Η παρούσα εργασία μελετά την ανάπτυξη ενός ευέλικτου συστήματος αντιμικροβιακής προστασίας για εφαρμογή σε είδη ρουχισμού και υφάσματα οικιακής χρήσης. Πιο συγκεκριμένα αναπτύχθηκαν διασυνδεδεμένα πολυμερικά νανοσφαιρίδια πολυστυρολίου-διβινυλοβενζολίου στα οποία ενσωματώθηκε Triclosan, μία ευρέος φάσματος εμπορική αντιμικροβιακή ουσία. Σημειώνεται ότι στο πλαίσιο ανάσχεσης των ενδονοσοκομειακών λοιμώξεων η ανάπτυξη αντιμικροβιακών νοσοκομειακών στολών, σεντονιών και άλλων σχετικών κλωστοϋφαντουργικών προϊόντων αποτελούν τις τελευταίες δεκαετίες αντικείμενο έντονου επιστημονικού ενδιαφέροντος. Το μέγεθος των νανοσωματιδίων βρέθηκε μετά από εξέταση με ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (SEM) και δυναμική σκέδαση φωτός (DLS) να κυμαίνεται μεταξύ 35-350 nm ανάλογα την σύσταση. H θερμική συμπεριφορά τους μελετήθηκε μέσω διαφορικής θερμιδομετρίας σάρωσης (DSC) και διαπιστώθηκε σημείο τήξεως στους ~425 οC. Χρησιμοποιώντας την φασματοσκοπία UVVis προσδιορίστηκε ο πραγματικός εγκλωβισμός του αντιμικροβιακού στο σύστημα κατά μέσο όρο σε ποσοστό ~72% του ονομαστικού και παρακολουθήθηκε ο ρυθμός αποδέσμευσης του σε διαλύματα αιθανόλης-νερού. Επιπλέον, τα σφαιρίδια που όπως διαπιστώθηκε παρουσιάζουν χαρακτηριστικά ελεγχόμενης αποδέσμευσης ενσωματώθηκαν σε μήτρες πολυπροπυλενίου οι οποίες υπό την μορφή φιλμ εφελκύστηκαν μονοαξονικά. Τέλος κάνοντας χρήση της δονητικής φασματοσκοπίας Raman εκτιμήθηκε ο μοριακός προσανατολισμός που επιβλήθηκε στα εφελκυσμένα φιλμ και συσχετίσθηκε με την παρατηρούμενη μείωση που επιτεύχθηκε στην κινητική αποδέσμευσης της εγκλωβισμένης δραστικής ουσίας. Το πρώτο κεφάλαιο της παρούσας εργασίας ασχολείται με το πρόβλημα της μικροβιακής επιμόλυνσης υφασμάτων, τις διάφορες λύσεις που έχουν προταθεί κατά καιρούς και τέλος αναλύει τον στόχο της παρούσας εργασίας. Στο δεύτερο κεφάλαιο επεξηγείται η έννοια της ελεγχόμενης αποδέσμευσης και περιγράφονται οι διάφορες κατηγορίες συστημάτων ελεγχόμενης χορήγησης μαζί με χαρακτηριστικά παραδείγματα. Τα νανοσωματίδια, η σύστασή, οι μοναδικές ιδιότητες, οι εφαρμογές και οι διάφοροι τρόποι σύνθεσης και χαρακτηρισμού τους συζητούνται στο τρίτο κεφάλαιο. Το τέταρτο κεφάλαιο αναφέρει πληροφορίες για τα υλικά και επεξηγεί τις τεχνικές που χρησιμοποιήθηκαν στην σύνθεση, την επεξεργασία και τον χαρακτηρισμό των νανοσωματιδίων και των μιγμάτων τους. Τέλος στο πέμπτο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των πειραμάτων που πραγματοποιήθηκαν και ακολουθεί ο σχολιασμός τους. / The present thesis studies the development of a versatile system of antimicrobial protection for use in clothing and household products. In particular Triclosan incorporated crosslinked polystyrenedinylbenzene nanobeads were developed; triclosan is a widely used antimicrobial agent. It is noted that the health hazards arising during nosocomial treatment due to infections caused by microbial pathogens and the means to protect oneself against such threats have become the subject of many research activities during the last few decades. The size of the nanoparticles after examination with scanning electron microcopy (SEM) and dynamic light scattering (DLS) was found to vary between 35-350 nm depending on the system formulation. Their thermal behavior was studied with differential scanning calorimetry (DSC) and their melting point was measured at ~425 oC. Using UV-Vis spectroscopy the real encapsulation efficiency of the antimicrobial in the system was determined at ~72% and its release kinetics were studied in a water-ethanol solution. The nanobeads possess controlled release properties; they were furthermore incorporated into polypropylene matrixes which were uniaxially drawn in film form. Finally utilizing polarized Raman spectra, the draw induced molecular orientation of the films was correlated to the relevant variation of the related antimicrobial release kinetics. The first chapter of the present thesis reviews the textile microbial infections and the various solutions that have been proposed showing up the specific research goal targeted. In the second chapter the meaning of controlled release is explained and the basic system categories involved are presented along with characteristic examples. The nanoparticles, their composition, special attributes, applications, synthesis and characterization techniques are the subject of the third chapter. The fourth chapter reports information about the materials and the methods used in the synthesis, postprocessing and characterization of the nanoparticles and their blends. Finally the last chapter presents the experimental results and relevant comments.

