Hellenic National Archive of Doctoral Dissertations
Not a member yet
56257 research outputs found
Sort by
Βελτιώνοντας την αποτελεσματικότητα της καταλυτικής υδρογόνωσης του CO2 μέσω εντατικοποιημένων διεργασιών και καινοτόμων καταλυτικών υλικών
No full textThe on-going use of fossil fuels leads to the persistent increase of carbon dioxide emissions, which in turn contribute to global warming and climate change. To mitigate this threat, technologies devoted to CO2 conversion into value-added products are increasingly been developed and deployed in industry. A substantial part of research on Carbon Capture and Utilization technologies (CCU) has been devoted to the catalytic hydrogenation of CO2 to methanol (or DME) that can serve both as a fuel and as a platform chemical for the production of numerous useful products. Methanol synthesis via CO2 hydrogenation reaction is exothermic, favored at high pressures and low temperatures. However, CO2 is a fully oxidized, thermodynamically stable, and chemically inert molecule that requires relatively high activation temperature. The reaction is therefore limited due to thermodynamics at high temperature and due to kinetics at low temperature. The key for CO2 hydrogenation to pose an attractive process for the production of methanol in an industrial scale lies in the development of highly active and selective catalytic materials, able to activate and convert carbon dioxide to methanol at low temperature. Another important parameter is the stability of such catalysts under realistic industrially relevant conditions and in the presence of common impurities found in CO2-containing flue gases. Additionally, the development of intensification strategies to circumvent thermodynamic limitations is also crucial for the efficient conversion of CO2.The purpose of the present thesis is to improve the efficiency of CO2 hydrogenation to value-added products, such as methanol or dimethyl ether, by developing novel catalysts and intensified process concepts with special emphasis on the experimental development of the sorption-enhanced (SE) methanol synthesis process. More specifically, novel catalyst preparation routes, such as 3D printing, sol-gel auto-combustion etc., and novel active components, such as Mo2C-based materials, were developed and investigated, focusing on the relation of the structural and physicochemical with the catalytic performance, which led to significant insight on the nature of the active sites. Additionally, the catalytic stability of a commercial Cu-based methanol synthesis catalyst after exposure to typical impurities present in flue gases was investigated. To circumvent the thermodynamic limitations of CO2 hydrogenation, processes based on the continuous removal of one of the reaction products were investigated. Special focus was dedicated to the development of an experimental protocol for the validation of the sorption-enhanced methanol synthesis concept, i.e. enhancement of methanol production by continuously removing water via the use of solid sorbents, as an attractive intensification strategy. The effect of various parameters, including operating conditions and material selection, on the process performance were also explored.Initially, molybdenum carbide-based catalysts were developed and systematically studied to address the kinetic constraints of CO2 hydrogenation. Cu promotion and various preparation routes (sol-gel auto-combustion, solid-state mixing, and solvothermal synthesis) were explored to understand their impact on the catalysts' physicochemical properties and reaction performance. Catalytic activity tests showed that hydrogenation of CO2 over the developed Mo2C-based catalysts leads to the production of CH3OH, CO and CH4. Cu promotion of the solvothermally prepared Mo2C catalyst led to a decrease of activity by 10 – 15 %, but significantly increased methanol selectivity at T 225 °C. In-situ crystallization of ZSM-5 on a direct 3D printed α-alumina substrate also led to the production of a highly active structured catalyst for the methanol dehydration reaction despite its low ZSM-5 loading. The conclusions drawn from the preparation, characterization and performance evaluation of the catalysts developed and investigated in this work, are expected to contribute to the efforts of the scientific community to create new, improved stable and low-cost catalysts for efficient CO2 utilization through its catalytic hydrogenation to value-added products. Based on the findings discussed in this thesis, future research should be directed in optimizing the parameters that can increase the population of the active sites for CO2 hydrogenation and enhance the synergy between the catalytic components as required for selective methanol or DME synthesis. Process wise, by studying the deactivation of commercial Cu-based methanol synthesis catalyst, the necessity to employ tailored systems for the purification of flue-gases intended for use as feed in CCU processes was evidenced. Concerning process intensification, the experimental verification of the sorption-enhanced concept combined with valuable insights into the effects of key parameters—such as operating conditions, sorbent properties, and cyclability—on the enhancement effect is expected to contribute towards its implementation in an industrial scale. To achieve this, further steps must be taken to upscale the process and bridge the gap between laboratory findings and industrial application.Η αδιάκοπη χρήση ορυκτών καυσίμων οδηγεί στη διαρκή αύξηση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα (CO2), οι οποίες με τη σειρά τους συμβάλλουν στην παγκόσμια αύξηση της θερμοκρασίας και την κλιματική αλλαγή. Για την αντιμετώπιση αυτής της απειλής, τεχνολογίες μετατροπής του CO2 σε προϊόντα υψηλής προστιθέμενης αξίας αναπτύσσονται και υιοθετούνται όλο και περισσότερο στη βιομηχανία. Ένα σημαντικό μέρος της έρευνας στις τεχνολογίες Δέσμευσης και Αξιοποίησης Άνθρακα έχει επικεντρωθεί στην καταλυτική υδρογόνωση του CO2 προς μεθανόλη (ή διμεθυλαιθέρα), που μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο ως καύσιμο, όσο και ως πρώτη ύλη για την παραγωγή χρήσιμων προϊόντων. Η σύνθεση μεθανόλης μέσω της αντίδρασης υδρογόνωσης του CO2 είναι εξώθερμη και άρα ευνοείται σε χαμηλές θερμοκρασίες και υψηλές πιέσεις. Ωστόσο, το CO2 είναι ένα πλήρως οξειδωμένο, θερμοδυναμικά σταθερό και χημικά αδρανές μόριο που απαιτεί σχετικά υψηλές θερμοκρασίες για την ενεργοποίησή του. Η αντίδραση περιορίζεται, συνεπώς, σε υψηλές θερμοκρασίες από τη θερμοδυναμική και σε χαμηλές θερμοκρασίες από την κινητική. Το κλειδί για να καταστεί η υδρογόνωση του CO2 ελκυστική διεργασία για την παραγωγή μεθανόλης σε βιομηχανική κλίμακα έγκειται στην ανάπτυξη ιδιαίτερα ενεργών καταλυτικών υλικών με υψηλή εκλεκτικότητα, που να είναι ικανά να ενεργοποιούν και να μετατρέπουν το CO2 σε μεθανόλη σε χαμηλές θερμοκρασίες. Ένας άλλος σημαντικός παράγοντας είναι η σταθερότητα αυτών των καταλυτών υπό ρεαλιστικές βιομηχανικές συνθήκες και παρουσία κοινών προσμίξεων που βρίσκονται στα απαέρια που περιέχουν CO2. Επιπλέον, η ανάπτυξη στρατηγικών εντατικοποίησης της διεργασίας προκειμένου να ξεπεραστούν οι θερμοδυναμικοί περιορισμοί και να επιτευχθεί αποτελεσματική μετατροπή του CO2, είναι απαραίτητη. Σκοπός της παρούσας διατριβής ήταν η βελτίωση της απόδοσης της υδρογόνωσης του CO2 προς προϊόντα υψηλής προστιθέμενης αξίας, όπως η μεθανόλη και ο διμεθυλαιθέρας (DME), μέσω της ανάπτυξης καινοτόμων καταλυτών και εντατικοποιημένων διεργασιών, με έμφαση στη ροφητικά ενισχυμένη (sorption-enhanced) καταλυτική υδρογόνωση του CO2. Συγκεκριμένα, αναπτύχθηκαν και μελετήθηκαν νέες μέθοδοι παρασκευής καταλυτών, όπως η τρισδιάστατη εκτύπωση και η αυτανάφλεξη κολλοειδούς γέλης, καθώς και νέα ενεργά καταλυτικά υλικά με βάση το καρβίδιο του μολυβδαινίου (Mo2C). Στόχος ήταν η συσχέτιση των δομικών και φυσικοχημικών ιδιοτήτων με την καταλυτική δράση, οδηγώντας στην εις βάθος κατανόηση της φύσης των ενεργών θέσεων. Επιπλέον, διερευνήθηκε η καταλυτική σταθερότητα ενός εμπορικού καταλύτη σύνθεσης μεθανόλης με βάση τον χαλκό έπειτα από έκθεση του σε τυπικές προσμίξεις βιομηχανικών απαερίων. Προκειμένου να ξεπεραστούν οι θερμοδυναμικοί περιορισμοί της υδρογόνωσης του CO2, διερευνήθηκαν διεργασίες που βασίζονται στη συνεχή απομάκρυνση ενός εκ των προϊόντων της αντίδρασης. Ιδιαίτερη έμφαση δόθηκε στην ανάπτυξη ενός πειραματικού πρωτοκόλλου προκειμένου να επιδειχθεί πειραματικά ότι η ροφητική ενίσχυση, δηλαδή η αύξηση της παραγωγής μεθανόλης μέσω της διαρκούς απομάκρυνσης του παραγόμενου νερού με τη χρήση στερεών ροφητικών, αποτελεί μία ελκυστική στρατηγική εντατικοποίησης. Διερευνήθηκε επίσης η επίδραση διαφόρων παραμέτρων, όπως οι λειτουργικές συνθήκες και ο τύπος του ροφητικού υλικού, στην απόδοση της διεργασίας. Αρχικά, αναπτύχθηκαν και μελετήθηκαν συστηματικά καταλύτες με βάση το καρβίδιο του μολυβδαινίου με στόχο την αντιμετώπιση των κινητικών περιορισμών της υδρογόνωσης του CO2. Εξετάστηκε η επίδραση προσθήκης χαλκού και χρήσης διαφορετικών μεθόδων σύνθεσης (όπως η αυτανάφλεξη κολλοειδούς γέλης, η στερεή ανάμιξη και η θερμοδιάλυση) στις φυσικοχημικές ιδιότητες και την καταλυτική δράση των υλικών αυτών. Τα πειράματα αξιολόγησης της καταλυτικής δράσης έδειξαν ότι κατά την υδρογόνωση του CO2 παρουσία των καρβιδίων σχηματίζεται CH3OH, CO και CH4. Η προσθήκη χαλκού στον καταλύτη Mo2C που συντέθηκε μέσω θερμοδιάλυσης οδηγεί σε μείωση της δραστικότητας κατά 10 -15 %, αλλά αυξάνει σημαντικά την εκλεκτικότητα προς μεθανόλη σε θερμοκρασίες T < 275 °C. Επιπλέον, η καταλυτική δράση των καταλυτών με 20 % κ.