Μελέτη αυτο-οργανωμένων πεπτιδίων για βιοτεχνολογικές εφαρμογές
Φόρτωση...
Ημερομηνία
Συγγραφείς
Τριανταφύλλου-Μαράντου, Παρασκευή-Χριστίνα
Triantafyllou-Marantou, Paraskevi-Christina
Τίτλος Εφημερίδας
Περιοδικό ISSN
Τίτλος τόμου
Εκδότης
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Χημείας
Περίληψη
Τύπος
Είδος δημοσίευσης σε συνέδριο
Είδος περιοδικού
Είδος εκπαιδευτικού υλικού
Όνομα συνεδρίου
Όνομα περιοδικού
Όνομα βιβλίου
Σειρά βιβλίου
Έκδοση βιβλίου
Συμπληρωματικός/δευτερεύων τίτλος
Περιγραφή
Η αυξανόμενη ενεργειακή κατανάλωση παγκοσμίως, έχει οδηγήσει σε μια ενεργειακή κρίση που σχετίζεται με την εξάντληση των παραδοσιακών ορυκτών καυσίμων, όπως το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο, και τις αρνητικές επιπτώσεις τους στο περιβάλλον. Η επιστημονική κοινότητα, λοιπόν, αναζητά νέους τρόπους για την εκμετάλλευση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, μια εκ των οποίων είναι η ηλιακή. Στοχεύοντας σε βιομιμητικές προσεγγίσεις, έχουν αναπτυχθεί σύμπλοκα τα οποία μιμούνται τη δομή και τη λειτουργία φυσικών διαδικασιών. Η τεχνητή φωτοσύνθεση είναι μια υποσχόμενη διαδικασία, καθώς κρίσιμο μέρος της αποτελεί η διάσπαση των μορίων του νερού σε υδρογόνο και οξυγόνο χρησιμοποιώντας ηλιακό φως. Μέσω της διαδικασίας αυτής μπορεί να παραχθεί μοριακό υδρογόνο ως καύσιμο, συντελώντας έτσι σε μια πιο φιλική προς το περιβάλλον προσέγγιση. Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελούν οι χλωροφύλλες που βρίσκονται στους χλωροπλάστες των φυτών και οι βακτηριοχλωροφύλλες στα κυανοβακτήρια. Αυτές απορροφούν αποτελεσματικά την ηλιακή ακτινοβολία με αποτέλεσμα να φωτοσυνθέτουν, ειδικά οι δεύτερες σε μεγάλο βάθος στη θάλασσα. Κοινό τους χαρακτηριστικό είναι οι καλά οργανωμένες δομές που παρουσιάζουν τα μόρια αυτά, καθότι εμφανίζουν ενδιαφέρουσες φυσικοχημικές ιδιότητες. Η διαδικασία αυτή που συμβαίνει φυσικά, είναι η μοριακή αυτό-οργάνωση, όπου μικρά μόρια που βρίσκονται σε μονομερή, οργανώνονται σε υπερμοριακές δομές σχηματίζοντας έτσι νανοδομές με καθορισμένες ιδιότητες. Εμπνεόμενοι λοιπόν από τη διαδικασία αυτή, εξετάζουμε τη μοριακή αυτό-οργάνωση σε μικρά μόρια όπου προκύπτουν μεγαλύτερες υπερμοριακές δομές, με σκοπό τη βελτίωση βιολογικών λειτουργειών.
Πρώτος στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας ήταν η μελέτη της αυτό-οργάνωσης του διπεπτιδίου Cbz-Alanine-Phenylalanine-OH. Αφού παρατηρήθηκε ότι το συγκεκριμένο διπεπτίδιο έχει την τάση να σχηματίζει κυρίως ινώδεις δομές, πραγματοποιήθηκε σύζευξη του διπεπτιδίου με τρεις διαφορετικές πορφυρίνες με σκοπό να μελετηθεί η αυτό-οργάνωση των υβριδίων αυτών. Οι ενώσεις αυτές χαρακτηρίστηκαν πλήρως με φασματοσκοπίες 1Η και 13C NMR, UV-Vis, φθορισμού καθώς και με φασματομετρία μάζας MALDI-TOF. Η μορφολογία και το μέγεθος των δομών που προέκυψαν μελετήθηκαν με Ηλεκτρονιακή Μικροσκοπία Σάρωσης (FESEM). Στη συνέχεια, επιλέχθηκαν οι πιο ενδιαφέρουσες δομές των υβριδίων και μελετήθηκαν ως φωτοευαισθητοποιητές για φωτοκαταλυτική παραγωγή υδρογόνου. Πιο αποδοτικό σύστημα ήταν το ZAF-ZnTPP με νανοδομή σωλήνων (tubes) που έδωσε 612 ΤΟΝ vs CAT που αντιστοιχεί σε ρυθμό παραγωγής 32.685 μmol g-1 h-1. Συγκρίνοντας τις δομές μεταξύ τους, συμπεραίνουμε ότι παίζει σημαντικό ρόλο η αυτό-οργάνωση στη διαδικασία αυτή, καθότι οι δομές που εμφάνιζαν μεγαλύτερη διαθέσιμη επιφάνεια ήταν πιο αποδοτικές, όπως οι σωλήνες και οι ίνες, συγκριτικά με αυτές που είχαν μικρότερη επιφάνεια, όπως οι σφαίρες.
