Περίπου το 60-70 % της οστεϊκής μάζας αποτελείται από ανόργανα μεταλλικά άλατα και το υπόλοιπο είναι οργανικό υπόστρωμα και νερό. Το κύριο ανόργανο συστατικό είναι ένα μη-στοιχειομετρικό ανάλογο του υδροξυαπατίτη, Ca10(PO4)6(OH)2, (BioHAp) o οποίος απαντάται στην φύση και η οργανική φάση είναι κυρίως (90%) κολλαγόνο τύπου I (COL) ενώ το υπόλοιπο 10 % απαρτίζεται από μια ποικιλία ενώσεων όπως γλυκοπρωτεΐνες, λιπίδια και ένζυμα. Η μελέτη των οστών ως προς της χημική τους σύσταση μπορεί να δώσει χρήσιμα στοιχεία σχετικά με τις ασθένειες των οστών όπως οστεοπόρωση, οστεοπέτρωση, οστεομαλακία, κλπ. αλλά και να βοηθήσει στην αξιόπιστη διάγνωσή τους. Παραδοσιακές αναλυτικές τεχνικές έχουν χρησιμοποιηθεί για την ανάλυση της χημικής σύστασης των οστών, όπως είναι η ηλεκτρονική μικροσκοπία, η περιθλασιμετρία ακτίνων Χ αλλά και η κλασική χημική ανάλυση. Η χρήση αυτών των τεχνικών έχει αποδειχτεί χρονοβόρα, δύσχρηστη και επιπλέον τις περισσότερες φορές είναι καταστρεπτικές για το δείγμα. Η ιδανική αναλυτική τεχνική θα ήταν αυτή που θα απαιτούσε την ελάχιστη προετοιμασία των δειγμάτων χωρίς να υπάρχουν απώλειες στην ποιότητα των πληροφοριών που συλλέγονται από αυτή. Γι’ αυτούς τους λόγους, η φασματοσκοπία Raman θεωρείται ένα πολύ χρήσιμο εργαλείο για τη «χαρτογράφηση» και μελέτη της χημικής σύστασης των οστών. Στην παρούσα εργασία διερευνήθηκε αν η φασματοσκοπία Raman, μια μη καταστροφική δονητική τεχνική με δυνατότητα για σημείο-προς-σημείο ανάλυση ενός υλικού, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για αυτό το σκοπό. Από κνημιαία βοοειδή οστά λήφθηκαν φάσματα Raman από το συμπαγές (cortical) και από το σπογγώδες (trabecular) τμήμα του οστού. Για τη μελέτη χρησιμοποιήθηκαν οι χαρακτηριστικές Raman ενεργές δονήσεις στα 960 cm-1 (ν1 PO4 3-) και 2939 cm-1 ν(CH2) για το βιοαπατίτη (BioHAp) και το κολλαγόνο (Col), αντίστοιχα. Τα φάσματα από το συμπαγές και το σπογγώδες τμήμα δεν ήταν άμεσα συγκρίσιμα λόγω της ισχυρής παρουσίας φωσφολιπιδίων και άλλων ουσιών του μυελού των οστών οι οποίες βρίσκονταν στο δικτυωτό τμήμα του οστού. Αναπτύχθηκε πρωτόκολλο απομάκρυνσής τους χωρίς να αλλοιωθεί χημικά το κολλάγονο ή ο βιο-απατίτης, το οποίο διαπιστώθηκε με τηνανάπτυξη πρωτοκόλλων απομόνωσης του βιο-απατίτη και του κολλαγόνου αντίστοιχα. Μετά τον καθαρισμό, λήφθηκε ξανά το φάσμα Raman και χρησιμοποιώντας τους λόγους των δονήσεων BioHAp/Col βρέθηκε ότι ο βιο-απατίτης ήταν περισσότερος στο συμπαγές τμήμα από ότι στο σπογγώδες σε σχέση με το κολλαγόνο. Για την επιβεβαίωση των παραπάνω αποτελεσμάτων μετρήθηκε το ασβέστιο και τα φωσφορικά στα ίδια δείγματα χρησιμοποιώντας τη φασματοσκοπία ατομικής απορρόφησης με χρήση της μεθόδου των σταθερών προσθηκών και τη φασματοφωτομετρία υπεριώδους-ορατού, αντίστοιχα. Τα αποτελέσματα από τις δύο παραπάνω τεχνικές επιβεβαίωσαν ότι το ποσοστό βιο-απατίτη στα συμπαγή οστά είναι μεγαλύτερο σε σχέση με τα σπογγώδη. / Bone is a composite formed by the mineralization of an organic matrix (largely collagen) by the nucleation and growth of a mineral highly resembling calcium hydroxyapatite, Ca10(PO4)6(OH)2, (BioHAp) within the matrix. Seventy percent of mature bone is consisted of the inorganic phase while the organic matrix and water accomplish the rest. The organic phase is predominantly (90%) composed of collagen type I (Col) while a range of other substances such as glycosaminoglycans, glycoproteins, lipids, peptides and enzymes, contribute only to the remaining 10%. Knowledge of the BioHap/Col ratio can permit reliable diagnosis of bone diseases such as osteoporosis, osteopetrosis and osteomalacia. Traditional tools used in assessing the chemical composition of bone include electron microscopy, X-ray diffraction and wet chemical analysis. Usage of such techniques has been proved time-consuming and cumbersome. Furthermore, during the application of these techniques the tissue is exposed to stresses that alter its structure and/or composition. The ideal analytical tool would be one in which minimal tissue preparation is required, whilst allowing no loss of the amount and quality of information derived from the technique. For these reasons the technique of Fourier transform Raman spectroscopy was utilized. In this work Raman spectroscopy, a nondestructive vibrational technique, which permits point-by-point analysis (“mapping”) of a specimen, was applied as a tool for bone chemical analysis. Raman spectra of the cortical and trabecular part of shinbones were recorded. The characteristic Raman vibrations at 960 (v1 PO4 3-) and 2939 cm-1 v(CH2) for BioHAp and collagen, respectively, were used. In order to avoid overlapping of the Raman bands before recording the spectra a sequestration protocol for cleaning the bones from the lipids and the other substances of bone marrow was developed and applied. In order to testify it, two more protocols of isolation bio-apatite and collagen were developed and applied respectively. It was found that the ratio of the Raman intensities BioHAp/Col for the trabecular bone to be lower than the cortical one. For verification purposes the concentrations of calcium and phosphates in the same samples were determined using atomic absorption spectroscopy and the UV-Vis spectroscopy, respectively. It was found that indeed the percentage of bio-apatite in cortical bones is larger than in the trabecular bones.