β. Cu-Mo2C επηρεάζεται σημαντικά και από τη μέθοδο παρασκευής, με τον καταλύτη που συντέθηκε μέσω αυτανάφλεξης κολλοειδούς γέλης να παρουσιάζει την υψηλότερη δραστικότητα και εκλεκτικότητα προς μεθανόλη και τον καταλύτη που συντέθηκε μέσω στερεής ανάμιξης τη χαμηλότερη. Βρέθηκε άμεση συσχέτιση μεταξύ του είδους και του πλήθους των διαφορετικών ενεργών θέσεων στην καταλυτική επιφάνεια με την συμπεριφορά στην αντίδραση. Ο μικρός αριθμός ενεργών θέσεων και, κατ’ επέκταση, η χαμηλή καταλυτική δράση του καρβιδίου που παρασκευάστηκε μέσω στερεής ανάμιξης αποδόθηκε σε μεγάλη εναπόθεση άνθρακα, αναδεικνύοντας έτσι τη σημασία της μεθόδου και των παραμέτρων της σύνθεσης. Συνδυάζοντας τις πληροφορίες που λήφθηκαν μέσω ανάλυσης XPS και μελετών θερμοπρογραμματιζόμενης εκρόφησης, αποσαφηνίστηκε το είδος και ο ρόλος των ενεργών θέσεων στην ενεργοποίηση του CO2 και του H2. Η προσθήκη χαλκού οδηγεί στον σχηματισμό ενεργών κέντρων που μπορούν να ενεργοποιήσουν το CO2 και το H2 σε χαμηλότερες θερμοκρασίες σε σχέση με τις θέσεις Mo2C. Η βελτιωμένη εκλεκτικότητα προς μεθανόλη στους καταλύτες Cu-Mo2C που παρασκευάστηκαν μέσω θερμοδιάλυσης και αυτανάφλεξης κολλοειδούς γέλης αποδόθηκε στην ισχυρότερη αλληλεπίδραση μεταξύ του Cu και του Mo2C, η οποία οδηγεί στον σχηματισμό θέσεων Mo2C-Cu+ που ευνοούν τη σύνθεση μεθανόλης. Στη συνέχεια, διερευνήθηκε η απενεργοποίηση/σταθερότητα ενός εμπορικού καταλύτη σύνθεσης μεθανόλης CuO/ZnO/Al2O3 στην αντίδραση υδρογόνωσης του CO2 έπειτα από δηλητηρίαση με τυπικές προσμίξεις που απαντώνται στα απαέρια χαλυβουργίας. Η δηλητηρίαση του καταλύτη με S και N πραγματοποιήθηκε ex-situ στην αέρια φάση, εκθέτοντας τον καταλύτη σε ροή H2S ή NH3 αντίστοιχα, ενώ η δηλητηρίαση με μέταλλα Ca, Fe, Na επιτεύχθηκε μέσω της μεθόδου του υγρού εμποτισμού με τη χρήση πρόδρομων αλάτων. Συγκρίνοντας την ονομαστική περιεκτικότητα κάθε πρόσμιξης με την πειραματικά προσδιορισμένη συγκέντρωση της στον κύριο όγκο του καταλύτη, επιβεβαιώθηκε η γνωστή συνάφεια του S με τα συστατικά του καταλύτη. Το αντίθετο παρατηρήθηκε για το N, του οποίου η συγκέντρωση ήταν μία τάξη μεγέθους χαμηλότερη από την ονομαστική. Διαφορές παρατηρήθηκαν επίσης μεταξύ της συγκέντρωσης των προσμίξεων στον κύριο όγκο και στην επιφάνεια του καταλύτη, όπως μετρήθηκε μέσω XPS, με τα αμέταλλα (N, S) να παρουσιάζουν χαμηλότερη συγκέντρωση στην επιφάνεια σε σχέση με τον κύριο όγκο. Αντίθετα, τα μέταλλα Na, Ca και Fe επιδεικνύουν τάση συσσώρευσης στην επιφάνεια του καταλύτη. Η δηλητηρίαση του καταλύτη προκαλεί σαφή μείωση του επιφανειακού Cu, καθώς και ταυτόχρονη συσσώρευση Zn στην επιφάνεια, υποδηλώνοντας έτσι την επιλεκτική εναπόθεση των προσμίξεων στις θέσεις Cu. Η παρουσία προσμίξεων οδηγεί σε μείωση της καταλυτικής δράσης του CuO/ZnO/Al2O3. Ο βαθμός απενεργοποίησης βρέθηκε ανάλογος της μείωσης του επιφανειακού Cu λόγω της εναπόθεσης των προσμίξεων, υποδεικνύοντας ότι οι προσμίξεις δεν τροποποιούν τη φύση, αλλά τον αριθμό των ενεργών θέσεων. Παρατηρήθηκε απόκλιση μόνο στο δείγμα που περιείχε Na, το οποίο επιδεικνύει μεγαλύτερη απώλεια καταλυτικής δράσης από την αναμενόμενη λόγω της ισχυρής βασικότητας του νατρίου. Απενεργοποίηση συναρτήσει του χρόνου αντίδρασης παρατηρήθηκε επίσης σε όλους τους καταλύτες, συμπεριλαμβανομένου και του μη-δηλητηριασμένου,
Study of the correlation between the intestinal microflora and the underlying immune system in patients with IBD in order to identify new therapeutic approaches
No full textCrohn’s Disease and Ulcerative Colitis are the main Inflammatory Bowel Diseases (IBDs) and are characterized by chronic and remitting colonic inflammation leading to the disrupted architecture of the intestinal tissue, which could also result in the development of fibrosis. HT-29 epithelial cell line is widely used as an in vitro model of the immunopathological mechanisms regarding gut barrier integrity and inflammation, which are main pathophysiological characteristics observed in patients with IBD. In addition, colonic subepithelial myofibroblasts (cSEMFs) are actively involved in mucosal wound healing and inflammation and are proven to be key mediators causing fibrotic disposition during IBD. Probiotic supplements have the prospect of being used as auxiliary treatment for IBDs, with the bacterial strains Bifidobacterium lactis, Bifidobacterium longum, Heyndrickxia coagulans, Lactobacillus acidophilus, Lactiplantibacillus plantarum, Lacticaseibacillus rhamnosus and the fungal strain Saccharomyces boulardii being commonly found amongst them. The main aim of the present thesis was to study the impact of the aforementioned probiotic strains, alone and in premade mixtures, in widely used cell models of IBD, in order to assess the potency of them being used as an auxiliary IBD treatment. This aim was achieved by assessing these probiotic strains’ effect on the proliferation rate and mRNA expression of pro-inflammatory CXCL8 and of tight junctions proteins in HT-29 cell line as well as their impact on the inflammatory and healing capacity of primary cSEMFs isolated from healthy individuals, from patients with Crohn’s Disease and from patients with Ulcerative Colitis.HT-29 cells were stimulated with 102 or 104 or 108 cfu/mL of the aforementioned probiotic strains alone and in various combinations for 6 hours, and their effect on the mRNA expression of the pro-inflammatory chemokine CXCL8 and on the mRNA expression of tight junctions’ proteins Claudin1, JAMA, Occludin and Zonula Occludens 1 was assessed by qRT-PCR. HT-29 were also pre-stimulated for 24 hours with IL-1α (5ng/ml) and TNF-α (50ng/ml) and then 102 or 104 or 108 cfu/mL of the mixture of Bifidobacterium lactis, Lactobacillus acidophilus, Lactiplantibacillus plantarum and Saccharomyces boulardii were added for another 6 hours, in order to study the mRNA expression of these same factors. Furthermore, HT-29 cells were stimulated with 102 or 104 cfu/mL of these probiotics for 48 hours in order to assess their effect on the proliferation rate of HT-29 using Wound Healing Assay. In addition, gut biopsies from healthy individuals, from patients with Crohn’s Disease and from patients with Ulcerative Colitis were obtained and single-cell colonies of primary cSEMFs were isolated and further cultured. cSEMFs were then stimulated with 102 or 104 cfu/mL of the aforementioned probiotic strains alone and in combinations, and their effect on chemokines (CCL2, CCL5, CCL20, CXCL1, CXCL2, CXCL3, CXCL4, CXCL5, CXCL6, CXCL7, CXCL8, CXCL9, CXCL10, CXCL11, CXCL12, CXCL14), cytokines (IL-1α, IL-1β, IL-6, IL-10, IL-22, IL-24, IL-26, IL-32α, IL-33, IFN-γ, TNF-α) and wound healing factors (Collagen Type I, Collagen Type III, Fibronectin, Tissue Factor, α-Smooth Muscle Actin) was assessed by qRT-PCR (mRNA expression, 6-hour stimulation), ELISA (chemokine protein levels, 48-hour stimulation) and Sircol Assay (secreted collagen, 48-hour stimulation), as well as on cSEMFs migration rate, by Wound Healing Assay. The probiotic strains and mixtures studied in this thesis remained viable and altered the inflammatory and healing behavior of both HT-29 and of the cSEMFs isolated from healthy individuals and from IBD patients. In detail, the probiotic mix of B. lactis, L. acidophilus, L. plantarum, S. boulardii was added to unstimulated or IL-1α and TNF-α pre-stimulated ΗΤ-29 and it was shown that it does not alter neither the mRNA expression of the proteins of tight junctions ClDN1, JAMA, OCLN and ZO-1, nor the mRNA expression of CXCL8. Regarding the mRNA of CXCL8, its expression was promoted when HT-29 were stimulated with L. plantarum and with the higher dosage 108 cfu/mL of H. coagulans and was reduced by the lower concentrations of H. coagulans, as well as by stimulation with S. boulardii, with the mixture of B. longum and L. rhamnosus and with the mixture of B. longum, L. rhamnosus and L. acidophilus. The mRNA and protein expression of the studied chemokines and healing factors in cSEMFs isolated from healthy individuals was dependent on the strain or strains used, and their dosage. More specifically, 102 cfu/mL of B. lactis reduced the mRNA expression of CXCL1, CXCL2 and CXCL6, while 104 cfu/mL of B. lactis promoted the mRNA expression of CCL2, CCL5, CXCL1 and CXCL2. Stimulation with the strain L. acidophilus downregulated the mRNAs of CXCL2, CXCL6 and CXCL8 and upregulated the mRNA of CXCL10. L. plantarum stimulation resulted in augmenting both the mRNA and the protein expression of CXCL8 as well as the mRNA expression of CXCL10. Probiotic fungus S. boulardii increased the mRNA expression of CCL5 and CXCL5. Moving on to the expression of healing factors, the mRNAs of Collagen type Ι, Collagen type ΙΙΙ, Fibronectin and Tissue Factor were upregulated by L. plantarum stimulation and downregulated by L. acidophilus stimulation. The cSEMFs’ mRNA expression of Collagen type ΙΙΙ was also decreased by B. lactis and S. boulardii, while B. lactis also decreased the mRNA of Fibronectin. In addition, S. boulardii stimulation promoted the mRNA expression of Tissue Factor and the