Η Ακετονική Τριαμσινολόνη είναι ένα συνθετικό γλυκοκορτικοειδές το οποίο έχει ευρέως χρησιμοποιηθεί στη θεραπεία ενός αριθμού φλεγμονωδών και αγγειακών / εξιδρωματικών παθήσεων του οφθαλμού, χορηγούμενη υπό μορφή ένεσης παραβόλβια, υποτενόνια ή ενδοϋαλοειδικά. Δυστυχώς έχει περιορισμένο χρόνο ημιζωής με συνέπεια να είναι συχνά αναγκαίες επανειλημμένες ενέσεις για να επιτευχθεί παρατεταμένη δράση. Αυτό αυξάνει τη συχνότητα των επιπλοκών, οι οποίες σχετίζονται τόσο με το ίδιο το φάρμακο όσο και με την οδό χορήγησης. Σκοπός της μελέτης: Η παρασκευή σκληρικών συστημάτων ελεγχόμενης αποδέσμευσης Ακετονικής Τριαμσινολόνης βασιζόμενα στο βιοδιασπόμενο πολυμερές Πόλυ[γαλακτικό] (PLA) και η αξιολόγηση των in vitro/ex vivo χαρακτηριστικών τους σε σχέση με τη δυνητική χρήση τους για παρατεταμένη διασκληρική χορήγηση ΤΑ. Υλικό και Μέθοδος: Μικροσφαίρες PLA που περιείχαν ΤΑ παρασκευάστηκαν με τη μέθοδο του απλού και του διπλού γαλακτώματος. Εξετάστηκαν η μορφολογία τους, το μέγεθός τους, η επίδραση της αρχικής ποσότητας ΤΑ και της μεθόδου παρασκευής στη φόρτιση των μικροσφαιρών καθώς και η in vitro αποδέσμευση ΤΑ από αυτές. Παρασκευάστηκαν δισκία αποτελούμενα από μικροσφαίρες καθαρού PLA και ΤΑ (με αναλογία βάρους 1:1, 2:1 και 4:1 αντίστοιχα) και εξετάστηκε η in vitro καμπύλη αποδέσμευσης ΤΑ από αυτά. Αξιολογήθηκε η καμπύλη διασκληρικής διάχυσης in vitro τοποθετώντας ένα δισκίο αναλογίας PLA:TA=1:1 σε ένα δοχείο δότη και μετρώντας τη συγκέντρωση ΤΑ σε δοχείο δέκτη. To δοχείο δότης και το δοχείο δέκτης διαχωρίζονταν διαμέσου ενός τμήματος σκληρού χιτώνα κουνελιού. Σε δύο πτωματικούς οφθαλμούς κουνελιών τοποθετήθηκε επισκληρικά ένα δισκίο 1:1 PLA-ΤΑ και καλύφθηκε με ένα σκληρικό μόσχευμα. Η συγκέντρωση της ΤΑ στο υδατοειδές υγρό και στο υαλοειδές μετρήθηκε 5, 10 και 20 ημέρες μετά από την ένθεση. Aποτελέσματα: Η μέση διάμετρος των μικροσφαιρών ήταν 2 μm. H μέθοδος του διπλού γαλακτώματος καθώς και η αύξηση της αρχικής ποσότητας του φαρμάκου οδήγησε στην αύξηση της τιμής φόρτισης και ενκαψακίωσης των μικροσφαιρών. Παρατηρήθηκε παρατεταμένη για αρκετές μέρες αποδέσμευση ΤΑ από τις μικροσφαίρες, με το ρυθμό αποδέσμευσης να εξαρτάται από την περιεκτικότητά τους σε ΤΑ. H ΤΑ αποδεσμευόμενη από δισκία PLA-TA παρουσίασε παρατεταμένη αποδέσμευση, με το ρυθμό της να εξαρτάται από το λόγο PLA:TA. H TA μπόρεσε να διαπεράσει το σκληρό χιτώνα με περίπου 21% του φαρμάκου στο δοχείο δότη να έχει διαχυθεί διαμέσου του σκληρού χιτώνα μετά από 45 ημέρες. Μετά από σκληρική χορήγηση η ΤΑ εμφάνισε συγκεντρώσεις στο υδατοειδές υγρό και στο υαλοειδές σε πτωματικούς οφθαλμούς. Συμπεράσματα: Οι μικροσφαίρες και τα δισκία PLA-TA που αναπτύχθηκαν σε αυτήν τη μελέτη παρουσιάζουν παρατεταμένη και ελεγχόμενη αποδέσμευση ΤΑ, έχουν τα πλεονεκτήματα της καθιερωμένης βιοαποικοδομησιμότητας και βιοσυμβατότητας του πολυμερούς PLA, παρέχουν ευελιξία ως προς το ρυθμό αποδέσμευσης και τη συνολική δόση ΤA και παρουσιάζουν ευκολία στους χειρουργικούς