water layer with hypoxic / anoxic conditions to be floated at intermediate depths. The simulation of the annual hydrodynamic circulation of Amvrakikos Gulf, a system with both morphological and hydrological characteristics, helped the understanding and description of hydrodynamic processes that take place annually and monitor the oxygenation of the deepest parts of the water column. Among the most important processes are included the density difference between the waters of the open sea and the deepest part of Amvrakikos Gulf, which combined with the extent of pycnocline and supply of fresh water from the two rivers that flow inside, control the depth of the input and consequently the degree of oxygenation of the deeper layer of the gulf. The comprehensive monitoring of the chemical characteristics of the water column, the assess of the quality and trophic status of waters of Amvrakikos Gulf have shown that eventually Amvrakikos Gulf is a mesotrophic and seasonally eutrophic environment. The eutrophic character of the gulf, is directly related to the period of maximum discharges of rivers, indicating the vital contribution to the water quality of the bay.

Προσομοίωση της υδάτινης κυκλοφορίας και της θερμοαλατικής συμπεριφοράς της λιμνοθάλασσας Κοτυχιού που βρίσκεται στη δυτική Πελοπόννησο. Το Κοτύχι είναι μια πολύ ρηχή λιμνοθάλασσα (μέσο βάθος 40 εκ) που χρησιμοποιείται σαν ένα φυσικό ιχθυοτροφείο εδώ και αιώνες. Είναι ένας βιότοπος πολύ μεγάλης οικολογικής και οικονομικής αξίας και προστατεύεται από τη διεθνή συνθήκη Ramsar. Δυστυχώς, η λ/θ Κοτυχιού έχει υποβαθμιστεί σημαντικά κατά την διάρκεια των 50 τελευταίων χρόνων εξαιτίας έντονων αγροτικών δραστηριοτήτων στις πλησίον περιοχές, ενώ η κατασκευή του φράγματος του Πηνιού στα τέλη του 60’ προκάλεσε σημαντικές προσχωματικές καταστροφές. Η μοντελοποίηση των φυσικών και οικολογικών διεργασιών στο Κοτύχι θα μπορούσε να αποτελέσει ένα πολή σημαντικό διαχειριστικό εργαλείο στα χέρια των ερευνητών που επιθυμούν να προτείνουν λύσεις σε οικολογικά προβλήματα παρόμοιας φύσης. Πρωταρχικός σκοπός της παρούσας διπλωματικής είναι να στήσει ένα αξιόπιστο υδροδυναμικό μοντέλο μέσα από την επιτυχημένη βαθμονόμηση και επιβεβαίωσή του. Αυτό το μοντέλο θα αποτελέσει τη βάση για προσομοιώσεις της διάχυσης της αλατότητας και της θερμοκρασίας, οι οποίες ομοίως θα λάβουν χώρα. Η βαθμονόμηση του μοντέλου πραγματοποιήθηκε με τη βοήθεια των μετρήσεων τριών μόνιμων σταθμών παρατήρησης (της ΤΕΔΚ Αχαΐας), οι οποίες φιλτραρίστηκαν κατάλληλα. Οι δύο σταθμοί βρίσκονταν στο εσωτερικό της λ/θ και ο τρίτος στο εσοδευτικό στόμιό της. Μετά από την επιτυχή βαθμονόμηση, τα αποτελέσματα του μοντέλου βρίσκονται σε πολύ καλή συμφωνία με τις χωρικές κατανομές που κατασκευάστηκαν με δειγματοληψία πεδίου προηγούμενων ημερών. Έπειτα, μετεωρολογικά και υδροδυναμικά δεδομένα ποικίλων θερινών και χειμερινών περιόδων χρησιμοποιήθηκαν για την πρόβλεψη των υδροδυναμικών και θερμοαλατικών συνθηκών στη λιμνοθάλασσα. Μια εκτεταμένη μελέτη του θερμικού ισοζυγίου μεταξύ νερού και ατμόσφαιρας επίσης έλαβε χώρα με αποτελέσματα που συμφωνούν με τις υπαίθριες μετρήσεις. / Two dimensional modeling methods are applied to simulate the water transport, temperature and salinity in Kotychi Lagoon, Western Peloponnese, Greece. Kotychi is a very shallow lagoon (average depth 40 cm) that is used as a natural fish farm since centuries. It is a biotope of great ecological and financial importance and is protected by the Ramsar International Convention. Unfortunately, it has been severely degraded and transformed during the past 50 years due to agricultural activities in the surrounding areas and watercourse alteration after the construction of Pinios river dam in the late 60’s. Modeling of physical and ecological processes in Kotychi lagoon could be a great managerial tool for researchers who wish to propose solutions at such ecological problems. The main purpose of the present study is to set up a reliable hydrodynamic model, by successfully calibrating and validating it. This model will be the base for simulations of the temperature and salinity dispersions which will also be carried out.The calibration of the model has been performed against the filtered measurements of three tide gauges, two of them located inside the Lagoon and one at its mouth. After calibration, model output shows a very good agreement with a set of data referring to a period of average winds and with spatial distributions created by field measurements at particular days. Meteorological and hydrological data are then used to set up a week long simulations that model the temperature and salinity of various winter and summer periods. An extended study of the water-air heat exchange of the lagoon has also been carried out with success.