Οι κυκλοδεξτρίνες είναι υδρόφιλα μόρια ολιγοσακχαριτών που έχουν την ικανότητα να σχηματίζουν σύμπλοκες ενώσεις με δυσδιάλυτα στο νερό μόρια φαρμάκων, εγκλωβίζοντας τα μέσω ασθενών διαμοριακών δυνάμεων στην υδρόφιλη κοιλότητα του μορίου της κυκλοδεξτρίνης (Frank 1975). Η ιδιότητα τους αυτή να σχηματίζουν σύμπλοκες ενώσεις με δυσδιάλυτα στο νερό φάρμακα έχει πολλές εφαρμογές στη φαρμακευτική βιομηχανία, καθώς ο σχηματισμός συμπλόκων των φαρμάκων αυτών με τις κυκλοδεξτρίνες έχει σημαντική επίδραση στις φυσικοχημικές τους ιδιότητες (διαλυτότητα, χημική σταθερότητα, βιοδιαθεσιμότητα). Τα λιποσώματα από την πλευρά τους είναι μορφές χορήγησης φαρμάκων με πολλά πλεονεκτήματα. Παρουσιάζουν όμως το πρόβλημα της διαφυγής των λιπόφιλων φαρμάκων (που διέρχονται από τη μεμβράνη), κυρίως μετά από in vivo χορήγηση (Kirby and Gregoriadis, 1983; Takino et al, 1994). Έτσι για την παρασκευή σταθερών μορφών χορήγησης φαρμάκων προτάθηκε ο εγκλωβισμός συμπλόκων του φαρμάκου με κυκλοδεξτρίνη στην υδατική φάση του λιποσώματος σχηματίζοντας σύστημα φάρμακο-σε-κυκλοδεξτρίνη-σε-λιπόσωμα (McCormack and Gregoriadis, 1994). Ωστόσο και το σύστημα αυτό εμφανίζει προβλήματα λόγω ικανότητας των κυκλοδεξτρινών να απομακρύνουν λιπίδια από τη μεμβράνη και να σχηματίζουν με αυτά σύμπλοκες ενώσεις. Καθώς όμως τα λιπίδια απομακρύνονται από τη μεμβράνη και εισέρχονται στην κοιλότητα της κυκλοδεξτρίνης αντικαθιστούν το φάρμακο που βρίσκεται εντός της κυκλοδεξτρίνης, το οποίο με τη σειρά του απελευθερώνεται από το λιπόσωμα λόγω αποδιοργάνωσης της λιπιδικής μεμβράνης. Στη παρούσα εργασία μελετήθηκε η σταθερότητα της μεμβράνης (προσδιορισμός συγκράτησης καλσεΐνης) και η σχετική θολερότητα διαφορετικών λιποσωμικών διασπορών κατά την επώασή τους παρουσία διαφορετικών κυκλοδεξτρινών. Συγκεκριμένα παρασκευάστηκαν DRV, MLV και SUV λιποσώματα αποτελούμενα από διαφορετικά φωσφολιπίδια και τα οποία περιέχουν ή όχι χοληστερόλη. Όλες οι παραπάνω λιποσωμικές μορφές παρασκευάστηκαν έτσι ώστε να περιέχουν καλσεΐνη (100mM) στην υδατική φάσης τους και έπειτα προσδιορίστηκε η συγκράτηση της καλσεΐνης από τα λιποσώματα κατά τη επώασή τους για 24 ώρες παρουσία των κυκλοδεξτρινών ΗΡ-β-CD, HP-γ-CD και Methyl-β- CD. Τα αποτελέσματα της μελέτης της σταθερότητας της μεμβράνης έδειξαν ότι η σταθερότητα των λιποσωμάτων στα διαλύματα των κυκλοδεξτρινών εξαρτάται από τον τύπο του λιποσώματος και τη λιπιδική σύσταση. Έτσι στα λιποσώματα με την ίδια λιπιδική σύσταση η διαφυγή καλσεΐνης από τα λιποσώματα κατά την επώασή τους παρουσία κυκλοδεξτρινών, ακολούθησε την εξής σειρά MLV>DRV >SUV. Η σταθερότητα των MLV και SUV λιποσωμάτων επηρεάστηκε περισσότερο από τη Methyl-β-CD σε σχέση με τις άλλες κυκλοδεξτρίνες. Μάλιστα είναι χαρακτηριστικό ότι η σταθερότητα των SUV λιποσωμάτων επηρεάστηκε μόνο από τη Me-β-CD. Όσον αφορά στη επίδραση της λιπιδικής σύστασης, τα DSPC λιποσώματα βρέθηκε να είναι σταθερά παρουσία και των τριών κυκλοδεξτρινών, ακόμα και όταν η λιπιδική τους μεμβράνη περιείχε χοληστερόλη. Επιπλέον τα HPC λιποσώματα αποδείχτηκαν σταθερότερα από τα PC, γεγονός που καταδεικνύει την επίδραση του κορεσμού των λιπιδίων, αλλά και της ακαμψίας της μεμβράνης στη σταθερότητα των λιποσωμάτων. Τέλος η χοληστερόλη βρέθηκε να αυξάνει τη σταθερότητα των PC και να αποσταθεροποιεί τα λιποσώματα που αποτελούνται από HPC. Επιπλέον οι μετρήσεις θολερότητας των λιποσωμικών διασπορών παρουσία αυξανόμενης συγκέντρωσης κυκλοδεξτρινών έδειξαν ότι η Me-β-CD προκάλεσε τη διαλυτοποίηση των λιποσωμάτων. Μάλιστα τα DRV λιποσώματα βρέθηκε να επηρεάζονται περισσότερο σε σχέση με τα SUV λιποσώματα. Χαρακτηριστικό είναι ότι τα αποτελέσματα από της μελέτης της απελευθέρωσης καλσεΐνης δε συμφωνούσαν πάντα με τα αποτελέσματα μέτρησης της σχετικής θολερότητας. Έτσι εξάγεται το συμπέρασμα ότι η απελευθέρωση καλσεΐνης είναι ανεξάρτητη της λιποσωμικής διαλυτοποίησης. / Cyclodextrins (CDs) are hydrophilic water-soluble oligosaccharides that can accommodate water-insoluble drugs in the hydrophobic cavities they form (Frank, 1975). They received considerable attention in the pharmaceutical field because of the improved characteristics (as aqueous solubility, chemical stability and bioavailability) observed for several drug molecules through inclusion complex formation. Previous indications that highly lipophilic drugs are rapidly released from liposomes after in-vivo administration (Kirby and Gregoriadis, 1983; Takino et al, 1994) prompted the consideration of an alternative approach for stable encapsulation of lipophilic drugs in the aqueous interior of liposomes, utilizing CDs (McCormack and Gregoriadis, 1994). This approach established a novel system in drug delivery, combining liposomes and cyclodextrin complexes of lipophilic drugs by forming drug-in-cyclodextrin-in-liposome preparations. A recently observed problem of such systems is the release of drug from the CD-drug complex encapsulating liposomes. This has been connected with the known ability of CDs to remove lipid components from cell membranes by forming inclusion complexes with the lipids (Fauvelle et al, 1997, Nishijo and Mizuno, 1998). In other words, membrane lipids may be entering in the CD cavity replacing the drug, which is in turn released from the vesicles as a consequence of the lipid membrane reorganization. The membrane integrity (calcein retention) and relative turbidity of different liposomal dispersions during incubation in presence of various cyclodextrin (CD) molecules was studied. DRV, MLV and SUV liposomes, composed of different phospholipids and containing or not cholesterol were prepared. All liposomes were formulated to encapsulate calcein (100 mM), and the retention of the liposome entrapped dye was followed during a 24 hour incubation period in presence of HP-β- CD, HP-γ-CD or Me-β-CD. The experimental results demonstrate that the integrity of liposome membranes in cyclodextrin solutions is affected by the liposome lipid composition and type. In general, for the same lipid composition calcein release from liposomes during incubation in CD’s was in the order MLV>DRV>SUV. The CD molecule that influences MLV and SUV liposome stability the most is Me-β-CD. In fact SUV liposomes, are affected only by Me-β-CD. Considering lipid composition, DSPC liposomes are always very stable, while cholesterol addition in their membrane either has no effect or decreases stability. HPC liposomes are more stable compared to PC liposomes, suggesting that phospholipid saturation and/or membrane rigidity influences their interaction with CD molecules, while cholesterol addition improved PC-liposome stability but destabilized HPC liposomes. Turbidity of some liposome dispersions was measured in presence of increasing concentrations of cyclodextrins and results show that Me-β-CD induces liposome solubilization. Aditionaly, they confirm that DRV liposomes are affected more than SUV. Decrease of relative turbidity does not always agree with calcein release, indicating that calcein release occurs irrespective of liposomal solubilization.