χειρισμούς. Αυτά τα συστήματα φαίνεται να είναι υποσχόμενα για την ελεγχόμενη διασκληρική χορήγηση ΤΑ και δικαιολογείται η περαιτέρω μελέτη τους. / Triamcinolone Acetonide (TA) is a synthetic glucocorticoid, which has been widely used to treat a number of inflammatory and vascular and/or exudative diseases of the eye, administered via a peribulbar, sub-tenon or intravitreal injection. Unfortunately, it has a limited half-life and thus repeated injections are often required to establish a prolonged effect. This increases the rate of complications, which are related to the drug itself as well as to the administration route. Study Purpose: To develop scleral controlled-release-systems of Τriamcinolone Αcetonide based on biodegradable Poly[lactide] (PLA) and evaluate their in vitro/ex vivo properties with regard to their possible application for the prolonged transscleral delivery of TA. Materials and Methods: PLA microspheres containing TA were prepared by a single or double emulsification-solvent evaporation method. Morphology, size, effect of drug input and method of microsphere preparation on drug loading, and in vitro TA release of the microspheres were investigated. Tablets consisting of blank PLA-microspheres and TA (weight ratios of 1:1, 2:1, and 4:1, respectively) were developed and their release profile οf TA in vitro was evaluated. The in vitro transscleral diffusion profile was evaluated by placing a PLA-TA (1:1) tablet in a donor chamber and measuring the TA concentration in a receptor chamber. Donor and receptor chambers were separated by rabbit sclera. Two cadaver rabbit eyes received a 1:1 PLA-TA tablet episclerally, which was covered by a scleral patch. TA aqueous humor and vitreous concentrations were measured 5, 10, and 20 days post implantation. Results: Microsphere average diameter was 2 μm. The double emulsification method and increasing drug input led to an increase in microsphere drug loading and encapsulation. Sustained release of TA over several days from the microspheres in vitro was observed, with the rate of release being affected by their TA content. TA exhibited sustained release profile from the PLA-TA tablets, with the rate of release being affected by the PLA:TA ratio. TA could cross the sclera tissue in vitro, with approximately 21% of the initial drug in the donor compartment having diffused through the sclera in 45 days. Following scleral administration of the PLA-TA tablets, TA accumulated in the vitreous and aqueous humor of cadaver eyes. Conclusions: The PLA-TA microspheres and tablets developed in this study provide a sustained and controlled release of TA, provide the advantages of established biodegradability and biocompatibility of the PLA polymer, demonstrate flexibility concerning their TA release rate and total TA dosage and are easy to surgically manipulate. These systems appear promising for the controlled transscleral delivery of TA and justify further investigation.