Στην παρούσα εργασία εξετάζεται η επίδραση του κλυδασμού στην απόκριση σφαιρικών δεξαμενών με άκαμπτα τοιχώματα για τυχαίο ποσοστό πλήρωσης, υπό οριζόντια σεισμική διέγερση. Πραγματοποιείται η ιδιομορφική ανάλυση της κίνησης του κλυδασμού χρησιμοποιώντας τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων και το πρόγραμμα ANSYS για την διατύπωση και επίλυση των εξισώσεων. Υπολογίζονται τα ιδιοδιανύσματα και εξάγονται νομογραφήματα της ιδιοσυχνότητας σε συνάρτηση με τη διάμετρο της σφαίρας, το ποσοστό πλήρωσης και την επιτάχυνση της βαρύτητας. Για την ερμηνεία της υδροδυναμικής συμπεριφοράς του περιεχόμενου υγρού υιοθετείται η καθιερωμένη θεώρηση της επαλληλίας των επιδράσεων δύο ανεξάρτητων κινήσεων: Της κίνησης της κυκλοφορούσας μάζας και της κίνησης της ωστικής μάζας του υγρού. Προτείνεται και τεκμηριώνεται μια μεθοδολογία για τον προσδιορισμό της κυκλοφορούσας και της ωστικής μάζας για κάθε μορφή δεξαμενής και κάθε ποσοστό πλήρωσης. Για την περίπτωση των σφαιρικών δεξαμενών εξάγονται νομογραφήματα που αναπαριστούν την κυκλοφορούσα και την ωστική μάζα ως συνάρτηση του ύψους πλήρωσης. Παράλληλα, παράγεται ένα ισοδύναμο σύστημα διακριτών μαζών και ελατηρίων που προσομοιώνει την υδροδυναμική συμπεριφορά του περιεχόμενου υγρού σε οριζόντια διέγερση, για κάθε στάθμη της ελεύθερης επιφάνειας. Μεταξύ άλλων, προσδιορίζονται οι κατανομές της κυκλοφορούσας και της ωστικής υδροδυναμικής πιέσης για συγκεκριμένα ποσοστά πλήρωσης και η τιμή της συνολικής πίεσης σε τυχαίο σημείο του σφαιρικού κελύφους. Τέλος, παρουσιάζονται αποτελέσματα εφαρμογών σχετικά με την σεισμική απόκριση σφαιρικών δεξαμενών, χρησιμοποιώντας το προτεινόμενο ισοδύναμο διακριτό σύστημα, και συγκρίνονται με τα αντίστοιχα άλλων εργασιών για την τεκμηρίωση της ορθότητας και της αποτελεσματικότητας του. / The present work considers the sloshing effects on the seismic response of spherical tanks with rigid walls and filled with liquid up to an arbitrary level. The sloshing eigenmode analysis is performed by means of the finite element method utilizing the ANSYS program. The eigenfunctions are computed and nomographs of the corresponding natural frequencies are obtained. Each nomograph is a multivariable function of tank diameter and filling level of the content liquid. The hydrodynamic behaviour of the liquid motion can be considered to be equivalent to the superposition of two independent motions; the motion of an impulsive and all convective masses. The main goal of the present work is the development of a methodology to determine the impulsive and the major convective masses for arbitrary tank diameter and filling level values. The accuracy of the proposed methodology is verified for the case of vertical cylindrical tanks, where the analytical solution is well known. Applying the proposed methodology to the case of spherical tanks, the impulsive and the major convective masses are computed as functions of the non-dimensional liquid filling level. It is found that the convective mass corresponding to the first eigenmode is by far more significant than all the higher order convective masses; therefore, the liquid sloshing motion is dominated by this mode. Then, the hydrodynamic behaviour of the content liquid is simulated by means of an equivalent discrete system of masses and springs. In addition, the wall distributions of convective and impulsive pressures are calculated. Finally, utilizing the obtained equivalent discrete system, numerical results of the seismic response of typical spherical tanks are presented and compared to those obtained by other semi-analytical and numerical methods.