protein secretion of collagen of cSEMFs. Finally, stimulating healthy individuals’ cSEMFs with the mixture of B. lactis, L. acidophilus, L. plantarum, S. boulardii resulted in the non-statistically significant upregulation of the mRNA of the chemokines CXCL1, CXCL2, CXCL4, CXCL8, CXCL10, CCL2 and CCL5, in the upregulation of the mRNAs of Fibronectin and Tissue Factor as well as in the downregulation of the mRNA of α-SMA. It is worth mentioning that the mRNA expression of the cytokines ΙL-6, IL-8, IL-24 and IL-32 was non-statistically significantly increased in unstimulated cSEMFs isolated from patients with Crohn’s Disease, and adding the mixture of B. lactis, L. acidophilus, L. plantarum, S. boulardii did not further alter it, except for the slight upregulation of the mRNA of IL-24.Specifically, regarding 48-hour stimulations with the single probiotic strains, the results of the present thesis show that the bacteria B. lactis, H. coagulans and the fungus S. boulardii appear to promote the proliferation rate of HT-29 cell line. Regarding the 48-hour effect of single strains on cSEMFs isolated from healthy individuals, B. lactis, L. plantarum, S. boulardii and the lower dosage of H. coagulans promote their migratory capacity, contrary to B. longum, L. rhamnosus and the higher dosage of H. coagulans that reduce it. L. plantarum and S. boulardii stimulations also increase the migratory rate of cSEMFs isolated from patients with Crohn’s Disease but do not affect the migratory rate of cSEMFs isolated from patients with Ulcerative Colitis. It is worth mentioning that despite the aforementioned various effects observed by using different strains, the stimulations with the mixtures containing these probiotic strains appeared to exert more balanced results on HT-29 proliferation and cSEMFs healing capacities. In more detail, the mixture of B. longum and L. rhamnosus and the mixture of B. lactis and L. acidophilus promote the proliferation of HT-29, and so does the mixture of B. longum, L. acidophilus and L. rhamnosus, for the first 24 hours, although it reduces it at the end of the 48-hour incubation. The lower dosage 102 cfu/mL of the probiotic mixture of B. lactis, L. acidophilus, L. plantarum and S. boulardii also reduces the proliferation of the HT-29, but this effect is apparent only for the first 24h. As far as healthy individuals cSEMFs’ migratory rate is concerned, it is promoted by the mixture of B. longum and L. rhamnosus and the higher dosage 104 cfu/mL of the probiotic mixture of B. lactis, L. acidophilus, L. plantarum and S. boulardii, while it is reduced by the mixture of B. lactis and L. acidophilus and the lower dosage 102 cfu/mL of the probiotic mixture of B. lactis, L. acidophilus, L. plantarum and S. boulardii. Similarly, the migration rate of cSEMFs from patients with Crohn’s Disease and of cSEMFs from patients with Ulcerative Colitis is promoted by the mixture of B. lactis, L. acidophilus, L. plantarum and S. boulardii. The mixture of B. longum and L. rhamnosus was shown to reduce the migratory capacity of cSEMFs from patients with Crohn’s Disease too. In conclusion, the effects of the probiotic strains and mixtures varied significantly, with greater increase or decrease in chemokine, cytokine and healing factor expression. However, this thesis confirms that the results of the probiotics are dependent on each specific strain (or combination of strains) and the concentration that was administered. Overall, this study highlights that the use of multiple probiotic strains can potentially alert the gut mucosal immune system and promote wound healing, having a more beneficial effect on mucosal immunity than the use of single probiotics.Η Νόσος Crohn και η Ελκώδης κολίτιδα αποτελούν τις κύριες μορφές των Ιδιοπαθών Φλεγμονωδών Νόσων του Εντέρου (ΙΦΝΕ). Οι συγκεκριμένες νόσοι χαρακτηρίζονται από παρατεταμένες φλεγμονώδεις αποκρίσεις που οδηγούν στη διαταραχή της αρχιτεκτονικής του τοιχώματος του εντέρου καθώς και σε πιθανή ανάπτυξη ίνωσης. Η καρκινική επιθηλιακή κυτταροσειρά HT-29 αποτελεί ένα εγκαθιδρυμένο in vitro μοντέλο μελέτης των ανοσοπαθολογικών μηχανισμών που ενέχονται στις ΙΦΝΕ, μεταξύ αυτών η ακεραιότητα του επιθηλιακού φραγμού και οι φλεγμονώδεις αποκρίσεις του εντέρου. Οι εντερικοί υποεπιθηλιακοί μυοϊνοβλάστες (ΕΥΜ) είναι κύριοι ρυθμιστές των διαδικασιών της επούλωσης και της φλεγμονής του εντερικού βλεννογονίου συστήματος. Τα βακτηριακά στελέχη Bifidobacterium lactis, Bifidobacterium longum, Heyndrickxia coagulans, Lactobacillus acidophilus, Lactiplantibacillus plantarum, Lacticaseibacillus rhamnosus και ο μύκητας Saccharomyces boulardii χρησιμοποιούνται ευρέος σε προβιοτικά συμπληρώματα, με την προοπτική να χορηγηθούν και ως επικουρική θεραπεία για τις ΙΦΝΕ. Κυρίαρχο σκοπό της παρούσας διατριβής αποτελούσε η μελέτη του αντίκτυπου των προαναφερθέντων προβιοτικών στελεχών, μεμονωμένων και σε προκατασκευασμένα μείγματα, σε γνωστά κυτταρικά μοντέλα έρευνας των ΙΦΝΕ, ούτως ώστε να διερευνηθεί η δυνητικότητα χρήσης αυτών ως επικουρικών θεραπειών για τις ΙΦΝΕ. Για την επίτευξη αυτού του σκοπού μελετήθηκε η επίδραση των παραπάνω προβιοτικών στην ταχύτητα πολλαπλασιασμού και στην mRNA έκφραση της φλεγμονώδους IL-8 και των στεγανών συνδέσμων στην κυτταροσειρά HT-29, καθώς και στο φλεγμονώδες και επουλωτικό δυναμικό των ΕΥΜ απομονωμένων από υγιή άτομα, από ασθενείς με Νόσο Crohn και από ασθενείς με Ελκώδη κολίτιδα.Τα HT-29 διεγέρθηκαν με 102 ή 104 ή 108 cfu/mL των προαναφερθέντων προβιοτικών, μεμονωμένων ή διαφόρων συνδυασμών αυτών, για 6 ώρες, και ο αντίκτυπος τους στην mRNA έκφραση της φλεγμονώδους χημειοκίνης CXCL8 και των πρωτεϊνών των στεγανών συνδέσεων Claudin1, JAMA, Occludin και Zonula Occludens 1 μετρήθηκε με qRT-PCR. Τα HT-29 προ-διεγέρθηκαν επίσης με τις προ-φλεγμονώδεις IL-1α (5ng/ml) και TNF-α (50ng/ml) για 24 ώρες και έπειτα διεγέρθηκαν με 102 ή 104 ή 108 cfu/mL του μείγματος των Bifidobacterium lactis, Lactobacillus acidophilus, Lactiplantibacillus plantarum και Saccharomyces boulardii για 6 ώρες, για τη μελέτη της έκφρασης των ίδιων παραγόντων. Ακόμα, πραγματοποιήθηκαν και 48ωρες διεγέρσεις με 102 ή 104 cfu/mL των προβιοτικών στελεχών και μειγμάτων για τη διερεύνηση της επίπτωσης τους στον πολλαπλασιαστικό ρυθμό των HT-29, με τη Δοκιμασία Επούλωσης Τραύματος. Επιπρόσθετα, λήφθηκαν ενδοσκοπικές βιοψίες παχέος εντέρου από υγιή άτομα ή από ασθενείς με Νόσο Crohn ή από ασθενείς με Ελκώδη κολίτιδα για την απομόνωση και τη μονοκαλλιέργεια πρωτογενών ανθρώπειων ΕΥΜ. Τα πρωτογενή αυτά κύτταρα διεγέρθηκαν με 102 ή 104 cfu/mL των μεμονωμένων προβιοτικών και συνδυασμών τους, με σκοπό τη μελέτη της επίδραση τους στις χημειοκινικές (CCL2, CCL5, CCL20, CXCL1, CXCL2, CXCL3, CXCL4, CXCL5, CXCL6, CXCL7, CXCL8, CXCL9, CXCL10, CXCL11, CXCL12, CXCL14), κυτταροκινικές (IL-1α, IL-1β, IL-6, IL-10, IL-22, IL-24, IL-26, IL-32α, IL-33, IFN-γ, TNF-α) και επουλωτικές (Κολλαγόνο Τύπου I, Κολλαγόνο Τύπου III, Φιμπρονεκτίνη, Tissue Factor, α-Smooth Muscle Actin) εκκρίσεις χρησιμοποιώντας qRT-PCR (έκφραση mRNA, 6ωρη επώαση), ELISA (πρωτεϊνικά επίπεδα χημειοκινών, 48ωρη επώαση) και Sircol Assay (εκκρινόμενο κολλαγόνο, 48ωρη επώαση). Τέλος, έγινε διέγερση των ΕΥΜ υγιών ατόμων και ασθενών με τα προβιοτικά για 48 ώρες, με στόχο τη διαλεύκανση της επιρροής τους στην ταχύτητα μετανάστευσης των ΕΥΜ, μέσω της Δοκιμασίας Επούλωσης Τραύματος. Οι υπό μελέτη προβιοτικοί οργανισμοί παραμένουν ζωντανοί και μεταβάλουν τη φλεγμονώδη και την επουλωτική συμπεριφορά των HT-29, των ΕΥΜ των υγιών ατόμων και των ΕΥΜ ασθενών με ΙΦΝΕ. Συγκεκριμένα, η προσθήκη του μείγματος των B. lactis, L. acidophilus, L. plantarum, S. boulardii στα αδιέγερτα ΗΤ-29 ή στα προ-διεγερμένα με IL-1α και TNF-α ΗΤ-29 δεν επηρέασε την mRNA έκφραση των πρωτεϊνών των στεγανών συνδέσμων ClDN1, JAMA, OCLN και ZO-1, αλλά ούτε και της CXCL8. Όσον αφορά στην mRNA έκφραση της CXCL8, αυξήθηκε από την προσθήκη του μεμονωμένου L. plantarum και από την προσθήκη της μεγαλύτερης συγκέντρωσης 108 cfu/mL του H. coagulans, ενώ μειώθηκε από την προσθήκη των μικρότερων συγκεντρώσεων του H. coagulans, καθώς και από την προσθήκη του S. boulardii, του μείγματος των B. longum και L. rhamnosus και του μείγματος των B. longum, L. rhamnosus και L. acidophilus. Η mRNA και πρωτεϊνική έκφραση των υπό μελέτη χημειοκινών και επουλωτικών παραγόντων από τους ΕΥΜ υγιών ατόμων ήταν άμεσα εξαρτώμενη από το στέλεχος ή τα στελέχη που χορηγήθηκαν, αλλά και από τη δόση που χρησιμοποιήθηκε. Η μικρότερη δόση B. lactis φάνηκε πως καταστέλλει την mRNA έκφραση των CXCL1, CXCL2 και CXCL6, ενώ η μεγαλύτερη δόση ωθεί την έκφραση των CCL2, CCL5, CXCL1 και CXCL2. H χορήγηση του L. acidophilus μείωσε την mRNA έκφραση της CXCL2, της CXCL6 και της CXCL8, ενώ αύξησε το mRNA της CXCL10. Το μεμονωμένο L. plantarum αύξησε την mRNA και την πρωτεϊνική έκφραση της CXCL8 και την mRNA έκφραση της CXCL10. Ο προβιοτικός μύκητας S. boulardii δείχθηκε πως αυξάνει τα mRNA της CCL5 και της CXCL5. Η έκφραση των mRNA του Κολλαγόνου τύπου Ι, του Κολλαγόνου τύπου ΙΙΙ, της Φιμπρονεκτίνης και του Tissue Factor αυξήθηκε από την προσθήκη του L. plantarum και μειώθηκε από την προσθήκη του L. acidophilus. Η mRNA έκφραση του Κολλαγόνου τύπου ΙΙΙ μειώθηκε επίσης από τα μεμονωμένα B. lactis και S. boulardii, ενώ το B. lactis μείωσε και την mRNA έκφραση της Φιμπρονεκτίνης. Επιπλέον, το mRNA του Tissue Factor και η πρωτεϊνική έκκριση κολλαγόνου αυξήθηκαν από την χορήγηση του S. boulardii. Τέλος, η διέγερση των ΕΥΜ υγιών ατόμων με το μείγμα των προβιοτικών B. lactis, L. acidophilus, L. plantarum, S. boulardii οδήγησε στη μικρή αλλά στατιστικώς σημαντική αύξηση της mRNA έκφρασης των χημειοκινών CXCL1, CXCL2, CXCL4, CXCL8, CXCL10, CCL2 και CCL5, στην αύξηση της mRNA έκφρασης της Φιμπρονεκτίνης και του Tissue Factor, ενώ παράλληλα μείωσε την mRNA έκφραση της α-SMA. Αξίζει να αναφερθεί ακόμα ότι η mRNΑ έκφραση των ιντερλευκινών ΙL-6, IL-8, IL-24 και IL-32 ήταν μη στατιστικώς σημαντικά αυξημένη στους αδιέγερτους ΕΥΜ από τους ασθενείς με Νόσο Crohn, και η προσθήκη του μείγματος των B. lactis, L. acidophilus, L. plantarum, S. boulardii δεν την επηρέασε περεταίρω, με εξαίρεση μια μικρή αλλά επίσης μη στατιστικώς σημαντική αύξηση στο mRNA της IL-24.