Στην παρούσα διατριβή μελετήθηκε η ετερογενοποίηση της αντίδρασης φωτοξείδωσης του 2 μεθυλ 2 βουτενίου προς αλλυλικά υδροπεροξείδια με τη χρήση φωτοκαταλυτών που περιέχουν φουλερένιο C60 στηριγμένο σε οξειδικούς φορείς. Το φουλερένιο C60 είναι γνωστό για τη δράση του ως φωτοευαισθητοποιητής της παραγωγής οξυγόνου απλής κατάστασης (singlet oxygen) κατά την ακτινοβόληση με ορατή ακτινοβολία, το οποίο πραγματοποιεί την οξείδωση αλκενίων μέσω της αντίδρασης Schenck-Ene. Ήταν επιθυμητό να παρασκευαστούν καταλύτες στους οποίους το C60 να διαθέτει σταθερή ομοιοπολική σύνδεση με την επιφάνεια των φορέων. Αυτό πραγματοποιήθηκε μέσω της σύνθεσης ενός μονοϋποκατεστημένου μεθανοφουλερενικού παραγώγου, το οποίο συνδέθηκε με την επιφάνεια των φορέων (Grafting). Επιπλέον, τα υλικά σχεδιάστηκαν έτσι, ώστε να παρέχουν τη δυνατότητα της πλήρους και ελεγχόμενης αποκοπής κάτω από κατάλληλες συνθήκες, γεγονός που επιτρέπει τον έλεγχο της ακεραιότητας του C60 μετά από χρήση του σε αντίδραση ή μετά από θερμική ή χημική κατεργασία. Παράλληλα παρασκευάστηκαν καταλύτες με κλασικές μεθόδους σύνθεσης ετερογενών καταλυτών. Ως φορείς χρησιμοποιήθηκαν η SiO2 και η Al2O3. Τα υλικά που παρασκευάστηκαν, μελετήθηκαν ως προς τη φωτοκαταλυτική τους δράση ως προς την αντίδραση φωτοξείδωσης του 2 μεθυλ 2 βουτενίου και έγινε σύγκριση τους με βάση τον τρόπο παρασκευής και το φορέα στήριξης. Ακόμη, έγινε σύγκριση της ετερογενούς διεργασίας με την ανάλογη ομογενή. Τα υλικά εμφάνισαν στο σύνολο τους φωτοκαταλυτική δράση στην παραπάνω αντίδραση. Σε κάθε περίπτωση οι στηριγμένοι σε SiO2 καταλύτες εμφάνισαν υψηλότερη δραστικότητα από τους αντίστοιχους που παρασκευάστηκαν σε φορέα Al2O3. Ακόμη, τα υλικά που παρασκευάστηκαν με τη μέθοδο Grafting σε φορέα SiO2 παρουσίασαν την υψηλότερη δραστικότητα ανάμεσα σε όλους καταλύτες που εξετάστηκαν. Η δραστικότητά τους ήταν μάλιστα υψηλότερη και από την αντίστοιχη που παρατηρήθηκε κατά τη χρήση ισομοριακής ποσότητας C60 σε ομογενή αντίδραση αλλά μικρότερη από αυτή των γνωστών φωτοκαταλυτών Rose Bengal και TPP (5,10,15,20-τετραφαινυλο-21Η,23Η-πορφυρίνης). Τέλος, μελετήθηκε η θερμική σταθερότητα των υλικών κάτω από οξειδωτικές συνθήκες. Διαπιστώθηκε ότι η σύνδεση του C60 στην επιφάνεια των φορέων με τη μέθοδο Grafting εμφανίζει γενικά παρόμοια θερμική σταθερότητα σε σχέση με τους καταλύτες που παρασκευάστηκαν με τη μέθοδο του Υγρού Εμποτισμού. / The scope of this dissertation was the heterogenization of the photooxidation reaction of 2-methyl-2-butene towards allylic hydroperoxides with the use of fullerene C60 containing catalysts supported on oxide carriers. The reaction was known to be efficient under homogeneous conditions. The photooxidation of alkenes is conducted by singlet oxygen (1Δg) which is produced by photosensitizers. C60 is known for its photosensitizing ability to produce singlet oxygen under visible irradiation. It was a requirement that C60 would be connected through stable and covalent bonding to the catalysts surface. This became possible through the preparation of a monosubstituted methanofullerene which was subsequently attached through covalent bonding to the surface of the carriers (Grafting). Additionally, a