Η Πακλιταξέλη (PTX) αποτελεί ένα ευρέως διαδεδομένο αντινεοπλασματικό φάρμακο και ενδείκνυται σε μεταστατικό καρκίνο του μαστού, καρκίνο ωοθηκών, μη μικροκυτταρικό καρκίνο του πνεύμονα και σε σάρκωμα Kaposi ασθενών με AIDS. Παρ’ όλα αυτά, η σημαντική τοξικότητα που εμφανίζει (μυελοκαταστολή, νευροτοξικότητα, αντιδράσεις υπερευαισθησίας), υπογραμμίζει την αναγκαιότητα για μορφοποίησή της σε Συστήματα Ελεγχόμενης Χορήγησης Φαρμάκων (DDS), με σκοπό τη μείωση των ανεπιθύμητων ενεργειών και την αύξηση της βιοδιαθεσιμότητας του φαρμάκου. Τα πολυμερικά μικκύλια έχουν μελετεθεί εκτενώς τα τελευταία χρόνια ως Συστήματα Ελεγχόμενης Χορήγησης Φαρμάκων. Η ενσωμάτωση υπερπαραμαγνητικών νανοκρυσταλλιτών οξειδίου του σιδήρου (SPIONs) στον πυρήνα των PTX-μικκυλίων, παρέχει τη δυνατότητα μαγνητικής στόχευσης του φαρμάκου στην επιθυμητή περιοχή δράσης, καθώς και τη θεραπεία του καρκίνου μέσω επαγωγής μαγνητικής υπερθερμίας, με την εφαρμογή εναλλασσόμενου μαγνητικού πεδίου. Επιπλεόν, η χρήση των SPIONs ως σκιαγραφικά μέσα (Τ2-contrast enhancement) στη μαγνητική τομογραφία πυρηνικού συντονισμού (MRI), εξασφαλίζει το πλεονέκτημα ταυτόχρονης διάγνωσης και θεραπείας (Theranostics), αποκαλύπτοντας την πολυλειτουργικότητα των συστημάτων αυτών. Οι συγκεκριμένοι νανοφορείς, έχοντας μικρό μέγεθος (100-200nm), θεωρούνται κατάλληλοι για να αποφύγουν την οψωνινοποίηση απο τις λιποπρωτεϊνες του αίματος, την επίθεση απο τα φαγοκύτταρα του Δικτυοενδοθηλιακού συστήματος (RES) καθώς και την ταχεία νεφρική κάθαρση, με αποτέλεσμα την παρατεταμένη κυκλοφορία τους στο αίμα (stealth systems) και την εκλεκτική πρόσληψη τους απο τους συμπαγείς καρκινικούς όγκους, μέσω του φαινομένου της ενισχυμένης διαπερατότητας και κατακράτησης (EPR effect). Οι ιδιότητες αυτές, καθιστούν τα συγκεκριμένα συστήματα πολύτιμα εργαλεία στον τομέα της νανοϊατρικής. Η παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή πραγματεύεται τη σύνθεση υδρόφοβων SPIONs μέσω της τεχνικής της θερμικής αποικοδόμησης. Μελετήθηκαν οι συνθετικές παράμετροι (πρόδρομη ένωση, ποσότητα ελαϊκού οξέος, θερμοκρασία και διάρκεια αντίδρασης, ρυθμός αύξησης της θερμοκρασίας κ.α) που επηρεάζουν το μέγεθος, το σχήμα και τη διασπορά του μεγέθους των σχηματιζομένων νανοκρυσταλλιτών (5-13nm, σ: 10-20%), καθώς διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στη μαγνητική συμπεριφορά των υβριδικών νανονοφορέων. Στη συνέχεια, πραγματοποιήθηκε σύνθεση υβριδικών νανοφορέων με εγκλωβισμό των SPIONs σε πολυμερικά μικκύλια. Η παρασκευή των υπερπαραμαγνητικών μικκυλίων επιτελέστηκε με την τεχνικη solvent diffusion and evaporation (nanoprecipitation), με χρήση του αμφίφιλου συμπολυμερούς πολυ(γαλακτικό οξύ)-πολυ(αιθυλενογλυκόλη) (PLA-PEG). Στον υδρόφοβο πυρήνα των μικκυλίων (PLA) δεσμεύονται υδρόφοβες ενώσεις (PTX, SPIONs), ενώ το υδρόφιλο κέλυφος (PEG) προσδίδει κολλοειδή σταθερότητα σε υδατικά μέσα (δομή πυρήνα-κελύφους). Διερευνήθηκαν διάφορες συνθετικές παράμετροι (μοριακό βάρος συμπολυμερούς, ποσότητα SPIONs, ρυθμός προσθήκης οργανικής φάσης κ.