Όσον αφορά στα αποτελέσματα της χρήσης των μεμονωμένων στελεχών στον πολλαπλασιαστικό ρυθμό των HT-29 έπειτα από 48 ώρες διέγερσης, η χορήγηση των μεμονωμένων B. lactis, H. coagulans και S. boulardii φαίνεται πως τον ωθεί. Όσον αφορά στα αποτελέσματα της χορήγησης των μεμονωμένων προβιοτικών στελεχών στους ΕΥΜ υγιών ατόμων, το B. lactis, το L. plantarum, το S. boulardii και η μικρότερη δόση του H. coagulans αυξάνουν τη μεταναστευτική τους ικανότητα, ενώ το B. longum, το L. rhamnosus και η μεγαλύτερη δόση του H. coagulans τη μειώνουν. Προωθημένη είναι και η μετανάστευση των ΕΥΜ των ασθενών με Νόσο Crohn αλλά όχι των ασθενών με Ελκώδη κολίτιδα έπειτα από την προσθήκη του L. plantarum και του S. boulardii.Αν και η χρήση του κάθε μεμονωμένου στελέχους είχε διαφορετικές απόρροιες και στα δύο πειραματικά συστήματα, η παράλληλη χρήση πολλαπλών στελεχών ως προβιοτικών μειγμάτων έδειξε ικανή να εξισορροπήσει τα αποτελέσματα στο πολλαπλασιαστικό δυναμικό τόσο των HT-29 όσο και των ΕΥΜ. Πιο λεπτομερώς, οι διεγέρσεις των HT-29 κυττάρων με το μείγμα των B. longum και L. rhamnosus και με το μείγμα των B. lactis και L. acidophilus επίσης αυξάνουν τον πολλαπλασιασμό τους. Παρόμοιο αποτέλεσμα παρατηρείται και στο πρώτο 24ωρο διέγερσης των HT-29 με το μείγμα των B. longum, L. acidophilus και L. rhamnosus, αν και στο τέλος του δευτέρου 24ωρου το μείγμα αυτό κατέστειλε τελικά τον πολλαπλασιασμό. Η προσθήκη της μικρότερης δόσης 102 cfu/mL του μείγματος των B. lactis, L. acidophilus, L. plantarum και S. boulardii δείχθηκε ικανή να ελαττώσει το ρυθμό πολλαπλασιασμού HT-29, επίσης μόνο για τις πρώτες 24 ώρες. Αναφορικά με το μεταναστευτικό ρυθμό των ΕΥΜ υγιών ατόμων, φάνηκε πως ωθείται τόσο από το μείγμα των B. longum και L. rhamnosus όσο και την υψηλότερη δόση του μείγματος των B. lactis, L. acidophilus, L. plantarum και S. boulardii. Αντίθετα, το μεταναστευτικό δυναμικό των ΕΥΜ υγιών ατόμων μειώνεται από τη χορήγηση του μείγματος των B. lactis and L. acidophilus, και τη μικρότερη δόση του μείγματος των B. lactis, L. acidophilus, L. plantarum and S. boulardii. Ο μεταναστευτικός ρυθμός τόσο των ΕΥΜ από άτομα με Ελκώδη κολίτιδα όσο και των ΕΥΜ ασθενών με Νόσο Crohn εμφανίστηκε δοσοεξαρτώμενα αυξημένος έπειτα από την προσθήκη του μείγματος των προβιοτικών B. lactis, L. acidophilus, L. plantarum, S. boulardii. Επίσης, το μείγμα των Bifidobacterium longum και Lacticaseibacillus rhamnosus φάνηκε πως μειώνει το μεταναστευτικό δυναμικό των ΕΥΜ ασθενών με Νόσο Crohn.Συμπερασματικά, ο αντίκτυπος των διαφόρων προβιοτικών στελεχών φαίνεται πως ποικίλλει, με μεγαλύτερη ή μικρότερη σημαντικότητα στους χημειοκινικούς, κυτταροκινικούς και επουλωτικούς παράγοντες που εξετάστηκαν. Ωστόσο, η παρούσα διατριβή επαληθεύει πως η απόρροια των προβιοτικών είναι άμεσα εξαρτώμενη από το εκάστοτε στέλεχος που χρησιμοποιείται (ή το συνδυασμό στελεχών) και τη χορηγηθείσα συγκέντρωση. Εν κατακλείδι, η τρέχουσα εργασία αναδεικνύει πως η ταυτόχρονη χορήγηση διαφορετικών μικροοργανισμών μπορεί να ενεργοποιήσει το εντερικό ανοσοποιητικό βλεννογόνιο σύστημα και να προωθήσει τις διαδικασίες επούλωσης, προσφέροντας βελτιστοποιημένα αποτελέσματα συγκριτικά με τη χρήση των αντίστοιχων μεμονωμένων στελεχών
Μελέτη ιδιοτήτων ερημικής σκόνης με χρήση ενεργούς δορυφορικής και επίγειας τηλεπισκόπησης
No full textThe topic of the thesis is the use of lidar measurements in region affected by dessert dust transport to validate the aerosol optical properties of the European Space Agency’s (ESA) Aeolus satellite mission. The Aeolus mission comprised the first wind lidar in space which was also capable of deriving profiles of the aerosol optical properties as Level 2A products using the high spectral resolution technique. However, the design of Aeolus allowed the detection of only the co-polar component of the backscattered light from the circularly polarised emission at 355 nm. This limitation affects the retrieval of the optical properties when depolarising particles such as dessert dust are present in the Aeolus’ line of sight, raising the need of developing a lidar system that would reproduce the performance of Aeolus for the validation of its aerosol products. To this end, a lidar system (eVe lidar) has been developed utilising a dual-laser/dual-telescope configuration for combined linear/circular depolarisation and Raman measurements to simultaneously reproduce the Aeolus operation as well as to perform measurements as a traditional ground-based polarisation lidar system. A detailed description on the optical and mechanical parts in the emission and receiver units of the developed eVe lidar system along with the polarisation calibration techniques and the dedicated algorithm developed for signal processing is provided in this thesis. The developed algorithm processes the lidar signals and derives the profiles of the particle backscatter and extinction coefficients, the lidar ratio, the volume/particle linear depolarisation ratios, and the volume/particle circular depolarisation ratios. The performance of the eVe lidar and its algorithm have been validated through intercomparison studies. First, the eVe algorithm has been validated using synthetic lidar signals suitable for algorithm intercomparison studies from the European Aerosol Research Lidar Network (EARLINET), demonstrating similar or better performance with the algorithms used within EARLINET. Second, the overall performance of the lidar system has been evaluated using its self-validating capability and collocated measurements with the ESA EMORAL lidar at Athens, Greece, and the PollyXT lidar at Mindelo, Cabo Verde, concluding to an excellent lidar performance providing accurate lidar products. The deployment phase of eVe lidar is the ASKOS campaign, the ground-based component of the Joint Aeolus Tropical Atlantic Campaign for the calibration and validation of the Aeolus products. As such, linear and circular depolarisation measurements from eVe lidar collocated with Aeolus overpasses have been performed and used to validate the Aeolus Level 2A products (particle extinction coefficient, co-polar backscatter coefficient and co-polar lidar ratio) obtained from the three available Aeolus algorithms (SCA, MLE, and AEL–PRO). Overall, good agreement was observed across all algorithms for the backscatter coefficient, with errors decreasing at higher altitudes. The extinction coefficient exhibited larger discrepancies and variability compared to the backscatter coefficient. The lidar ratio retrievals were the noisiest, with substantial random and overall errors across all algorithms. The systematic errors in all algorithms are overshadowed by random errors, driven by variability in atmospheric conditions and the inherent noise in Aeolus profiles, especially at lower altitudes where the aerosol layers reside.Το θέμα της διδακτορικής διατριβής αφορά τη χρήση μετρήσεων lidar σε περιοχές που επηρεάζονται από τη μεταφορά ερημικής σκόνης για την επικύρωση των οπτικών ιδιοτήτων αερολυμάτων της αποστολής Aeolus του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ΕΟΔ). Η αποστολή Aeolus περιλάμβανε το πρώτο lidar στο διάστημα για τη μέτρηση πεδίων ανέμου, ικανό να παρέχει μετρήσεις των οπτικών ιδιοτήτων των αερολυμάτων (προϊόντα L2A), χρησιμοποιώντας την τεχνική υψηλής φασματικής ανάλυσης Ωστόσο, ο σχεδιασμός της αποστολής Aeolus επέτρεπε την ανίχνευση μόνο της συν-πολωμένης συνιστώσας του οπισθοσκεδαζόμενου σήματος από την κυκλικά πολωμένη εκπομπή στα 355 nm. Αυτός ο περιορισμός επηρεάζει την ανάκτηση των οπτικών ιδιοτήτων όταν μη σφαιρικά σωματίδια, όπως η ερημική σκόνη, βρίσκονται εντός του οπτικού πεδίου του Aeolus καθώς προκαλούν αποπόλωση του οπισθοσκεδαζόμενου σήματος, καθιστώντας αναγκαία την ανάπτυξη ενός συστήματος lidar που θα μπορούσε να αναπαράγει τη λειτουργία του Aeolus με σκοπό τη διακρίβωση των προϊόντων L2A (οπτικές ιδιότητες αερολύματων). Για το σκοπό αυτό, αναπτύχθηκε το σύστημα eVe lidar, το οποίο χρησιμοποιεί διαμόρφωση διπλού-λέιζερ/διπλού-τηλεσκοπίου για την πραγματοποίηση παράλληλων μετρήσεων lidar γραμμικής και κυκλικής αποπόλωσης και ανελαστικής οπισθοσκέδασης. Ως εκ τούτου, το πρώτο μέρος της διατριβής επικεντρώνεται στην περιγραφή των οπτικών και μηχανικών μερών των μονάδων εκπομπής, λήψης και ανίχνευσης του συστήματος eVe lidar, των τεχνικών βαθμονόμησης ως προς ανίχνευση της πόλωσης, καθώς και του αλγορίθμου επεξεργασίας των σημάτων lidar που αναπτύχθηκε. Ο αλγόριθμος αυτός επεξεργάζεται