Βασική επιδίωξη της παρούσας διατριβής είναι η διερεύνηση των δυνατοτήτων του πεδίου της επιστήμης των υπολογιστών που πραγματεύεται την αποθήκευση και την επεξεργασία πληροφορίας, μέσα στο περιβάλλον που έχουν σχηματίσει οι σύγχρονες εφαρμογές. Τα τελευταία χρόνια, η πληροφορία που είναι διαθέσιμη σε ηλεκτρονική μορφή, έχει γιγαντωθεί με αποτέλεσμα να είναι αναγκαία η ανάπτυξη νέων τεχνικών για την αποτελεσματική αποθήκευση και επεξεργασία αυτής. Δύο πολύ χαρακτηριστικές και σημαντικές εφαρμογές, στις οποίες ανακύπτουν συνεχώς νέα προβλήματα, είναι η διαχείριση Βιολογικών δεδομένων, όπως π.χ. οι ακολουθίες γονιδιωμάτων, καθώς και η διαχείριση πληροφορίας από τον παγκόσμιο ιστό, όπως π.χ. τα έγγραφα HTML, XML ή οι συντομεύσεις (urls). Στόχος είναι ανάπτυξη δομών δεικτοδότησης πάνω στην πληροφορία έτσι ώστε τα σχετικά ερωτήματα με αυτή να απαντώνται αποδοτικά και πολύ πιο γρήγορα από το να ψάχναμε εκτενώς μέσα σε αυτή. Χαρακτηριστικά τέτοια ερωτήματα είναι η εύρεση προτύπων (pattern matching) ή ο εντοπισμός επαναλαμβανόμενων μοτίβων (motif extraction). Πιο συγκεκριμένα, τα ϑέματα στα οποία εστίασε η παρούσα διατριβή είναι τα ακόλουϑα: - Εντοπισμός Περιοδικοτήτων σε συμβολοσειρές. Στην ενότητα αυτή δίνεται μια σειρά από αλγόριθμους για την εξαγωγή περιοδικοτήτων από συμβολοσειρές. Δίνονται αλγόριθμοι για την εξαγωγή μέγιστων επαναλήψεων, της περιόδου του καλύμματος και της ρίζας μιας συμβολοσειράς. Οι αλγόριθμοι αυτοί χρησιμοποιούν ώς βάση το δένδρο επιθεμάτων και οι περισσότεροι από αυτούς είναι γραμμικοί. - Δεικτοδότηση Βεβαρημένων Ακολουθιών. Στην επόμενη ενότητα η μελέτη εστιάζει στην δεικτοδότηση βεβαρημένων ακολουθιών, καθώς και στην απάντηση ερωτημάτων σε αυτές όπως η εύρεση προτύπων, η εύρεση επαναλήψεων, η εύρεση καλυμμάτων, κ.α.. Οι βεβαρημένες ακολουθίες είναι ακολουθίες όπου σε κάθε ϑέση τους έχουμε εμφάνιση όλων των συμβόλων του αλφαβήτου της ακολουθίας, έχοντας λάβει ένα συγκεκριμένο βάρος. Οι βεβαρημένες ακολουθίες αναπαριστούν βιολογικές ακολουθίες είτε νουκλεοτιδίων είτε αμινοξέων και στην ουσία περιγράφουν την πιθανότητα εμφάνισης ενός συμβόλου του αλφαβήτου σε μια συγκεκριμένη ϑέση της ακολουθίας ή κάποιες συγκεκριμένες βιολογικές ιδιότητες που διαθέτουν οι ρυθμιστικές πρωτεΐνες σε κάθε ϑέση της ακολουθίας. Για την διαχείριση αυτών των ιδιόμορφων ακολουθιών προτείνεται ως δομή δεικτοδότησης το βεβαρημένο δένδρο επιθεμάτων (Weighted Suffix Tree), ένα δένδρο με παρόμοια δομικά χαρακτηριστικά με αυτά του γενικευμένου δένδρου επιθεμάτων. Στην παρούσα εργασία δίνεται ο ορισμός του βεβαρημένου δένδρου επιθεμάτων και αλγόριθμοι κατασκευής του σε γραμμικό χρόνο και χώρο. -Εξαγωγή μοτίβων από βεβαρημένες Ακολουθίες. Με την χρήση του βεβαρημένου δένδρου επιθεμάτων υλοποιούνται ένα σύνολο αλγόριθμων εξαγωγής επαναληπτικών δομών από βεβαρημένες ακολουθίες. Πιο συγκεκριμένα, δίνονται αλγόριθμοι για την εύρεση μέγιστων ευγών,επαναλαμβανόμενων μοτίβων και κοινών μοτίβων από περισσότερες της μίας βεβαρημένες ακολουθίες. - Αλγόριθμοι Σύστασης Σελίδων Παγκόσμιου Ιστού με χρήση τεχνικών επεξεργασίας συμβολοσειρών. Αρκετές εφαρμογές παγκόσμιου ιστού (συστήματα σύστασης ή συστήματα κρυφής μνήμης) προσπαθούν να προβλέψουν τις προθέσεις ενός επισκέπτη είτε για να του προτείνουν είτε για να προφορτώσουν μία σελίδα. Για το σκοπό αυτό προσπαθούν να εκμεταλλευτούν οποιαδήποτε εμπειρία που έχει καταγραφεί στο σύστημα από προηγούμενες προσπελάσεις. Προτείνεται νέος τρόπος δεικτοδότησης και αναπαράστασης της πληροφορίας που εξάγεται από τα διαθέσιμα δεδομένα, όπως οι προσβάσεις των χρηστών από τα logfilesκαι το περιεχόμενο των σελίδων. Για την εξόρυξη γνώσης από τα παραπάνω δεδομένα, αυτά αναπαριστώνται ως συμβολοσειρές και στη συνέχεια επεξεργάζονται και δεικτοδοτούνται από ένα γενικευμένο βεβαρημένο δένδρο επιθεμάτων. Το δένδρο αυτό συμπυκνώνει αποδοτικά τα πιο συχνά αλλά και πιο ουσιαστικά μοτίβα προσπελάσεων και χρησιμοποιείται, αφότου κατασκευαστεί, σαν ένα μοντέλο για την πρόβλεψη των κινήσεων τον επισκεπτών ενός ιστοτόπου. / The basic goal of this thesis is to explore the possibilities of the field of computer science that deals with storing and processing information in the environment that formed by the modern applications. In recent years, the information that is available in electronic form, has met an enormous growth. Thus it is necessary to develop new techniques for efficient storage and processing. Two very specific and important applications in which constantly new problems arise are, the management of biological data, such as genome sequences, and the management information from the Web, such as documents HTML, XML or shortcuts (urls). The objective is the development of data structures for indexing information so that the questions are able to be answered in less time than looking explicitly in information. Such questions are to find patterns (pattern matching) or the identification of repeated motifs (motif extraction). In particular, the issues on which this thesis has focused are: - Locating Periodicities in strings. This section provides a series of algorithms for the extraction of periodicities of strings. We propose algorithms for the extraction of maximum repetitions of the cover, period and the seed of a string. The algorithms used are based on suffix tree and they are optimal. - Weighted Sequences indexing. In the next section, the study focuses on indexing of weighted sequences, and to answer questions like finding models, pairs, covers etc. in them. The weighted sequences are sequences where each