α) και προσδιορίστηκαν οι βέλτιστες συνθήκες για την παρασκευή υπερπαραμαγνητικών μικκυλίων μεγέθους <200nm, με αξιοσημείωτη κολλοειδή σταθερότητα (μέχρι και έξι μήνες), σε συνθήκες παρόμοιες με αυτές του ανθρώπινου πλάσματος (pH: 7.4, ιοντική ισχύς: 0.15Μ). Στο επόμενο στάδιο της παρούσας εργασίας, μελετήθηκαν οι παράγοντες που επηρεάζουν τη φόρτωση-ενκαψυλίωση της PTX και των SPIONs στα πολυμερικά μικκύλια (ποσότητα PTX, ποσότητα και μέγεθος SPIONs, μοριακό βάρος PLA-PEG, ρυθμός προσθήκης οργανικής φάσης κ.α), σε φυσιολογικές συνθήκες (pH:7.4, ιοντική ισχύς: 0.15Μ). Αναπτύχθηκε πρωτόκολλο μέσω του οποίου έγινε κατορθωτός ο διαχωρισμός των μαγνητικών νανοφορέων απο τους μη μαγνητικούς, καθώς και ο υπολογισμός της φόρτωσης-ενκαψυλίωσης PTX και SPIONs ξεχωριστά, τόσο στους μαγνητικούς και μη μαγνητικούς νανοφορείς, όσο και στο μέιγμα αυτών. Οι συγκεκριμένοι νανοφορείς χαρακτηρίζονται απο εξαιρετικά υψηλή απόδοση ενκαψυλίωσης φαρμάκου (93 %wt.) και φόρτωση φαρμάκου που ανέρχεται στο 4.8 %wt. Oι αμιγώς μαγνητικοί νανοφορείς επιδεικνύουν υψηλή απόδοση ενκαψυλίωσης νανοκρυσταλλιτών (70 %wt.), ενώ η φόρτωση σε φάρμακο και SPIONs ανέρχεται σε 5.2 και 20 %wt. αντίστοιχα. Σε αμφότερες τις περιπτώσεις οι νανοφορείς, μεγέθους (υδροδυναμική διάμετρος) 170nm, χαρακτηρίζονται απο ικανοποιητική μαγνητική συμπεριφορά. Εξετάστηκε η επίδραση του μεγέθους των νανοκρυσταλλιτών στη μαγνητική συμπεριφορά των νανοφορέων. Οι αμιγώς μαγνητικοί νανοφορείς με μεγαλύτερο μέγεθος SPIONs παρουσιάζουν καλύτερη μαγνητική συμπεριφορά. Τέλος, πραγματοποιήθηκαν μελέτες αποδέσμευσης του φαρμάκου σε PBS (0.14Μ, pH:7.4) στους 37oC και διερευνήθηκε η επίδραση της εφαρμογής εναλλασσόμενου μαγνητικού πεδίου στην αποδέσμευση της PTX απο τους μαγνητικούς νανοφορείς (Triggered Drug Release). Σε κάθε περίπτωση, παρατηρήθηκε ελεγχόμενη αποδέσμευση του φαρμάκου για 24 ώρες, σε συνθήκες που προσομοιάζουν με αυτές του πλάσματος. Ο φυσικοχημικός χαρακτηρισμός των νανοφορέων πραγματοποιήθηκε με HPLC, DLS, TGA, TEM και μαγνητοφόρηση. / Paclitaxel (PTX) is one of the most successful anticancer drugs against a broad range of solid tumors, such as metastatic breast cancer, ovarian cancer, non-small-cell lung cancer and AIDS-related Kaposi sarcoma. However, the serious systematic side effects of PTX (myelosuppression, neurotoxicity, hypersensitivity) underline the need for formulation of PTX in Drug Delivery Systems (DDS), in order to reduce the side effects and increase the bioavailability of the drug. Among DDS, polymeric micelles have drawn much attention due to their great flexibility in tuning drug solubility, micelle size, targeted drug delivery and stability. Incorporation of Superparamagnetic Iron Oxide Nanocrystals (SPIONs) inside the core of drug-loaded polymeric micelles, imparts to the final Drug Delivery System the prospect of physical (magnetic) targeting, intrinsic therapeutic function (hyperthermia-based cancer therapy under alternating external magnetic field), T2-based contrast enhancement in magnetic resonance imaging (MRI) and remotely triggered drug release. These core-shell polymeric micelles having small size (100-200nm), are considered appropriate for avoiding both opsonization, macrophages attack by ReticuloEndothelial System (RES) and rapid renal clearance, thus allowing micelles to be taken up preferably by solid tumors through Enhanced Permeability and Retention (EPR) effect. Therefore, such