Väitös biotuotetekniikan alalta, M.Sc. (Tech.) Ya Zhu

Väitöskirjan nimi: Interfacial Adsorption and Stabilization of Nanopolysaccharides in Multifunctional Emulsion Systems

Tohtoriopiskelija: M.Sc. (Tech.) Ya Zhu
Vastaväittäjä: professori Koon-Yang Lee, Imperial College of London, Iso-Britannia
Kustos: professori Orlando Rojas, Aalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulu, biotuotteiden ja biotekniikan laitos

Nanopolysakkaridien rajapintojen adsorptio ja stabilointi monitoimisissa emulsiojärjestelmissä

Tässä opinnäytetyössä tutkitaan biopohjaisten polysakkaridin nanohiukkasten, mukaan lukien selluloosan nanofibrillit (CNF), selluloosan nanofibrillit (NPcats) ja kitiinin nanofibrillit (NCh), rooleja emulsiojärjestelmien stabilaattoreina. Osoitamme näiden emulsioiden mahdollisen käytön edistyneiden materiaalien kehittämisessä. Opinnäytetyössä tarkastellaan nanopolysakkaridien kolloidiseen käyttäytymiseen ja adsorptioon liittyviä ilmiöitä öljy/vesi ja vesi/vesi rajapinnoilla Pickering-emulsioiden muodossa. Emulsion käyttäytymiseen liittyvät muuttujat, mukaan lukien hiukkasen rajapinnan kostutusominaisuudet, hydrofiilisyys, funktionaaliset ryhmät, sähköstaattinen varaus, aksiaalinen muotosuhde ja takertuminen, arvioitiin täydentävillä karakterisointialustoilla. Kahden vastakkaisesti varautuneen nanopolysakkaridin, CNF:n ja NCh:n, kompleksoitumisen osoitettiin stabiloivan tehokkaasti öljy-vedessä Pickering-emulsioita säädettävällä pisarakokolla ja stabiiliudella kermaantumista ja öljyämistä vastaan, mikä antaa pitkäaikaisen stabiilisuuden ja huomattavan ympäristön sietokyvyn. Samoin sähköstaattisten vuorovaikutusten ohjaama NPcat:n ja naudan seerumialbumiinin (BSA) massa- ja varaussuhteen säätäminen, pehmeän ja tiheän NPcat/BSA-kerroksen muodostuminen, on osoitettu mahdollistavan tiheiden NPcat/BSA-rajapintakerrosten muodostumisen, mikä stabiloi. vesi-vedessä-emulsiot. Lisäksi NCh:ta käytettiin korkean sisäisen faasin Pickering-emulsioiden (HIPPE) formuloimiseen esiemulsifikaatiolla, jota seurasi jatkuva öljynsyöttö, mikä helpotti korkean elastisuuden omaavaa "telinettä", joka esti pisaroiden liikkuvuuden ja karkenemisen, jolloin saatiin syötäviä öljy-vedessä-emulsioita. suuri sisäinen faasitilavuusfraktio (jopa 88 %). Nämä vihreät Pickering-emulsiot tarjoavat potentiaalia sovelluksissa, jotka liittyvät elintarvike-, lääke- ja kosmeettisiin formulaatioihin. Suoraa mustekirjoitusta (DIW) käytettiin alustana biopohjaisten Pickering-emulsioiden suunnittelulle niiden sovellusten laajentamiseksi. HIPPE:t teksturoitiin helposti hyödyntämällä niiden elastista käyttäytymistä ja joustavuutta koostumusmuutoksille, mikä teki niistä sopivia syötävien funktionaalisten elintarvikkeiden 3D-tulostukseen DIW:n kautta. Lisäksi strukturoimme NCh:lla stabiloidun emulsion (50 % öljyfraktio) yksivaiheisella prosessoinnilla hierarkkisesti ja spatiaalisesti ohjatuiksi huokoisiksi rakenteiksi, jotka määritetään emulsion pisarakoon, jäämallinnuksen ja DIW-täyttötiheyden perusteella. Saatujen tukirakenteiden on osoitettu moduloivan erinomaisesti soluadheesiota, proliferaatiota ja erilaistumista, kuten on testattu hiiren ihon fibroblastilla, joka ilmentää vihreitä fluoresoivia proteiineja. Yhdessä tämän opinnäytetyön havainnot ovat kiinnostavia perusemulsion stabilointimekanismien kehittämisessä ja ymmärtämisessä sekä käytännön sovellusten edistämisessä. Saaduilla vihreillä Pickering-emulsiojärjestelmillä odotetaan olevan tärkeä rooli elintarvikeemulsioissa, kapseloinnissa, lääkkeissä, (bio)katalyysissä ja kehittyneissä synteettisissä solumimeetteissä.

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä)
Yhteystiedot:
M.Sc. (Tech.) Ya Zhu
[email protected] 

Kemian tekniikan korkeakoulun väitöskirjat

Zoom pikaopas