τα σήματα lidar και εξάγει τα προφίλ των συντελεστών οπισθοσκέδασης και εξασθένησης των σωματιδίων, του λόγου lidar, των λόγων γραμμικής αποπόλωσης όγκου/σωματιδίων και των λόγων κυκλικής αποπόλωσης όγκου/σωματιδίων. Η απόδοση τόσο του lidar όσο και του αλγορίθμου του ελέγχθηκε μέσω μελετών δια-σύγκρισης. Αρχικά, ο αλγόριθμος αξιολογήθηκε χρησιμοποιώντας συνθετικά σήματα lidar κατάλληλα για μελέτες δια-σύγκρισης αλγορίθμων ανάκτησης οπτικών ιδιοτήτων από το Ευρωπαϊκό Δίκτυο Ερευνών Lidar Αερολυμάτων (EARLINET), παρουσιάζοντας απόδοση συγκρίσιμη ή καλύτερη από αντίστοιχους αλγόριθμους του EARLINET. Επιπλέον, η συνολική απόδοση του lidar αξιολογήθηκε μέσω της ικανότητάς του για αυτο-διακρίβωση και με τη βοήθεια ταυτόχρονων μετρήσεων δια-σύγκρισης με το lidar EMORAL του ΕΟΔ στην Αθήνα, καθώς και το lidar PollyXT στο Μιντέλο, Πράσινο Ακρωτήριο. Οι μελέτες αυτές επιβεβαίωσαν την εξαιρετική απόδοση του eVe lidar, προσφέροντας ακριβή προϊόντα lidar. Το eVe lidar χρησιμοποιήθηκε στην πειραματική εκστρατεία ΑΣΚΟΣ με σκοπό τη διακρίβωση των προϊόντων του Aeolus. Στο πλαίσιο αυτό, πραγματοποιήθηκαν ταυτόχρονες μετρήσεις γραμμικής και κυκλικής αποπόλωσης από το eVe lidar με υπερπτήσεις του Aeolus για τη διακρίβωση των οπτικών ιδιοτήτων των αερολυμάτων που παρέχονται από τους τρεις διαθέσιμους αλγορίθμους του Aeolus (SCA, MLE και AEL–PRO). Τα αποτελέσματα έδειξαν καλή συμφωνία για το συντελεστή οπισθοσκέδασης και στους τρεις αλγορίθμους, με μείωση των σφαλμάτων σε μεγαλύτερα υψόμετρα και σε μικρότερες τιμές υπερκείμενου συνολικού οπτικού βάθους. Ο συντελεστής εξασθένησης παρουσίασε μεγαλύτερες αποκλίσεις και μεταβλητότητα σε σχέση με τον συντελεστή οπισθοσκέδασης, ενώ ο λόγος lidar εμφάνισε τη μεγαλύτερη αβεβαιότητα, με αυξημένες τιμές σφαλμάτων. Τα συστηματικά σφάλματα υπερκαλύπτονται από τα τυχαία, τα οποία οφείλονται τη μεγαλύτερη ατμοσφαιρική μεταβλητότητα και στον αυξημένο φόρτο αερολυμάτων που απαντώνται συνήθως σε χαμηλά υψόμετρα, προκαλώντας ενισχυμένη εξασθένιση στα σήματα του Aeolus και κατ’ επέκταση σε υψηλότερα επίπεδα θορύβου στα προϊόντα που ανακτώνται
Η ανάλυση κύκλου ζωής ως μεθοδολογικό εργαλείο για την προσαρμογή συστημάτων ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στις αρχές της κυκλικής οικονομίας
No full textThe dissertation explores the integration of Life Cycle Assessment (LCA) as a critical methodological tool for the adaptation of Renewable Energy Systems (RES) to the Circular Economy (CE). The transition from a linear economy, which is characterized by a take-make-waste approach, to a circular economy is essential for addressing the global challenges of resource depletion, environmental degradation, and climate change. CE promotes sustainability and emphasizes the continuous use of resources with minimized waste streams. The conducted research aimed to bridge the gap between RES and CE by employing LCA to evaluate and enhance the environmental performance of various renewable energy technologies. In Chapter 1 a thorough review of the linear versus the CE is carried out, highlighting the environmental impacts of the linear model and the potential benefits of adopting circular practices. The transition to a CE is presented as a solution to the inefficiencies and environmental damage caused by the traditional linear model. Challenges such as the selection of appropriate materials, financing, policies, regulations, and stakeholder engagement are discussed as significant barriers to the widespread adoption of circular practices. Chapter 2 introduces LCA as a comprehensive framework for the assessment of the environmental impacts of products and systems throughout their entire life cycle, from raw material extraction to disposal (and even to full recycle or reuse/remanufacture). In this Chapter several software are evaluated to conclude which is the most suitable for implementing the LCA studies and the detailed methodology is applied to renewable technologies, including geothermal, solar thermal, and photovoltaic systems, to identify opportunities for improvement of their design, construction and operation in the context of a CE. Case studies focus on specific applications of LCA in renewable energy technologies. For example, the analysis of solar thermal systems reveals the potential for integrating CE principles through improved design, material selection, and waste management practices. Similarly, the application of LCA to geothermal systems highlights the importance of considering environmental impacts across the entire lifecycle, leading to more sustainable and efficient energy solutions. The research demonstrates that LCA can play a pivotal role in identifying hotspots and inefficiencies, guiding the development of strategies that enhance their circularity and sustainability. Chapter 3 presents the results of an LCA and techno-economic evaluation of renewable systems via a dedicated tool (SECT). A methodological framework for application of CE principles in renewable energy technologies (applied to residential solar thermal systems and photovoltaics) is presented. A trifold use of LCA and eco-labelling (EL) in an eco-design (ED) implementation context is proposed, towards CE in renewables. This multifaceted approach provides a holistic rating scheme, addressing both the technical issues and the environmental aspects for the complete life cycle. Overall, this PhD dissertation contributes to the growing body of knowledge on the intersection of LCA, RES, and CE. It provides valuable insights and practical guidelines for optimizing the environmental performance of RES, thereby supporting the global transition to an economy that will be more sustainable and more circular.Η παρούσα διατριβή εξετάζει την ενσωμάτωση της Ανάλυσης Κύκλου Ζωής (ΑΚΖ) ως κρίσιμου μεθοδολογικού εργαλείου για την προσαρμογή των συστημάτων Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (ΑΠΕ) στην Κυκλική Οικονομία (KO). Η μετάβαση από μια γραμμική οικονομία, η οποία λειτουργεί με βάση το μοντέλο "παίρνω-παράγω-απορρίπτω", σε μια ΚΟ είναι απαραίτητη για την αντιμετώπιση των παγκόσμιων προκλήσεων της εξάντλησης των πόρων, της υποβάθμισης του περιβάλλοντος και της κλιματικής αλλαγής. Η ΚΟ προωθεί τη βιωσιμότητα δίνοντας έμφαση στη συνεχή χρήση των πόρων με ελαχιστοποιημένες ροές αποβλήτων. Η έρευνα που διεξήχθη στόχευε στη γεφύρωση του χάσματος μεταξύ ΑΠΕ και ΚΟ με τη χρήση της ΑΚΖ για την αξιολόγηση και ενίσχυση των περιβαλλοντικών επιδόσεων διαφόρων τεχνολογιών ΑΠΕ. Στο Κεφάλαιο 1 οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις του γραμμικού οικονομικού μοντέλου αντιπαραβάλλονται με τα πιθανά οφέλη των πρακτικών της ΚΟ. Η μετάβαση στην ΚΟ παρουσιάζεται ως πιθανή λύση για τις ανεπάρκειες και τις περιβαλλοντικές ζημιές που προκαλούνται από το παραδοσιακό γραμμικό μοντέλο. Προκλήσεις όπως η επιλογή των κατάλληλων υλικών, η χρηματοδότηση, οι πολιτικές, οι κανονισμοί και η εμπλοκή των ενδιαφερόμενων μερών συζητούνται ως σημαντικά εμπόδια στην ευρεία υιοθέτηση κυκλικών πρακτικών. Το Κεφάλαιο 2 εισάγει την ΑΚΖ ως ένα ολοκληρωμένο πλαίσιο για την εκτίμηση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων των προϊόντων και των συστημάτων καθ' όλη τη διάρκεια του κύκλου ζωής τους, από την εξόρυξη πρώτων υλών έως την τελική τους διάθεση (ακόμη και έως την πλήρη ανακύκλωση ή επαναχρησιμοποίηση/ανακατασκευή τους). Σε αυτό το κεφάλαιο αξιολογούνται διάφορα λογισμικά προκειμένου να γίνει η τελική επιλογή του καταλληλότερου για την υλοποίηση των μελετών ΑΚΖ, και εφαρμόζεται η λεπτομερής μεθοδολογία ΑΚΖ εφαρμόζεται σε τεχνολογίες ΑΠΕ, συμπεριλαμβανομένων των γεωθερμικών, ηλιοθερμικών και φωτοβολταϊκών συστημάτων, για τον εντοπισμό των δυνατοτήτων βελτίωσης στο σχεδιασμό, κατασκευή και λειτουργία τους στο πλαίσιο μίας ΚΟ. Οι μελέτες περίπτωσης επικεντρώθηκαν σε συγκεκριμένες εφαρμογές της ΑΚΖ σε τεχνολογίες ΑΠΕ. Για παράδειγμα, η ανάλυση των ηλιακών θερμικών συστημάτων αποκάλυψε τις δυνατότητες ενσωμάτωσης των αρχών της ΚΟ μέσω βελτιωμένου σχεδιασμού, επιλογής υλικών και πρακτικών διαχείρισης αποβλήτων. Ομοίως, η εφαρμογή της ΑΚΖ στα γεωθερμικά συστήματα υπογραμμίζει τη σημασία της εξέτασης των περιβαλλοντικών επιπτώσεων καθ' όλη τη διάρκεια του κύκλου ζωής, οδηγώντας σε πιο βιώσιμες και αποδοτικές ενεργειακές λύσεις. Τα αποτελέσματα της έρευνας καταδεικνύουν ότι η ΑΚΖ μπορεί να διαδραματίσει καίριο ρόλο στον εντοπισμό δύσκολων σημείων και ανεπαρκειών, καθοδηγώντας την ανάπτυξη στρατηγικών που ενισχύουν την κυκλικότητα και τη βιωσιμότητά τους. Στο κεφάλαιο 3 παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της ΑΚΖ και της τεχνικοοικονομικής αξιολόγησης των συστημάτων ανανεώσιμων πηγών ενέργειας μέσω ενός εργαλείου λήψης απόφασης SECT (Save Energy Checker Tool) με δυνατότητα πρόσβασης μέσω διαδικτύου που στοχεύει στην ολιστική αξιολόγηση πληθώρας εμπορικών συστημάτων ΑΠΕ (φωτοβολταϊκών, αιολικών, ηλιακών θερμικών), δηλαδή στην αξιολόγησή τους βάσει ενεργειακών και περιβαλλοντικών κριτηρίων. Παρουσιάζεται ένα μεθοδολογικό πλαίσιο για την εφαρμογή των αρχών ΚΟ σε τεχνολογίες ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (εφαρμοσμένο σε οικιακά ηλιοθερμικά συστήματα και φωτοβολταϊκά). Προτείνεται μια προσέγγιση που συνδυάζει την ΑΚΖ και της οικολογικής σήμανσης (Eco-Labelling) στο πλαίσιο εφαρμογής οικολογικού σχεδιασμού (Eco-Design). Αυτή η πολύπλευρη προσέγγιση παρέχει ένα ολιστικό σύστημα αξιολόγησης, αντιμετωπίζοντας τόσο τα τεχνικά όσο και τα περιβαλλοντικά ζητήματα σε ολόκληρο τον κύκλο ζωής. Διερευνώνται επίσης προτάσεις για τους υπεύθυνους χάραξης πολιτικής, τους ενδιαφερόμενους φορείς της βιομηχανίας και τους ερευνητές, για την προώθηση της ενσωμάτωσης της ΑΚΖ στα συστήματα ΑΠΕ με στόχο την εφαρμογή λύσεων ΚΟ. Συνολικά, η διατριβή συμβάλλει στην απόκτηση γνώσης σχετικά με τη συνδυασμένη εφαρμογή της ΑΚΖ σε συστήματα ΑΠΕ προς εφαρμογή των αρχών της ΚΟ. Παρέχει πολύτιμες γνώσεις και πρακτικές κατευθυντήριες γραμμές για τη βελτιστοποίηση της περιβαλλοντικής απόδοσης συστημάτων ΑΠΕ, υποστηρίζοντας έτσι τη παγκόσμια μετάβαση σε μια πιο βιώσιμη και κυκλική οικονομία