nanoassemblies encode high potential in nanomedicine, due to their dual nature (Therapeutic+Diagnostic = Theranostics). In particular, we have studied the synthesis of organophilic SPIONs through thermal decomposition. The synthetic parameters (precursor, precursor:oleic acid ratio, reaction temperature and duration, heat rate, etc.) affecting the size, shape and size distribution of the nanocrystals have also been examined thoroughly, since they play a key-role concerning the magnetic behavior of the final hybrid. Nanosized SPIONs with narrow size distribution were synthesized (5-13nm, σ: 10-20%). The preparation of poly(lactic acid)-block-poly(ethyleneglycol) (PLA-PEG) micelles encapsulating hydrophobic SPIONs, by varying the molecular weight of the polymers, the amount of SPIONs and the addition rate during micelle assembly, has also been investigated. The core-shell superparamagnetic micelles were prepared through solvent diffusion and evaporation technique (nanoprecipitation). PTX and SPIONs are being incorporated into the micelle’s hydrophobic core (PLA) through hydrophobic interactions, whereas the hydrophilic shell (PEG) stabilizes the micelles in aqueous dispersions, optimizing their colloidal stability and providing prolonged circulating time. The optimum parameters were determined, conferring to the micelles (Hydrodynamic Diameter < 200nm) high colloidal stability (up to six months) at biorelevant conditions (pH:7.4, ionic strenght: 0.15M). The next phase of the present master thesis focused on studying the factors (amount of PTX and SPIONs, molecular weight of PLA-PEG, addition rate, etc.) affecting the Loading of PTX and SPIONs into the polymeric micelles and how they can be fine-tuned towards high drug loading, while retaining their size at a scale where long circulation would not be precluded. Through protocol establishment, we have managed to separate the magnetic and non magnetic micelles, and to determine individually the loading of PTX and SPIONs for magnetic, non magnetic micelles, as well as for the mixture of them. The micelles’ mixture exhibits very high Drug Encapsulation Efficiency (93 %wt.) and 4.8 %wt. Drug Loading (D.L). Magnetic nanocarriers display high Magnetic Encapsulation Efficiency (70 %wt.), with D.L and Magnetic Loading of 5.2 and 20 %wt. respectively, In both cases, micelles demonstrate adequate magnetic behavior and small sizes (hydrodynamic diameter: 170nm), under conditions which simulate with human plasma (pH:7.4, ionic strenght: 0.15M). The effect of SPIONs’ size on the magnetic behavior of hybrid colloids, was also examined. Magnetic nanocarriers encapsulating SPIONs of greater size exhibit better magnetic behavior. Finally, we have conducted Drug release studies in PBS (0.14M, pH:7.4) at 37oC. The effect of SPIONs presence on the release profile of PTX, including triggered drug-release by application of AC magnetic field, has also been investigated. PTX-magnetic micelles exhibit Controlled Drug release for 24 hours. Several techniques have been used for the characterization of such nanoassemblies, like: HPLC, DLS, TGA, TEM, XRD, Magnetophoresis and Triggered Drug release by application of AC magnetic field.