key requirement in the materials design was to provide us with the ability of controlled -under the appropriate conditions- and quantitative detachment of the part which bears C60, and its recovery in solution. This is important because it allows us to examine possible changes in the C60 molecule after the material’s use in catalytic processes or after its thermal or chemical treatment. Employing well-known methods of heterogeneous catalysts synthesis catalysts with the corresponding % molar concentration in C60 were also prepared. The photocatalytic behavior of the prepared materials was investigated in the photooxidation reaction of 2-methyl-2-butene. The effect of carrier and preparation method was also investigated. A comparison was also made with the homogeneous case. The prepared materials were all efficient catalysts in the photooxidation reaction of 2-methyl-2-butene. In all cases, the supported on SiO2 catalysts showed higher reactivity than the corresponding ones supported on Al2O3. Moreover, the catalysts prepared with the Grafting method on SiO2 showed the highest reactivity among all the catalysts examined. The reactivity was higher than in the homogeneous case using equimolar solutions of C60 but lower to the reactivity recorded in the case of the well established photosensitizers Rose Bengal and Tetraphenylporphine (TPP). Finally, the thermal stability of the prepared materials under oxidative conditions was studied._It was realized that materials prepared through Grafting show generally similar thermal behavior with the catalysts prepared with the Incipient Wetness method.

Η παρουσία σοβαρού ισχαιμικού πόνου πριν από τον ακρωτηριασμό κάτω άκρου πολύ συχνά συνοδεύεται από την ανάπτυξη πόνου φάντασμα. Ερευνήσαμε αν η εντατική περιεγχειρητική αναλγησία μειώνει την ανάπτυξη πόνου φάντασμα 6 μήνες μετά τον ακρωτηριασμό. Μεθοδολογία: Σε συνολικά 65 ασθενείς πραγματοποιήθηκε προγραμματισμένος ακρωτηριασμός κάτω άκρου. Οι ασθενείς τυχαιοποιήθηκαν σε 5 ομάδες αναλγησίας: (1) Οι ασθενείς της ομάδας Επι/Επι/Επι έλαβαν περιεγχειρητικά επισκληρίδια αναλγησία και επισκληρίδιο αναισθησία; (2) Οι ασθενείς της ομάδας PCA/Επι/Επι έλαβαν προεγχειρητικά ενδοφλέβια αναλγησία ελεγχόμενη από τον ασθενή (Patient Controlled Analgesia-PCA), μετεγχειρητικά επισκληρίδιο αναλγησία και επισκηρίδιο αναισθησία; (3) Οι ασθενείς της ομάδας PCA/Επι/PCA έλαβαν περιεγχειρητικά ενδοφλέβια PCA και επισκληρίδιο αναισθησία; (4) Οι ασθενείς της ομάδας PCA/ΓΑ/PCA έλαβαν περιεγχειρητικά ενδοφλέβια PCA και γενική αναισθησία (ΓΑ); (5) Οι ασθενείς της ομάδας ελέγχου έλαβαν συμβατική αναλγησία και ΓΑ. Η επισκηρίδιος αναλγησία ή η ενδοφλέβια PCA ξεκινούσε 48 ώρες προεγχειρητικά και συνεχιζόταν για 48 ώρες μετεγχειρητικά. Τα αποτελέσματα της κλίμακας πόνου VAS (Visual Analogue Scale) και της κλίμακας πόνου McGill καταγραφόταν περιεγχειρητικά και στον 1 και 6 μήνες. Αποτελέσματα: Στους 6 μήνες, η ενδιάμεσες (median) τιμές (ελάχιστη-μέγιστη, minimum–maximum) του πόνου φάντασμα (Phantom Limb Pain – PLP) και οι τιμές P (ομάδες παρέμβασης έναντι ομάδας ελέγχου) για την κλίμακα πόνου VAS (Visual Analogue Scale) ήταν οι ακόλουθες: 0 (0–20) για