position consists of all the symbols of the alphabet in sequence, having each one a specific weight. For the management of these sequences a particular indexing structure is proposed with the name Weighted Suffix Tree, a tree with structural features similar to those of the generalized suffix tree. In this work we propose the definition of the weighted suffix tree and construction algorithms in linear time and memory space. With the utilization of weighted suffix tree on a set of weighted sequences we propose algorithms for extracting repetitive structures from a set of weighted sequences. More specifically, we propose algorithms for finding maximum pairs, repeated motifs and common patterns of more than one weighted sequences -Recommendation Algorithms for web pages using strings processing algorithms. Several web applications (Recommendation systems or cache systems) want to predict the intentions of a visitor in order to propose or to preload a webpage. For this purpose systems try to exploit any experience that is recorded in the system from previous accesses. A new method for indexing and representing of information extracted is proposed upon the recorder data, from the user accesses in log files and content pages. For extracting knowledge from these data, the information is represented as strings and then treated and processed as weighted sequences. All these sequences are indexed by a generalized weighted sequence tree.

Στη παρούσα εργασία, μελετήθηκαν διάφοροι τύποι αρσονολιποσωμάτων, ως προς την επίδραση της λιπιδικής τους σύστασης στην σταθερότητα τους, την αλληλεπίδραση τους με φυσιολογικά και καρκινικά κύτταρα και την βιοκατανομή τους. Παρασκευάστηκαν sonicated αρσονολιποσώματα με 1,2-rac-διάκυλοοξυπροπυλ-αρσονικό οξύ με παλμιτόυλ- παράπλευρες αλυσίδες (αρσονολιπίδιο, Ars), χοληστερόλη (Chol) και φωσφατιδυλοχολίνη (PC) [PC-based αρσονολιποσώματα] ή 1,2-διστεαρόυλ-sn-φωσφατιδυλοχολίνη (DSPC) [DSPC-based αρσονολιποσώματα], με αναλογίες PC/Ars/Chol και DSPC/Ars/Chol ίσες με 12:8:10 mol:mol:mol. Επίσης παρασκευάστηκαν παρόμοια αρσονολιποσώματα με αναλογίες PC/Ars/Chol και DSPC/Ars/Chol ίσες με 17:3:10 mol:mol:mol. Παρασκευάστηκαν επίσης αρσονολιποσώματα που, εκτός από αρσονολιπίδιο, χοληστερόλη, φωσφατιδυλοχολίνη ή 1,2-διστεαρόυλ-sn-φωσφατιδυλοχολίνη περιείχαν στην σύσταση τους και PEG2000-λιπίδιο (πολυαιθυλενογλυκόλη, Μ.Β. 2000, συζευγμένη με 1,2-διστεαρόυλ-φωσφατιδυλοαιθανολαμίνη, DSPE-PEG2000) [PEGylated PC- και DSPC-based αρσονολιποσώματα]. Εκτός από τα παραπάνω αρσονολιποσώματα, παρασκευάστηκαν και sonicated λιποσώματα με χοληστερόλη και PC ή DSPC σε αναλογίες PC:Chol και DSPC:Chol 2:1 mol:mol («συμβατικά» λιποσώματα, χωρίς αρσονολιπίδιο). Μελετήθηκε αρχικά η τοξικότητα όλων των παραπάνω λιποσωμάτων έναντι διάφορων τύπων καρκινικών κυττάρων: ανθρώπινων λευχαιμικών κυττάρων (ΝΒ4), κυττάρων από καρκίνο του προστάτη (PC3), ανθρώπινων κυττάρων από καρκίνο του μαστού (MDA-MB-468) και Τ-λεμφοκυττάρων από ασθενείς με λευχαιμία (ΜΤ-4), καθώς και έναντι φυσιολογικών ενδοθηλιακών κυττάρων από φλέβες ανθρώπινου ομφάλιου λώρου (HUVEC). Η τοξικότητα των αρσονολιποσωμάτων υπολογίσθηκε με μετρήσεις της βιωσιμότητας των κυττάρων μετά από αλληλεπίδραση τους με τα λιποσώματα με την μέθοδο MTT. Από τις καμπύλες βιωσιμότητας υπολογίσθηκαν και οι IC50 τιμές, οι συγκεντρώσεις δηλαδή στις οποίες κάθε λιπόσωμα προκαλεί 50% μείωση της κυτταρικής βιωσιμότητας. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα όλοι οι τύπο αρσονολιποσωμάτων είναι τοξικοί έναντι των καρκινικών κυττάρων (PC3, NB4 και MT-4), με εξαίρεση τα MDA-MB-468 κύτταρα, ενώ αντιθέτως δεν επηρεάζουν την βιωσιμότητα των φυσιολογικών HUVEC κυττάρων. Ωστόσο, για τον ίδιο τύπο κυττάρων, υπάρχουν σημαντικές διαφορές μεταξύ των διαφορετικών τύπων αρσονολιποσωμάτων, οι οποίες δεν είναι ανάλογες με τις διαφορές της σταθερότητας των αρσονολιποσωμάτων, γεγονός που υποδηλώνει ότι η ακεραιότητα της μεμβράνης των αρσονολιποσωμάτων δεν αποτελεί ανασταλτικό παράγοντα για την εμφάνιση τοξικότητας. Είναι φανερό επομένως πως η σύσταση των αρσονολιποσωμάτων πρέπει να προσαρμόζεται κατάλληλα, ανάλογα με την in vivo κινητική τους και την επιθυμητή βιοκατανομή τους. Μελετήθηκε επίσης ο μηχανισμός αλληλεπίδρασης των λιποσωμάτων με NB4 και MDA-MB-468 κύτταρα, καθώς αυτές οι δυο κυτταρικές σειρές ήταν οι σειρές που επέδειξαν την περισσότερη και την λιγότερη ευαισθησία αντίστοιχα έναντι των αρσονολιποσωμάτων στις μελέτες βιωσιμότητας, με χρήση μιας φθορισμομετρικής μεθόδου. Η μέθοδος επιτρέπει την παρακολούθηση της ενδοκυττάρωσης, της δέσμευσης και διαφυγής των λιποσωμάτων από τα κύτταρα. Το HPTS, μια υδατοδιαλυτή, έντονα φθορίζουσα ουσία, της οποίας ο φθορισμός εξαρτάται από το pH, εγκλωβίστηκε στο εσωτερικό των λιποσωμάτων. Η τιμή του φθορισμού του HPTS στα 413 nm εξαρτάται από το pH, ενώ είναι ανεξάρτητη από το pH στα 454 nm, με μήκος κύματος διέγερσης 512 nm. Η ύπαρξη ισοασβεστικού σημείου στα 413 nm επιτρέπει την «μετάφραση» του φθορισμού σε ποσότητα της ουσίας. Τα NB4 και MDA-MB-468 κύτταρα επωάστηκαν με λιποσώματα που είχαν εγκλωβίσει φθορίζουσα στο εσωτερικό τους (HPTS-λιποσώματα) στους 37 oC για διάφορα χρονικά διαστήματα και υπολογίστηκε ο λόγος των τιμών φθορισμού στα 413 nm και τα 454 nm (Ι454/Ι413), που λειτουργεί ως ένδειξη της ενδοκυττάριας εντόπισης των λιποσωμάτων. Με σκοπό να διευκρινιστεί ο εντοπισμός των λιποσωμάτων στα κύτταρα μετά την επώαση τους, τα κύτταρα επωάστηκαν με NH4Cl, που αλκαλοποιεί το όξινο περιβάλλον των υποκυτταρικών διαμερισμάτων, με αποτέλεσμα αύξηση της τιμής φθορισμού στα 454 nm, εφόσον η φθορίζουσα βρίσκεται στα ενδοσώματα (π.