Ανάπτυξη καινοτόμων νανοσύνθετων υλικών για την εφαρμογή τους σε ηλεκτροχημικές διεργασίες διαχωρισμού
No full textThe topic of this PhD thesis is the development of novel nanocomposite electrodes and ion exchange membranes with the combined use of carbon nanostructures and conductive polymers for their application in an innovative electrochemical desalination technique, i.e., membrane capacitive deionization (MCDI). The nanocomposite electrodes and ion exchange membranes are compared, in terms of their adsorption capacity, with commercial membranes with the aim of increasing the salt adsorption rate and reducing the energy consumption of the desalination system. To this direction, optimization is carried out allowing the MCDI desalination system to be scaled up and increase the capacity. Briefly, the objectives of this thesis are 1) the synthesis of highly conductive electrodes from carbon nanostructures and conductive polymers, 2) the synthesis of nanostructured ion exchange membranes, using carbon nanomaterials, directly onto the conductive electrodes, 3) the development of a laboratory-scale electrochemical water treatment process based on MCDI and the experimental investigation for the determination of the critical process parameters and 4) the optimization of the process, the scale-up and the evaluation of the results. In Chapter 1, as an introduction, some of the most commonly used and promising desalination methods are listed. A literature review of CDI theory is presented in Chapter 2, where a detailed review is made to the basic materials used for the development of the capacitive deionization (CDI) electrodes, such as materials based on nanocarbons and polymers used in the synthesis of the electrodes, as well as to the development techniques of the electrodes mentioning the ideal properties which favor electrosorption. In Chapter 3, an introduction to the membranes used in MCDI is given with an emphasis on the materials used to develop composite membranes. The architecture of CDI electrochemical cells as well as the applications of CDI are presented in Chapter 4. Chapter 5 highlights the market interest with extensive reference to patents around CDI technology. Finally, an evaluation of the cost of the CDI technique and the (positive) environmental impact of this technology is presented. The experimental part of the thesis starts with Chapter 6 where the synthesis of the first active layer of the electrodes on a selected graphite substrate to increase the conductivity using activated carbon is presented, as well as the experiments carried out to compare the MCDI and CDI technology (with and without commercially available membranes, respectively). Subsequently, in Chapter 7, the synthesis of ion exchange membranes based on polyvinyl alcohol (PVA) is presented. The optimization of ion exchange membranes based on PVA and the use of nanocarbons is presented in Chapter 8. In Chapter 9, the nanocarbon-based electrodes are further enhanced with a conductive polymer, Polyaniline (PANI), to reduce the energy consumption of the process. Chapter 10 presents the scale-up of the MCDI system using the optimized conductive electrodes integrated with the composite ion exchange membranes in an arrangement consisting of four electrochemical cells with different connections (in series or parallel). The results are presented in comparison with those obtained using commercially available membranes in the MCDI process to evaluate the produced materials and their application for water treatment (deionization). Finally, Chapter 11 summarizes the conclusions and suggests possible topics for future research.Το θέμα της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η ανάπτυξη καινοτόμων νανοσύνθετων ηλεκτροδίων και μεμβρανών εναλλαγής ιόντων με τη συνδυαστική χρήση νανοδομών άνθρακα και αγώγιμων πολυμερών για την εφαρμογή τους σε μια καινοτόμα τεχνική αφαλάτωσης ηλεκτροχημικής φύσεως, τον χωρητικό απιονισμό με μεμβράνες (membrane capacitive deionization – MCDI). Τα νανοσύνθετα ηλεκτρόδια και οι μεμβράνες εναλλαγής ιόντων συγκρίνονται, ως προς την προσροφητική τους ικανότητα τους, με μεμβράνες του εμπορίου με στόχο την αύξηση του ρυθμού προσρόφησης άλατος και την μείωση της κατανάλωσης ενέργειας του συστήματος αφαλάτωσης. Προς την κατεύθυνση αυτή, πραγματοποιείται βελτιστοποίηση επιτρέποντας έτσι την ανακλιμάκωση του συστήματος αφαλάτωσης MCDI για τη διαχείριση μεγαλύτερου όγκου δείγματος. Συνοπτικά, η παρούσα διδακτορική διατριβή στοχεύει 1) στη σύνθεση αγώγιμων ηλεκτροδίων από νανοδομές άνθρακα και αγώγιμα πολυμερή, 2) στη σύνθεση νανοσύνθετων μεμβρανών εναλλαγής ιόντων με χρήση νανοϋλικών άνθρακα απευθείας πάνω στα αγώγιμα ηλεκτρόδια, 3) στην ανάπτυξη και πειραματική διερεύνηση εργαστηριακής κλίμακας ηλεκτροχημικής επεξεργασίας νερού με βάση τη διεργασία του MCDI για τον προσδιορισμό των κρίσιμων παραμέτρων και 4) στη βελτιστοποίηση της διεργασίας, την ανακλιμάκωση της και την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων. Στο Κεφάλαιο 1, ως εισαγωγή, αναφέρονται μερικές από τις πιο συχνά χρησιμοποιούμενες και πολλά υποσχόμενες μέθοδοι αφαλάτωσης. Μια βιβλιογραφική ανασκόπηση της θεωρίας του CDI παρουσιάζεται στο Κεφάλαιο 2, όπου γίνεται λεπτομερής αναφορά στα βασικά υλικά που χρησιμοποιούνται για την ανάπτυξη των ηλεκτροδίων του χωρητικού απιονισμού (capacitive deionization – CDI), όπως υλικά με βάση τους νανοάνθρακες και πολυμερή που χρησιμοποιούνται στη σύνθεση των ηλεκτροδίων, καθώς και στις τεχνικές ανάπτυξης των ηλεκτροδίων αναφέροντας τις ιδανικές ιδιότητες που ευνοούν την ηλεκτρορόφηση. Στο Κεφάλαιο 3, γίνεται μια εισαγωγή στις μεμβράνες που χρησιμοποιούνται στο MCDI με έμφαση στα υλικά που χρησιμοποιούνται για την ανάπτυξη σύνθετων μεμβρανών. Η αρχιτεκτονική των ηλεκτροχημικών κελιών CDI καθώς και οι εφαρμογές του CDI παρουσιάζονται στο Κεφάλαιο 4. Στο Κεφάλαιο 5 δίνεται έμφαση στο ενδιαφέρον που υπάρχει στην αγορά με εκτενή αναφορά στα διπλώματα ευρεσιτεχνίας γύρω από το CDI. Τέλος, παρουσιάζεται μια αξιολόγηση του κόστους της τεχνικής CDI και των (θετικών) περιβαλλοντικών επιπτώσεων αυτής της τεχνολογίας. Το πειραματικό μέρος της διατριβής, αρχίζει στο Κεφάλαιο 6 όπου παρουσιάζεται η σύνθεση του πρώτου ενεργού στρώματος των ηλεκτροδίων πάνω σε επιλεγμένο υπόστρωμα γραφίτη για την αύξηση της αγωγιμότητας με τη χρήση ενεργού άνθρακα, καθώς και τα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν για τη σύγκριση της τεχνολογίας MCDI και CDI (με και χωρίς εμπορικά διαθέσιμες μεμβράνες, αντίστοιχα). Στη συνέχεια, στο Κεφάλαιο 7 παρουσιάζεται η σύνθεση μεμβρανών εναλλαγής ιόντων με βάση την πολυβινυλική αλκοόλη (polyvinyl alcohol – PVA). Η βελτιστοποίηση των μεμβρανών εναλλαγής ιόντων με βάση το PVA και τη χρήση νανοανθράκων παρουσιάζεται στο Κεφάλαιο 8. Στο Κεφάλαιο 9, τα ηλεκτρόδια με βάση τους νανοάνθρακες ενισχύονται περαιτέρω με ένα αγώγιμο πολυμερές, την πολυανιλίνη (Polyaniline – PANI), για τη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας της διεργασίας. Στο Κεφάλαιο 10 παρουσιάζεται η ανακλιμάκωση του συστήματος MCDI χρησιμοποιώντας τα βελτιστοποιημένα αγώγιμα ηλεκτρόδια με ενσωματωμένες τις σύνθετες μεμβράνες ιοντοεναλλαγής σε διάταξη που αποτελείται από τέσσερα ηλεκτροχημικά κελία με διαφορετική συνδεσμολογία (σε σειρά ή παράλληλη). Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται συγκριτικά με αυτά που προκύπτουν με τη χρήση εμπορικά διαθέσιμων μεμβρανών στη διεργασία MCDI για την αξιολόγηση των παραγόμενων υλικών και την εφαρμογή τους για την επεξεργασία νερού (απιονισμό). Τέλος, στο Κεφάλαιο 11 συνοψίζονται τα συμπεράσματα και προτείνονται πιθανά θέματα για μελλοντική διερεύνηση
Evolution of modern armed conflicts due to hybrid threats and means