την ομάδα Επι/Επι/Επι (P = 0.001), 0 (0–42) για την ομάδα PCA/Επι/Επι (P = 0.014), 20 (0–40) για την ομάδα PCA/Επι/PCA (P = 0.532), 0 (0–30) για την ομάδα PCA/ΓΑ/ PCA (P = 0.008), και 20 (0–58) για την ομάδα ελέγχου. Οι τιμές για την κλίμακα πόνου McGill (McGill Pain Questionnaire) ήταν οι ακόλουθες: 0 (0–7) για την ομάδα Επι/Επι/Επι (P = 0.001), 0 (0–9) για την ομάδα PCA/Επι/Επι (P = 0.003), 6 (0–11) για την ομάδα PCA/Επι/PCA (P = 0.208), 0 (0–9) για την ομάδα PCA/ΓΑ/PCA (P = 0.003), και 7 (0–15) για την ομάδα ελέγχου. Στους 6 μήνες πόνος φάντασμα παρουσιάστηκε σε 1 από τους 13 ασθενείς της ομάδας Επι/Επι/Επι, σε 4 από τους 13 ασθενείς της ομάδας PCA/Επι/Επι, και σε 3 από τους 13 ασθενείς της ομάδας PCA/ΓΑ/PCA έναντι 9 από τους 12 ασθενείς της ομάδας ελέγχου (P=0.001, P=0.027, και P=0.009, αντίστοιχα). Ο πόνος κολοβώματος στους 6 μήνες ήταν ασήμαντος. Συμπεράσματα: Η χρήση εντατικήςς αναλγησίας, με χρήση επισκληριδίου ή ενδοφλέβιας PCA, η οποία ξεκινάει 48 ώρες προεγχειρητικά και συνεχίζεται για 48 ώρες μετεγχειρητικά, μειώνει τον πόνο φάντασμα στους 6 μήνες. Trial registration: Clinical Trials.gov, number NCT00443404 / Severe preamputation pain is associated with phantom limb pain (PLP) development in limb amputees. We investigated whether optimized perioperative analgesia reduces PLP at 6-month follow-up. Methods: A total of 65 patients underwent lower-limb amputation and were assigned to five analgesic regimens: (1) Epi/Epi/Epi patients received perioperative epidural analgesia and epidural anesthesia; (2) PCA/Epi/Epi patients received preoperative intravenous patient-controlled analgesia (PCA), postoperative epidural analgesia, and epidural anesthesia; (3) PCA/Epi/PCA patients received perioperative intravenous PCA and epidural anesthesia; (4) PCA/GA/PCA patients received perioperative intravenous PCA and general anesthesia (GA); (5) controls received conventional analgesia and GA. Epidural analgesia or intravenous PCA started 48 h preoperatively and continued 48 h postoperatively. The results of the visual analog scale and the McGill Pain Questionnaire were recorded perioperatively and at 1 and 6 months. Results: At 6 months, median (minimum–maximum) PLP and P values (intervention groups vs. control group) for the visual analog scale were as follows: 0 (0–20) for Epi/Epi/Epi (P _ 0.001), 0 (0–42) for PCA/Epi/Epi (P = 0.014), 20 (0–40) for PCA/Epi/PCA (P = 0.532), 0 (0–30) for PCA/GA/ PCA (P = 0.008), and 20 (0–58) for controls. The values for the McGill Pain Questionnaire were as follows: 0 (0–7) for Epi/Epi/Epi (P = 0.001), 0 (0–9) for PCA/Epi/Epi (P = 0.003), 6 (0–11) for PCA/Epi/PCA (P = 0.208), 0 (0–9) for PCA/GA/PCA (P = 0.003), and 7 (0–15) for controls. At 6 months, PLP was present in 1 of 13 Epi/Epi/Epi, 4 of 13 PCA/Epi/Epi, and 3 of 13 PCA/GA/PCA patients versus 9 of 12 control patients (P=0.001, P=0.027, and P=0.009, respectively). Residual limb pain at 6 months was insignificant. Conclusions: Optimized epidural analgesia or intravenous PCA, starting 48 h preoperatively and continuing for 48 h postoperatively, decreases PLP at 6 months. Trial registration: Clinical Trials.gov, number NCT00443404