Ruskoleväpohjaiset alginaattinanopartikkelit ja niiden karakterisointi

Abstract

Biopohjaisten materiaalien ja nanomittakaavan hyödyntäminen yhdessä ovat herättäneet kasvavaa tieteellistä ja teollista kiinnostusta. Etenkin ruskolevistä peräisin olevat alginaattinanopartikkelit ovat saaneet huomiota monella eri alalla. Ruskolevien soluseinistä eristetty alginaatti on anioninen ja hydrofiilinen polysakkaridi, joka koostuu guluroni- ja mannuronihapoista. Tämän biopolymeerisen materiaalin merkittäviä ominaisuuksia ovat biohajoavuus, bioyhteensopivuus, geeliytymiskyky ja pinnan muokattavuus.

Tutkielman tavoitteena on luoda yleiskuva alginaattinanopartikkelien tärkeimmistä karakterisointimenetelmistä sekä käsitellä lyhyesti materiaalin käyttökohteita ja haasteita. Materiaalilla on useita karakterisointimenetelmiä, jotka analysoivat niiden toimivuutta ja turvallisuutta sekä tunnistavat kehittämiskohteita. Läpäisyelektronimikroskopia (TEM) tuottaa suurennetun kuvan partikkelin koosta ja muodosta. Fourier-muunnos-infrapunaspektroskopia (FTIR) mittaa partikkelin pinnalla olevia funktionaalisia ryhmiä, ja zetapotentiaali mittaa pintavarausta, joka heijastaa partikkelin stabiilisuutta kolloidisessa dispersiossa. Lisäksi in vitro menetelmillä arvioidaan toksisia vaikutuksia soluille ja kuljetettavan aineen, kuten lääkkeen, vapautumista polymeerisestä partikkelista valituissa olosuhteissa.

Alginaattipohjaiset nanopartikkelit toimivat muun muassa täsmällisinä lääkekuljettajina sairauksien hoidossa ja tehokkaina epäpuhtauksien absorptiomateriaaleina jätevedenpuhdistuksessa. Laaja materiaalin hyödyntäminen kohtaa haasteita rakenteen riittävässä stabiilisuudessa pidemmällä aikavälillä, tarpeeksi tehokkaissa suurten mittakaavojen valmistusprosesseissa sekä vaihtelevan mannuroni- ja guluronihapposuhteen vuoksi. Mikroskooppisten tekniikoiden, in vitro -menetelmien ja muiden karakterisointimenetelmien avulla saadaan lisää tietoa materiaalista näiden haasteiden ratkaisemiseksi, ja tällöin edistetään sen käyttöä lääketieteessä, elintarviketeollisuudessa ja vedenpuhdistuksessa.