χ. λυσοσώματα). Το φαινόμενο αυτό μπορεί να αναστραφεί με απομάκρυνση του NH4Cl. Υπολογίσθηκαν οι λόγοι Ι454/Ι413 πριν και μετά την επώαση τους με NH4Cl, καθώς και μετά από την απομάκρυνση του. Προσδιορίστηκε επίσης το % ποσοστό πρόσληψης αρσονολιποσωμάτων από τα κύτταρα. Η τιμή του φθορισμού στα 413 nm αποτελεί μέτρο της συγκέντρωσης αρσονολιποσωμάτων στα κύτταρα, ανεξάρτητα από το σημείο εντόπισης τους (ανεξάρτητα από το pH). Με σύγκριση των τιμών φθορισμού με πρότυπες καμπύλες αναφοράς προσδιορίστηκε η συγκέντρωση φθορίζουσας σε NB4 και MDA-MB-468 κύτταρα, μετά από επώαση τους με HPTS-λιποσώματα στους 37 oC για διάφορα χρονικά διαστήματα. Οι ίδιες μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν και μετά από επώαση NB4 και MDA-MB-468 κυττάρων με τα ίδια HPTS-αρσονολιποσώματα στους 4 oC, με σκοπό να διευκρινιστεί αν ο μηχανισμός αλληλεπίδρασης τους εξαρτάται από την θερμοκρασία, αν είναι δηλαδή ενεργειακά εξαρτώμενη διαδικασία. Για τις μορφολογικές μελέτες που πραγματοποιήθηκαν, προστέθηκε στα λιποσώματα επισημασμένο με φθορίζουσα λιπίδιο στην μεμβράνη τους (ροδαμίνη συζευγμένη με φωσφατιδυλοαιθανολαμίνη, Rho-PE) και η κατανομή των λιποσωμάτων παρατηρήθηκε μικροσκοπικά μετά από επώαση τους στους 37 oC για διάφορα χρονικά διαστήματα με NB4 και MDA-MB-468 κύτταρα. Η επίδραση αναστολέων της ενδοκυττάρωσης μελετήθηκε με επώαση των NB4 και MDA-MB-468 κυττάρων με χλωροπρομαζίνη (CPZ, αναστολέας της ενδοκυττάρωσης μέσω κλαθρίνης) και με μεθυλο-β-κυκλοδεξτρίνη (ΜeβCD, αναστολέας της ενδοκυττάρωσης μέσω caveolae) πριν την επώαση τους με HPTS-λιποσώματα. Προσδιορίστηκαν στην συνέχεια οι λόγοι Ι454/Ι413 και τα % ποσοστά πρόσληψης των αρσονολιποσωμάτων από τα κύτταρα, με σκοπό να διευκρινιστεί ο μηχανισμός της ενδοκυττάρωσης. Όλα τα αρσονολιποσώματα επέδειξαν σχεδόν την ίδια συμπεριφορά σε σχέση με τον τρόπο που αλληλεπιδρούν με τα MDA-MB-468 κύτταρα. Ο κύριος μηχανισμός ενδοκυττάρωσης τους φαίνεται να περιλαμβάνει συμμετοχή υποδοχέων, όπως κλαθρίνη ή/και caveolae. Σε σύγκριση με τα αποτελέσματα των μελετών βιωσιμότητας προκύπτει ότι η έλλειψη τοξικότητας αυτών των αρσονολιποσωμάτων μπορεί να οφείλεται στην αποικοδόμηση τους στο εσωτερικό των λυσοσωμάτων ως φυσικό επακόλουθο της ενδοκυττάρωσης μέσω κλαθρίνης, γεγονός που συμφωνεί και με τον προσδιορισμό αρσενικού που έγινε στα MDA-MB-468 κύτταρα κάτω από τις ίδιες συνθήκες επώασης και ανιχνεύτηκαν ποσοστά αρσενικού μόνο στην περίπτωση των πιο σταθερών DSPC-based λιποσωμάτων (PEGylated και μη). Στην περίπτωση των NB4 κυττάρων, προκύπτει πως η τοξικότητα των αρσονολιποσωμάτων μπορεί να συνδέεται επίσης με το ποσοστό συμμετοχής υποδοχέων, όπως κλαθρίνη ή/και caveolae. Λιποσώματα όπως τα PEGylated PC-based αρσονολιποσώματα (που είναι τα πιο τοξικά), δεν αλληλεπιδρούν καθόλου με τα NB4 κύτταρα μέσω υποδοχέων, ενώ αντίθετα τα PEGylated DSPC-based αρσονολιποσώματα, που αποδείχθηκαν τα λιγότερο τοξικά έναντι των NB4 κυττάρων, φαίνεται να εισέρχονται στα κύτταρα αποκλειστικά μέσω κλαθρίνης ή/και caveolae. Κάτω από τις ίδιες συνθήκες επώασης, δεν ανιχνεύτηκαν παρ’ όλα αυτά ποσοστά αρσενικού στα κύτταρα, γεγονός που θέτει πολλά ερωτηματικά για την ενδοκυττάρια τύχη των αρσονολιποσωμάτων και συγκεκριμένα των αρσονολιπιδίων, δεδομένου ότι γίνεται ενδοκυττάρωση ολόκληρων των λιποσωμάτων αφού «control» (χωρίς αρσενικό) λιποσώματα δεν αποδείχθηκαν τοξικά για τα κύτταρα. Τέλος, με σκοπό να μελετηθεί η βιοκατανομή των αρσονολιποσωμάτων, πραγματοποιήθηκαν in vivo πειράματα. Σε ένα πρώτο σετ πειραμάτων, ενέθηκαν ενδοπεριτοναϊκά (i.p.) DSPC-based και PEGylated DSPC-based αρσονολιποσώματα σε balb-c ποντίκια και η κατανομή του αρσενικού στα διάφορα όργανα 1, 2, 5, 12 και 24 ώρες μετά την χορήγηση μετρήθηκε με Φασματομετρία Ατομικής Απορρόφησης με χρήση φούρνου γραφίτη (GFAAS). Ένα υψηλό ποσοστό της δόσης που χορηγήθηκε αποβλήθηκε ταχέως, καθώς στην πρώτη ώρα μετά την χορήγηση σχεδόν 30-40% της δόσης ανιχνεύθηκε στις ιστούς των ζώων. Από το χρονικό σημείο αυτό και μετά, η απομάκρυνση του αρσενικού ήταν βραδεία με χρόνους ημιζωής 27.6 h για τα PEGylated DSPC-based αρσονολιποσώματα και 83 h για τα DSPC-based. Και για τους δύο τύπους αρσονολιποσωμάτων, η κατανομή αρσενικού ήταν υψηλότερη στα έντερα, μετά στο ήπαρ και μειωνόταν κατά την ακόλουθη σειρά: δέρμα + τρίχωμα, στομάχι, σπλήνα, νεφρά, πνεύμονες και καρδιά. Από τα αποτελέσματα αυτά, αν συγκριθούν με τα αποτελέσματα από παρόμοιες μελέτες που έχουν γίνει με PC-based και PEGylated PC-based αρσονολιποσώματα, φαίνεται πως τα DSPC-based και PEGylated DSPC-based αρσονολιποσώματα χαρακτηρίζονται από καλύτερη βιοδιαθεσιμότητα. Από το γεγονός αυτό γίνεται φανερό πως η λιπιδική σύσταση (και κατ’ επέκταση η σταθερότητα) των λιποσωμάτων επηρεάζει το φαρμακοκινητικό τους προφίλ και συνεπώς, η σωστή επιλογή της λιπιδικής σύστασης των λιποσωμάτων είναι πολύ σημαντική ανάλογα με την εφαρμογή για την οποία προορίζονται τα λιποσώματα. Παρόμοιες in vivo μελέτες πραγματοποιήθηκαν τόσο με DSPC-based και PEGylated DSPC-based, όσο και με PC-based και PEGylated PC-based αρσονολιποσώματα. Τα λιποσώματα χορηγήθηκαν ενδοφλέβια (i.v.) σε balb-c ποντίκια και η κατανομή του αρσενικού στα διάφορα όργανα προσδιορίστηκε με Φασματομετρία Ατομικής Απορρόφησης με χρήση φούρνου γραφίτη (GFAAS) 1, 3 και 24 ώρες μετά την χορήγηση. Στην περίπτωση των DSPC-based, τα επίπεδα αρσενικού στους ιστούς των ζώων ήταν γενικά υψηλότερα συγκριτικά με τα επίπεδα μετά από χορήγηση PC-based