No full textThis thesis examines a modern tool, hybrid threats, which are now very often used in conflict areas simultaneously with conventional means. In particular, it studies the extent to which these threats affect the existing law of armed conflict. Hybrid threats, undoubtedly, constitute a modern challenge that drastically affects battlefields and military commanders and, therefore, their understanding is considered particularly important. The study of the work used a bibliographic review as well as an examination of the practice of states and non-state actors in modern fields of operations. Initially, the hybrid warfare was clarified and the analysis of the most basic hybrid threats and their identification in modern armed conflicts - confrontations followed, showing their value. Subsequently, the law of armed conflict was examined and how it is affected by the use of hybrid threats, emphasizing the problems it is forced to face. Finally, the ideal way to deal with them by both states and alliances was presented. The research led to the structure of a comprehensive theory regarding the deployment of hybrid threats, which should be deployed both in combination with each other and with the use of military means. Furthermore, several solutions were proposed to address the problems created by the deployment of hybrid threats in the law of armed conflict and the way in which the armed forces should face the challenge of hybrid threats was noted.Η παρούσα διατριβή εξετάζει ένα σύγχρονο εργαλείο, τις υβριδικές απειλές, που χρησιμοποιείται πλέον πολύ συχνά στα πεδία των συγκρούσεων ταυτόχρονα με συμβατικά μέσα. Ιδιαιτέρως δε, μελετά το κατά πόσο αυτές οι απειλές επηρεάζουν το υφιστάμενο δίκαιο των ενόπλων συγκρούσεων. Οι υβριδικές απειλές, αδιαμφισβήτητα, αποτελούν μια σύγχρονη πρόκληση που επηρεάζει δραστικά τα πεδία των μαχών και τους στρατιωτικούς διοικητές και, συνεπώς, η κατανόησή τους κρίνεται ιδιαίτερα σημαντική. Για τη μελέτη της εργασίας χρησιμοποιήθηκε η βιβλιογραφική ανασκόπηση αλλά και η εξέταση της πρακτικής των κρατών και μη κρατικών δρώντων σε σύγχρονα πεδία επιχειρήσεων. Αρχικά, αποσαφηνίστηκε ο υβριδικός τρόπος διεξαγωγής πολέμου και ακολούθησε η ανάλυση των βασικότερων υβριδικών απειλών και ο εντοπισμός τους σε σύγχρονες ένοπλες συρράξεις – αντιπαραθέσεις, δείχνοντας την αξία τους. Στη συνέχεια, εξετάστηκε το δίκαιο των ενόπλων συρράξεων και το πόσο αυτό επηρεάζεται από τη χρήση υβριδικών απειλών, δίνοντας έμφαση στα προβλήματα που αναγκάζεται να αντιμετωπίσει. Τέλος, παρατέθηκε ο ιδανικός τρόπος αντιμετώπισής τους τόσο από τα κράτη όσο και από τις συμμαχίες. Η έρευνα οδήγησε στη δόμηση μιας ολοκληρωμένης θεωρίας σχετικά με την ανάπτυξη υβριδικών απειλών, οι οποίες θα πρέπει να αναπτύσσονται τόσο σε συνδυασμό μεταξύ τους όσο και με τη χρήση στρατιωτικών μέσων. Ακόμα, προτάθηκαν αρκετές λύσεις για την αντιμετώπιση των προβλημάτων που δημιουργεί η ανάπτυξη των υβριδικών απειλών στο δίκαιο των ενόπλων συρράξεων και σημειώθηκε ο τρόπος με τον οποίο οι ένοπλες δυνάμεις πρέπει να αντιμετωπίζουν την πρόκληση των υβριδικών απειλών
Investigation of the effect of chronic pain on mental resilience and quality of life of patients with chronic kidney disease
No full textBackground: People with Chronic Kidney Disease stage 5 face quite a lot changes in their quality of life due to painful sings and symptoms of the disease, the changes in mental status, the interventions needed and the new conditions in their everyday life following the dialysis programme. Objectives: The present study aimed at examining the effect of chronic pain on resilience and quality of life of people on maintance in-center haemodialysis. Materials and Methods: A cross-sectional study of 361 adults on haemodialysis in Northern Greece was conducted using the Connor-Davidson Resilience Scale (CD-RISC), the Pain Self-Efficacy Questionnaire (PSEQ), and the Kidney Disease Quality of Life (KDQOL-36) questionnaires. Participants had to be on dialysis for more than 6 months, to be adults and to have a good level in Greek language. Results: The participants in the study were mainly males (69.7%, n=248), married (56%, n=202), with children (75.1%, n=271) and residing in urban areas (63.4%, n=229). The mean age of the participants was 61.1(±15,5) years old. Statistical analysis indicated that the higher the resilience, the higher the pain self-efficacy in the particular sample. In addition, symptoms and burden of kidney disease was less in participants with higher pain self-efficacy, resulting in better quality of life. Conclusion: The study concluded that the level of resilience is proportional to pain selfe-efficacy, regardless of age and gender. Healthcare professionals using appropriate assessment tools and implementing pharmacological and non-pharmacological interventions can improve quality of life for people on haemodialysis.Εισαγωγή: Τα άτομα με Χρόνια Νεφρική Νόσο σταδίου 5 αντιμετωπίζουν αρκετές μεταβολές στην ποιότητα ζωής τους λόγω των επώδυνων σημείων και συμπτωμάτων της νόσου, της αλλαγής στην ψυχολογική κατάσταση, των παρεμβάσεων που απαιτούνται αλλά και των νέων συνθηκών της καθημερινότητας εξαιτίας του προγράμματος αιμοκάθαρσης. Σκοπός: Η παρούσα συγχρονική μελέτη παρατήρησης σκοπό είχε την διερεύνηση της επίδρασης του χρόνιου πόνου στην ψυχική ανθεκτικότητα και την ποιότητα ζωής ατόμων που υποβάλλονται σε αιμοκάθαρση. Υλικό και Μέθοδοι: Μελετήθηκαν 361 ενήλικα άτομα που υποβαλλόταν σε αιμοκάθαρση στη Βόρεια Ελλάδα. Η μελέτη πραγματοποιήθηκε με την Κλίμακα Ανθεκτικότητας των Connor-Davidson (CD-RISC), το Ερωτηματολόγιο της Αυτοαποτελεσματικότητας του Πόνου (PSEQ) και το ερωτηματολόγιο της Ποιότητας Ζωής των Ατόμων με Νεφρική Νόσο (KDQOL-36). Τα άτομα θα έπρεπε να υποβάλλονται σε αιμοκάθαρση για περισσότερους από 6 μήνες και να έχουν ένα καλό επίπεδο επικοινωνίας στην Ελληνική γλώσσα. Αποτελέσματα: Οι συμμετέχοντες ήταν κυρίως άνδρες (69.7%, n=248), παντρεμμένοι (56%, n=202), με παιδιά (75.1%, n=271) και κατοικούσαν σε αστική περιοχή (63.4%, n=229). Η μέση ηλικία των συμμετεχόντων ήταν 61.1(±15,5) έτη. Η στατιστική ανάλυση έδειξε ότι όσο υψηλότερη ήταν η ψυχική ανθεκτικότητα των ατόμων, τόσο υψηλότερη ήταν η αυτοαποτελεσματικότητα του πόνου. Επιπλέον, τα συμπτώματα και το φορτίο της νεφρικής νόσου μειωνόταν στα άτομα που είχαν υψηλότερη ανθεκτικότητα οδηγώντας σε καλύτερη ποιότητα ζωής. Συμπεράσματα: Η μελέτη κατέληξε στο ότι τα επίπεδα της ψυχικής ανθεκτικότητας είναι αναλογικά με την αυτοαποτελεσματικότητα του πόνου, ανεξάρτητα από την ηλικία και το φύλο. Οι επαγγελματίες υγείας χρησιμοποιώντας τα κατάλληλα εργαλεία αξιολόγησης και εφαρμόζοντας φαρμακολογικές και μη παρεμβάσεις είναι δυνατό να βελτιώσουν την ποιότητα ζωής των ατόμων σε αιμοκάθαρση
Preclinical study of the antimicrobial action of honey against multidrug-resistant microorganisms and evaluation of assessment of its immunomodulatory effect under endotoxinemia-sepsis conditions
No full textAntimicrobial resistance is an increasing threat to public health, while the development of new antimicrobials lags behind the evolutionary mechanisms of resistance developed by microorganisms. Honey has emerged as an alternative therapy with a range of nutritional and therapeutic properties, attracting considerable interest from the scientific community. In particular, Manuka honey is renowned for its antimicrobial activity and is classified as "medical-grade honey," with applications in modern medical practice, such as in the treatment of surgical wounds. Despite the growing number of studies, many mechanisms of honey's antimicrobial action remain unknown, which seems to be a multifactorial process. Although there is an abundance of research on honey’s antimicrobial properties, most studies have focused on Gram-positive bacteria, with fewer investigating its action against Gram-negative bacteria. The rising resistance of Gram-negative bacteria, combined with the slow progress in developing new antibiotics for carbapenemase-producing bacteria, is exacerbated by the rapid evolution of the carbapenemases themselves. This challenge highlights the importance and urgency of the research topic investigated in this dissertation. The first part of the dissertation includes a bibliometric analysis, marking the first time that honey's antimicrobial action has been studied using this method. The literature review and bibliometric analysis form essential stages of our dissertation, offering a comprehensive overview of the current knowledge on honey's antimicrobial properties and suggesting potential directions for future research. This novel bibliometric analysis contributes to the expansion of scientific knowledge, while the bibliometric indicators in this research outline the scientific output regarding the antimicrobial and antioxidant properties of honey. The next phase of the dissertation involved investigating the in vitro antimicrobial activity of 47 Greek honeys from different botanical origins, collected from beekeepers in various geographical regions of Greece, against Gram-negative bacteria. The antibacterial properties of honey are attributed to various physicochemical factors, such as acidity, osmotic action, high sugar concentration, as well as the presence of bactericidal compounds like hydrogen peroxide (H₂O₂), antioxidants, and enzymes such as lysozyme, polyphenols, and flavonoids. In our study, we included four genotypically confirmed carbapenemase-positive clinical strains: (1) Pseudomonas aeruginosa producing VIM, (2) Klebsiella pneumoniae subsp. pneumoniae producing KPC, (3) Enterobacter cloacae subsp. dissolvens producing VIM, and (4) K. pneumoniae subsp. pneumoniae producing VIM. These strains were isolated from blood cultures of hospitalized patients in tertiary care university hospitals in Attica, Greece, and belong to the Bacterial Collection of the Department of Microbiology at the National and Kapodistrian University of Athens Medical School. Manuka honey was chosen as a positive control, and artificial honey was prepared as a negative control. The antimicrobial activity of the honeys was evaluated using five dilutions (75%, 50%, 25%, 