The increasing global energy consumption has led to an energy crisis associated with the depletion of traditional fossil fuels such as oil and natural gas, and their negative environmental impacts. Therefore, the scientific community is exploring new ways to harness renewable energy sources, one of which is solar energy. Targeting biomimetic approaches, complexes have been developed that mimic the structure and function of natural processes. Artificial photosynthesis is a promising process, with a critical component being the splitting of water molecules into hydrogen and oxygen using solar light. Through this process, molecular hydrogen can be produced as a fuel, contributing to a more environmentally friendly approach. A characteristic example is found in chlorophylls in plant chloroplasts and bacteriochlorophylls in cyanobacteria. These molecules efficiently absorb solar radiation, enabling photosynthesis, especially in deep-sea cyanobacteria. A common feature is the well-organized structures of these molecules, exhibiting interesting physicochemical properties. The natural process that occurs is molecular self-organization, where small molecules in monomeric form organize into supramolecular structures, forming nanostructures with defined properties. Inspired by this process, we examine the self-organization of the dipeptide Cbz-Alanine-Phenylalanine-OH. Observing that this specific dipeptide tends to predominantly form fibrous structures, it was coupled with three different porphyrins to study the self-organization of these hybrids. These compounds were fully characterized using 1H and 13C NMR spectroscopy, UV-Vis, fluorescence, and MALDI-TOF mass spectrometry. The morphology and size of the resulting structures were studied using Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM). Subsequently, the most interesting structures of the hybrids were selected and studied as photosensitizers for photocatalytic hydrogen production. The most efficient system was ZAF-ZnTPP with nanotube morphology, yielding a turnover number (TON) of 612 vs CAT, corresponding to a hydrogen production rate of 32.685 μmol g-1 h-1. Comparing the structures, it is inferred that self-organization plays a significant role in this process, as structures with larger surface area, such as tubes and fibers, were more efficient compared to those with smaller surface area, such as spheres.
The increasing global energy consumption has led to an energy crisis associated with the depletion of traditional fossil fuels such as oil and natural gas, and their negative environmental impacts. Therefore, the scientific community is exploring new ways to harness renewable energy sources, one of which is solar energy. Targeting biomimetic approaches, complexes have been developed that mimic the structure and function of natural processes. Artificial photosynthesis is a promising process, with a critical component being the splitting of water molecules into hydrogen and oxygen using solar light. Through this process, molecular hydrogen can be produced as a fuel, contributing to a more environmentally friendly approach. A characteristic example is found in chlorophylls in plant chloroplasts and bacteriochlorophylls in cyanobacteria. These molecules efficiently absorb solar radiation, enabling photosynthesis, especially in deep-sea cyanobacteria. A common feature is the well-organized structures of these molecules, exhibiting interesting physicochemical properties. The natural process that occurs is molecular self-organization, where small molecules in monomeric form organize into supramolecular structures, forming nanostructures with defined properties. Inspired by this process, we examine the self-organization of the dipeptide Cbz-Alanine-Phenylalanine-OH. Observing that this specific dipeptide tends to predominantly form fibrous structures, it was coupled with three different porphyrins to study the self-organization of these hybrids. These compounds were fully characterized using 1H and 13C NMR spectroscopy, UV-Vis, fluorescence, and MALDI-TOF mass spectrometry. The morphology and size of the resulting structures were studied using Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM). Subsequently, the most interesting structures of the hybrids were selected and studied as photosensitizers for photocatalytic hydrogen production. The most efficient system was ZAF-ZnTPP with nanotube morphology, yielding a turnover number (TON) of 612 vs CAT, corresponding to a hydrogen production rate of 32.685 μmol g-1 h-1. Comparing the structures, it is inferred that self-organization plays a significant role in this process, as structures with larger surface area, such as tubes and fibers, were more efficient compared to those with smaller surface area, such as spheres.
Περιγραφή
Λέξεις-κλειδιά
Πορφυρίνες, Πεπτίδια, Αυτό-οργάνωση, Υπερμοριακά συστήματα, Φωτοκατάλυση, Παραγωγή υδρογόνου, Porphyrins, Peptides, Self-assembly, Supramolecular systems, Photocatalysis, Hydrogen production
Θεματική κατηγορία
Ανόργανη Βιολογική Χημεία, Biological Inorganic Chemistry
Παραπομπή
Σύνδεσμος
Γλώσσα
el
Εκδίδον τμήμα/τομέας
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Χημείας
Όνομα επιβλέποντος
Κουτσολέλος, Αθανάσιος
Εξεταστική επιτροπή
Μητράκη, Άννα
Χατζηκακού, Σωτήριος
Κουτσολέλος, Αθανάσιος
Χατζηκακού, Σωτήριος
Κουτσολέλος, Αθανάσιος
Γενική Περιγραφή / Σχόλια
Ίδρυμα και Σχολή/Τμήμα του υποβάλλοντος
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών
Πίνακας περιεχομένων
Χορηγός
Βιβλιογραφική αναφορά
Ονόματα συντελεστών
Αριθμός σελίδων
127 σ.
Λεπτομέρειες μαθήματος
item.page.endorsement
item.page.review
item.page.supplemented
item.page.referenced
Άδεια Creative Commons
Άδεια χρήσης της εγγραφής: Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United States