αρσονολιποσωμάτων. Η επικάλυψη των λιποσωμάτων με PEG επηρέασε περισσότερο την συμπεριφορά των DSPC-based. Τα PEGylated PC-based αρσονολιποσώματα επέδειξαν παρόμοια συμπεριφορά με τα PEGylated «συμβατικά» (χωρίς αρσενικό) λιποσώματα. Μετά από σύγκριση με τα αποτελέσματα των πειραμάτων με i.p. χορήγηση, προκύπτει πως ο ρόλος της οδού χορήγησης είναι σημαντικός στην κινητική των αρσονολιποσωμάτων, όπως και στην περίπτωση των «συμβατικών» λιποσωμάτων. Ενδιαφέρον παρουσιάζει το γεγονός ότι, μετά από την i.v. χορήγηση, βρέθηκαν ανιχνεύσιμες ποσότητες αρσενικού στον εγκέφαλο, που αποτελεί ένδειξη πως τα αρσονολιποσώματα μπορούν να περάσουν τον αιματεγκεφαλικό φραγμό σε κάποιο ποσοστό, όταν βρίσκονται σε υψηλές συγκεντρώσεις στο αίμα. / In this study we investigated the behavior of arsonolipid containing liposomes, in respect with their lipid composition and its effect on their stability, their interactions with normal and cancer cells and their biodistribution. Sonicated arsonoliposomes were prepared using arsonolipid with palmitic acid acyl chain (Ars), mixed with cholesterol (Chol) and phosphatidylcholine (PC-based arsonoliposomes) or 1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DSPC-based arsonoliposomes), with PC/Ars/Chol and DSPC/Ars/Chol 12:8:10 molar ratio. Arsonoliposomes with PC/Ars/Chol and DSPC/Ars/Chol 17:3:10 molar ratio was also studied. PEG2000-lipid (1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine conjugated to polyethylenoglycol 2000) containing vesicles (PEGylated arsonoliposomes, PC-based and DSPC-based) were also prepared. Sonicated liposomes were also prepared using phosphatidylcholine or 1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphocholine, both mixed with cholesterol, PC/Chol and DSPC/Chol 2:1 molar ratio. The cytotoxicity of these arsonoliposomes towards different cancer cells (human promyelocytic leukemia (NB4), prostatic cancer (PC3), human breast adenocarcinoma (MDA-MB-468), human T-lymphocyte (MT-4) and also towards HUVEC (human umbilical vein endothelial cells) was evaluated by calculating the arsonoliposome-induced growth inhibition of the cells by the MTT assay. IC50 values were interpolated from cell number/arsonolipid concentration curves. The results reveal that all types of arsonoliposomes evaluated significantly inhibit the growth of most of the cancer cells studied (PC3, NB4 and MT-4) with the exception of the MDA-MB-468 breast cancer cells, which were minimally affected by arsonoliposomes in some cases even less than HUVEC. Nevertheless, for the same cell type the differences between the different types of arsonoliposomes were significant but never proportional to their stability, indicating that high rigidity of the arsonoliposome membrane is not a problem for their anticancer activity. Thereby it is concluded that arsonoliposome composition should be adjusted accordingly depending on their in vivo kinetics and the desired biodistribution. The interaction of liposomes with NB4 and MDA-MB-468 cells (cells with minimum and maximum viability after interaction with the arsonoliposomes accordingly) was monitored by a fluorescence method, which allows for the simultaneous monitoring of endocytosis, binding and leakage. Pyranine (1-hydroxypyrene-3,6,8-trisulfonic acid, HPTS), a highly fluorescent, water-soluble, pH sensitive dye, was encapsulated at high concentration into the lumen of liposomes. HPTS exhibits two major fluorescence excitation maxima (403 and 450 nm), which have a complementary pH dependence. The intensity of fluorescence of HPTS at 413 nm (the isosbestic point of HPTS) is pH-independent, while the intensity of fluorescence at 454 nm is pH-dependent. NB4 and MDA-MB-468 cells were incubated at 37 oC with HPTS-encapsulating liposomes for different time periods and the intracellular fate of liposomes was monitored by measuring the fluorescence, at excitation wavelengths of 413 nm and 454 nm and an emission wavelength of 512 nm. The ratio of the fluorescence intensities (Ι454/Ι413) was calculated and evaluated, since it serves as an indicator of liposomes intracellular fate. In order to gain quantitative proof concerning the localization of cell-associated liposomal fluorescence in endosomes or lysosomes of NB4 and MDA-MB-468 cells, after incubation with HPTS-encapsulating liposomes, the cells were incubated with NH4Cl. This results in an increase of pH in the acidic cellular compartments, which would induce an increase in HPTS fluorescence at 454 nm, if the dye is localized in cell endosomes (i.e. lysosomes). This effect can be reversed by removal of NH4Cl. The ratio Ι454/Ι413 was calculated, before and after NH4Cl incubation, as well as after its removal. The % uptake of liposomal contents by cells and their subsequent exposure to acidified endosomes or secondary lysosomes was also monitored. The intensity at 413 nm serves as a measure of total number of liposomes associated with cells, regardless of their location along the endocytotic pathway. The concentration of dye associated with cells was determined by measuring fluorescence at 413 nm (pH independent point) and comparing the results to a standard curve, after incubation of NB4 and MDA-MB-468 cells at 37 oC with HPTS-encapsulating liposomes for different time periods. Fluorescence microscopy studies were performed to visualize the uptake of HPTS-encapsulating arsonoliposomes in NB4 and MDA-MB-468 cells. The intra- and extracellular distribution of Rho-PE-arsonoliposomes (arsonoliposomes with 0,2% rhodamine conjugated with phosphatidyl-ethanolamine in their lipid composition), was observed after incubation with cells at 37 oC for different time periods, by fluorescence microscopy, using appropriate excitation and barrier filters. Furthermore, in another set of experiments, pretreatment of cells with endocytosis inhibitors was performed. Chloropromazine (clathrin mediated endocytosis inhibitor, CPZ) and methyl-β-cyclodextrin (caveolae mediated endocytosis inhibitor, ΜeβCD) were preincubated with cells, HPTS- encapsulating liposomes were added and the Ι454/Ι413 ratio and the % uptake of liposomal contents by cells were measured for different time periods., in order to clarify in which cases the endocytosis is clathrin- or caveolae-dependent. The interaction of liposomes with cells was monitored at 4 oC as well, in order to study the time-course of the binding of liposomes to cells and clarify whether the mechanism of the association of liposomes with cells is energy dependent. NB4 and MDA-MB-468 cells were incubated at 4 oC with HPTS-encapsulating liposomes for different time periods in two different concentrations and the estimation of the intracellular fate and amount of bound liposomes on the cells was once again based on of Ι454/Ι413 ratio and uptake measurements. The mechanism of the association of the liposomes seems to be similar for all arsonoliposomes in the case of MDA-MB-468 cells. The results reveal that arsonoliposomes are uptaken by a receptor-mediated mechanism, probably clathrin- or/and caveolae-mediated. In comparison with the results of the viability studies, the fact that arsonoliposome did not induce growth inhibition of the MDA-MB-468 cells may correlate to their lysosomal degradation resulting from the clathrin-mediated endocytosis. Moreover, the fact that no arsenic was detected by Graphite Furnace Atomic Absorbance Spectrometry in the cells after incubation under the same conditions, except for the more rigid DSPC arsonoliposomes (PEGylated or not), comes in agreement with this previous hypothesis. In the case of NB4 cells, the mechanism of the association and the extent of receptor-mediated endocytosis role may affect the induced growth inhibition. More cytotoxic PEGylated PC-based arsonoliposomes are not endocytosed through receptors at all, while PEGylated DSPC-based seem to be endocytosed through clathrin- or/and caveolae-mediated mechanism. The fact though that no arsenic was detected, after both cancer cell lines were incubated with all arsonoliposomes studied under identical conditions, needs further investigation, given that whole liposomes internalization is taking place and that control liposomes (with no arsenic in their lipid composition) have been found not to be toxic against cancer cells. In order to study the biodistribution of arsonoliposomes, DSPC-based and PEGylated DSPC-based arsonoliposomes, were administered by intraperitoneal (i.p.) injection in balb-c mice and the distribution of arsenic in the organs after 1, 2, 5, 12 and 24h post-injection was measured by atomic absorption spectroscopy. Results demonstrate that a high portion of the dose administered is rapidly excreted, since 1h post-injection only about 30–40% of the dose was detected cumulatively in animal tissues. After this, the whole body elimination of arsenic was a slow process with a half-life of 27.6 h for PEGylated DSPC-based arsonoliposomes, and 83 h for the DSPC-based ones. For both arsonoliposomes, arsenic distribution was greater in intestines, followed by liver, carcass + skin stomach, spleen, kidney, lung and heart. Different arsenic kinetics in blood between the two liposome types was observed. Compared to the results obtained previously with PC-based arsonoliposomes, both the DSPC-based and PEGylated-arsonoliposomes have better bioavailability. This proves that arsonoliposome lipid composition (and consequently their integrity) influences their pharmacokinetic profile. Thus, the proper arsonoliposome composition should be used according to the intended application. The same set of in vivo studies were also performed with DSPC-based and PC-based arsonoliposomes intravenous (i.v.) injection. In all cases PEG-lipid (1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine conjugated to polyethylenoglycol 2000) was also added in the lipid membrane of the arsonoliposomes (PEGylated-arsonoliposomes) at 8 mol %. The liposomes were injected intravenously in balb-c mice. For all arsonoliposome types, the biodistribution of arsenic in mice organs was measured by atomic absorption spectroscopy, at 1, 3 and 24 h post-injection. DSPC-based arsonoliposomes give higher arsenic levels in most tissues (compared to PC-based ones) and are also affected to a higher extent by surface PEGylation. PEGylated DSPC arsonoliposomes behave similarly to PEGylated conventional liposomes that bear anionic charge. By comparison with the previous biodistribution values obtained after intraperitoneal administration of most of the vesicle types studied herein, it is concluded that the administration route has a significant effect on arsonoliposome kinetics, in some ways similar to that observed for conventional liposomes. Interestingly, after i.v. injection of all the arsonoliposome types tested, arsenic was found in detectable amounts in the animal brains, indicating that perhaps arsonoliposomes (intact or not) can pass the brain barrier to a certain extent, when high vesicle concentrations are present in the bloodstream.

Ο χαρακτηρισμός της ποιότητας των χυτών κραμάτων αλουμινίου , γίνεται μέχρι σήμερα μέσω του χαρακτηρισμού της ποιότητας της μικροδομής, μετρήσεων σκληρότητας και πειραμάτων κρούσης και σε μικρότερο βαθμό, δοκιμών εκφυλισμού. Στην παρούσα διατριβή, προτείνεται ένας νέος εμπειρικός δείκτης για τον ποσοτικοποιημένο χαρακτηρισμό της ποιότητας χυτών κραμάτων αλουμινίου. Ο προτεινόμενος δείκτης αξιολογεί την ποιότητα ενός υλικού από την πλευρά του μηχανικού που σχεδιάζει ένα κατασκευαστικό στοιχείο και επομένως την αξιολογεί ως την ικανότητα του υλικού για μηχανικές επιδόσεις. Για την αξιολόγηση αυτή ο προτεινόμενος δείκτης συνεκτιμά την αντοχή και την ολκιμότητα του υλικού σε εκφυλισμό. Παράλληλα, για το χαρακτηρισμό της ποιότητας, ο δείκτης παίρνει υπόψη τη δυσθραυσότητα του υλικού καθώς και τη διασπορά των μηχανικών ιδιοτήτων του υλικού. Η διατύπωση του δείκτη στηρίχτηκε σε έναν ευρείας έκτασης πειραματικό χαρακτηρισμό της μηχανικής συμπεριφοράς σε εφελκυσμό καθώς και της μικροδομής των κυριότερων αεροπορικών χυτών κραμάτων αλουμινίου σε συνάρτηση με τη μεταβολή α) της χημικής σύστασης, β) του ρυθμού στερεοποίησης και γ) της θερμικής κατεργασίας αυτών καθώς και στη διατύπωση εμπειρικών συναρτήσεων για την εξάρτηση των μηχανικών ιδιοτήτων των κραμάτων που εξετάστηκαν από τις παραπάνω μεταβολές των παραμέτρων χύτευσης. Προκειμένου να διευκολυνθεί η αξιοποίηση του δείκτη, διατυπώθηκαν απλουστευμένες προσεγγιστικές εκφράσεις που επιτρέπουν τον υπολογισμό του από δεδομένα των απλών πειραμάτων της σκληρομέτρησης και της κρούσης. Τέλος προτάθηκε μεθοδολογία δημιουργίας χαρτών ποιότητας με βάση τον προταθέντα δείκτη για την υποστήριξη της επιλογής υλικού όταν είναι γνωστές οι απαιτήσεις σε μηχανικές επιδόσεις συγκεκριμένων κατασκευαστικών στοιχείων. / Quality evaluation of cast aluminum alloys is currently made mainly by means of the met- allographic characterization of the alloy’s niicrostructure, hardness measurements, impact tests and, to a lesser extend, tensile tests, are involved, as well. Yet, the overall decision is not a straight forward procedure, relies heavily on the experience of the quality engineer and involves an appreciable amount of subjective judgment. In the present Thesis, a new empirical quality index for the quantitative evaluation of the quality of cast aluminum alloys is introduced. The proposed index evaluates quality which is regarded as the ability of a material for mechanical performance. The index evaluates the quality of a cast alloy on the basis of a balance between the material’s tensile strength and ductility with regard also to the material’s toughness. In the proposed index the scatter in mechanical properties is also accounted. The formulation of the index has been based on an extensive experimental characterization of the tensile behavior and the microstructural features of the main aircraft aluminum cast alloys by varying chemical composition, solidification rate and artificial aging treat- ment. To facilitate the wide spread use of the index, simplified approximate expressions of the index have been formulated as well. These expressions allow for the calculation of the proposed quality index based on hardness measurements and impact test results. The index has been also exploited to devise quality maps, which may be used to support material selection with regard to the mechanical properties required by the design office for a certain application.

Εξετάστηκαν κατ'αρχήν οι σχηματισμοί " σκληρά εδάφη-μαλακοί βράχοι" με βάση τη διεθνή και Ελληνική εμπειρία. Διερευνήθηκαν η γεωλογική σύσταση και δομή, σεισμικότητα, τεχνικογεωλογικοί χαρακτήρες και υδρογεωλογικό καθεστώς αυτών στο πλαίσιο του έργου της Ευρείας Παράκαμψης Πατρών (ΕΠΠ). Συντάχθηκε ο τεχνικογεωλογικός-γεωτεχνικός χάρτης της επριοχής έρευνας, σε κλίμακα 1:5000, αξιολογήθηκαν 170 γεωτρήσεις και διαχωρίστηκαν δύο γεωτεχνικές ενότητες των λεπτομερών αυτών ιζημάτων, Ανώτερη και Κατώτερη, οι οποίες αξιολογήθηκαν σε σχέση με τα υπόγεια τεχνικά έργα (σήραγγες). Οι ενότητες αυτές αποτυπώθηκαν σε μηκοτομές των δύο κλάδων του έργου της ΕΠΠ σε κλίμακα 1:5000/1:1000. Έγινε περαιτέρω τεκμηρίωση των ενοτήτων αυτών με βάση λεπτομερή μικροσκοπική μελέτη-ορυκτολογική ανάλυση, αξιολόγηση των εργαστηριακών και επιτόπου δοκιμών, καταγραφή παραμορφώσεων διατομής του έργου (συγκλίσεις), καθώς και ανάδρομες αναλύσεις. Η έρευνα αυτή αποτελεί χρήσιμο οδηγό διερεύνησης ανάλογων σχηματισμών για τον ασφαλή σχεδιασμό υπόγειων τεχνικών έργων. / The formations " hard soils-soft rocks" were firstly examined, based on the international and Greek territory experience. The geological composition and structure of the formations were investigated, as well as seismicity, engineering geological characteristics and hydrogeological regime of the wider area of Patras Ring Road. The engineering geological-geotechnical map of the examined area was drawn up, on a scale of 1:5000, 170 borehole logs were evaluated and two main geotechnical units in these fine sediments were distinguished, Upper and Lower, in relation to the underground works (tunnels). These Units were shown on sections along the two branches of the project, on a scale of 1:5000/1:1000. This discrimination was furthermore documented through detailed microscopic-mineralogical analysis, evaluation of the in situ and laboratory tests, as well as of the recorded deformations of the tunnels cross sections (convergenes) and finally the performance of back analysis. The investigation comprises a useful guide for the examination of such formations, concerning the safe design of underground works.