12.5%, and 6.25%) against the four multidrug-resistant clinical strains with the disk diffusion method, and the minimum inhibitory concentrations (MIC) were further determined after the addition of catalase and proteinase K to evaluate the roles of H₂O₂ and peptides in the antimicrobial activity. Our results demonstrated that the antimicrobial activity was closely related to the type of honey, the evaluation method, the dilution, and the microorganism. Arbutus honey exhibited the highest antimicrobial activity against E. cloacae subsp. dissolvens at a 75% concentration, while fir honey was more effective against the same bacterium at a 25% concentration. Several Greek honeys in our study outperformed Manuka honey, especially at lower concentrations. It is noteworthy that, in the disk diffusion method, no statistically significant differences (one way ANOVA, p < 0.005) were observed between the four multidrug-resistant microorganisms across the various types and concentrations of honey, indicating that the destructive effect on bacterial cells was similar regardless of the species or bacterial strain. Thus, honey demonstrates its antimicrobial activity regardless of the microorganism, suggesting a nonspecific mechanism. However, there are significant chemical differences in composition among the various types of honey due to their different topographical and botanical origins. Sepsis is the leading cause of death from infection, with higher mortality in infections caused by multidrug-resistant bacteria. Given that sepsis results from uncontrolled inflammation, we examined the effect of honey as an anti-inflammatory agent in sepsis and polymicrobial peritonitis models in mice. Endotoxins from Gram-negative bacteria, such as lipopolysaccharide (LPS), rapidly induce severe and systemic immune responses that can mimic the early clinical signs of sepsis. Endotoxemia is associated with manifestations such as cytokine storms and multiple organ failure, including liver failure. In our study, we used a mouse model of LPS-induced endotoxemia-sepsis and a model of CS (Cecal Slurry)-induced peritonitis. Manuka honey was used as a positive control, and saline as a negative control. Our results revealed that all examined Greek honeys had anti-inflammatory properties, suppressing the induction of pro-inflammatory mediators TNFα and iNOS in response to LPS stimulation. TNF-α and IL-6 impair liver detoxification ability, leading to dysfunction. Liver function was assessed by measuring the expression of CYP enzymes, which detoxify and eliminate harmful substances resulting from inflammation. LPS significantly reduced CYP expression. Reduced CYP activity leads to decreased metabolism and excretion of toxic metabolites, resulting in their accumulation and toxic effects. The administration of fir and chestnut honey increased the expression of CYP enzymes in the liver of LPS-treated mice, suggesting a potential antioxidant effect. Bacterial load was assessed in the blood, peritoneal lavage, and tissues of the mice subjected to CS. No difference in bacterial load was found in the blood or peritoneal lavage between the CS-treated groups. However, lower bacterial counts were observed in the spleen and lung tissues of the honey-treated mice. Significantly lower bacterial counts were found in the liver of septic mice treated with chestnut and fir honey, compared to the CS-only group. Reduced bacterial counts were also observed in the lungs of CS-treated mice that received arbutus, fir, or Manuka honey. The final part of the thesis concerned the use of sequencing methods to identify and compare bacteria and fungi in various honey samples. The aim of this process was to examine the possible influence of microbial diversity on the induction of antimicrobial activity. Through this approach, we sought to better understand the microbial communities coexisting in honey and assess their role in enhancing honey’s antimicrobial properties. In our study, we found that Lactobacillus predominates in fir honey, with the population of Lactobacillus being higher in fir honey compared to fir-oak honey. Overall, the findings indicate that honey could be a promising complementary treatment, not only as an antimicrobial agent but also as an immunomodulator in the treatment of infections. This study paves new ways for utilizing honey’s natural properties in the development of new antibiotics, which are especially important in an era of rapidly increasing antimicrobial resistance.Η Μικροβιακή Αντοχή αποτελεί αυξανόμενη απειλή για την Δημόσια Υγεία, ενώ παράλληλα η ανάπτυξη νέων αντιμικροβιακών καθυστερεί σε σχέση με τους εξελικτικούς μηχανισμούς αντοχής που αναπτύσσουν οι μικροοργανισμοί. Το μέλι εμφανίζεται ως εναλλακτική θεραπεία με πολλαπλές θρεπτικές και θεραπευτικές ιδιότητες, κάτι που έχει προσελκύσει το ενδιαφέρον της επιστημονικής κοινότητας. Το μέλι Manuka μάλιστα, είναι γνωστό για την αντιμικροβιακή του δράση και έχει μάλιστα χαρακτηριστεί ως «μέλι ιατρικής ποιότητας» με εφαρμογές στην σύγχρονη ιατρική πράξη όπως σε χειρουργικά τραύματα. Παρά τον αυξανόμενο αριθμό μελετών, παραμένουν άγνωστοι πολλοί από τους μηχανισμούς της αντιμικροβιακής δράσης του μελιού, που φαίνεται να είναι πολυπαραγοντική διαδικασία. Αν και υπάρχει πληθώρα ερευνών για την αξιολόγηση της αντιμικροβιακής δράσης του μελιού, οι περισσότερες έχουν επικεντρωθεί στα Gram-θετικά βακτήρια με λιγότερες έρευνες να εξετάζουν τη δράση του μελιού έναντι των Gram-αρνητικών βακτηρίων. Η αυξανόμενη ανθεκτικότητα των Gram-αρνητικών βακτηρίων, σε συνδυασμό με την αργή πρόοδο στην έρευνα και ανάπτυξη νέων αντιβιοτικών για την αντιμετώπιση των βακτηρίων που παράγουν καρβαπενεμάσες, διακυβεύεται από την ταχεία εξέλιξη των ιδίων των καρβαπενεμασών. Αυτή η πρόκληση υπογραμμίζει τη σπουδαιότητα και αναγκαιότητα του ερευνητικού θέματος που διερευνάται σε αυτή τη διδακτορική διατριβή.Το πρώτο μέρος της διατριβής περιλαμβάνει βιβλιομετρική ανάλυση κι αξίζει να αναφερθεί πως είναι η πρώτη φορά που το θέμα της αντιμικροβιακής δράσης του μελιού εξετάζεται μέσω αυτής της μεθόδου. Η ανασκόπηση της βιβλιογραφίας και η βιβλιομετρική ανάλυση αποτελούν βασικά στάδια στη διατριβή μας, παρέχοντας μια συνολική εικόνα της υφιστάμενης γνώσης γύρω από το αντικείμενο της αντιμικροβιακής δράσης του μελιού και προτείνοντας πιθανές κατευθύνσεις για μελλοντική έρευνα. Αυτή η μοναδική βιβλιογραφική ανάλυση στο συγκεκριμένο αντικείμενο, συμβάλλει στην διεύρυνση της επιστημονικής γνώσης, ενώ οι βιβλιομετρικοί δείκτες της παρούσας έρευνας σκιαγραφούν την ερευνητική παραγωγή γύρω από τις αντιμικροβιακές και αντιοξειδωτικές ιδιότητες του μελιού. Επόμενο βήμα της διατριβής ήταν να διερευνήσει την in vitro αντιμικροβιακή δράση ελληνικών μελιών (Ν=47) διαφορετικής βοτανικης προέλευσης που συλλέχθηκαν από μελισσοκόμους διαφορετικών γεωγραφικών περιοχών της Ελλάδας, έναντι Gram αρνητικών βακτηρίων. Οι αντιβακτηριακές ιδιότητες του μελιού έχουν αποδοθεί σε διάφορους φυσικοχημικούς παράγοντες, όπως η οξύτητα, η οσμωτική δράση και η υψηλή συγκέντρωση σακχάρων, αλλά και στην παρουσία βακτηριοκτόνων ενώσεων όπως το Η2Ο2, διάφορα αντιοξειδωτικά και ένζυμα, όπως η λυσοζύμη, οι πολυφαινόλες και τα φλαβονοειδή. Στη μελέτη μας, εντάξαμε τέσσερα γονοτυπικά επιβεβαιωμένα θετικά στην καρβαπενεμάση κλινικά στελέχη: (1) Pseudomonas aeruginosa που παράγει VIM, (2) Klebsiella pneumoniae subsp. pneumoniae που παράγει KPC, (3) Enterobacter cloacae subsp. dissolvens που παράγει που παράγει VIM (4) K. pneumoniae. subsp. pneumoniae που παράγει VIM. Αυτά τα στελέχη απομονώθηκαν από αιμοκαλλιέργειες νοσηλευόμενων ασθενών Πανεπιστημιακών Νοσοκομείων Τριτοβάθμιας Περίθαλψης της Αττικής (Ελλάδα) και ανήκουν στη Βακτηριακή Συλλογή του Τμήματος Μικροβιολογίας της Ιατρικής Σχολής του Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών. Το μέλι Manuka επελέγη ως θετικός μάρτυρας και παρασκευάσαμε ένα τεχνητό μέλι ως αρνητικό μάρτυρα. Η αντιμικροβιακή δράση των εξεταζόμενων μελιών αξιολογήθηκε χρησιμοποιώντας πέντε αραιώσεις (75%, 50%, 25%, 12,5% και 6,25%) έναντι των τεσσάρων πολυανθεκτικών κλινικών στελεχών με τη μέθοδο διάχυσης σε δίσκους και προσδιορίστηκαν επιπλέον οι MIC (ελάχιστες ανασταλτικές συγκεντρώσεις) μετά από προσθήκη καταλάσης και πρωτεινάσης Κ ώστε ν’αξιολογηθεί ο ρόλος του Η2Ο2 και των πεπτιδίων στην αντιμικροβιακή δράση. Τα αποτελέσματά μας έδειξαν πως η αντιμικροβιακή δράση ήταν στενά συνδεδεμένη με τον τύπο του μελιού, την μέθοδο αξιολόγησης, την αραίωση και τον μικροοργανισμό. Το μέλι κουμαριάς παρουσίασε υψηλότερη αντιμικροβιακή δράση έναντι των E. cloacae subsp. dissolvens στη συγκέντρωση 75%, ενώ το μέλι ελάτης ήταν πιο βακτηριοκτόνο για το ίδιο βακτήριο στη συγκέντρωση 25%. Αρκετά ελληνικά μέλια στη μελέτη μας υπερτερούσαν σε σχέση με το μέλι Manuka, ειδικά σε χαμηλές συγκεντρώσεις. Είναι αξιοσημείωτο ότι, στη μέθοδο διάχυσης σε δίσκους, δεν εντοπίστηκαν στατιστικά σημαντικές διαφορές (μονόδρομη ANOVA για p < 0,005) μεταξύ των τεσσάρων πολυανθεκτικών μικροοργανισμών για τους διάφορους τύπους μελιού και για τις διάφορες συγκεντρώσεις, γεγονός που εξηγεί ότι η καταστροφική επίδραση στα βακτηριακά κύτταρα ήταν η ίδια ανεξάρτητα από το είδος ή το βακτηριακό στέλεχος. Επομένως, το μέλι εκδηλώνει την αντιμικροβιακή του δράση ανεξάρτητα από τον μικροοργανισμό, υποδηλώνοντας μια μη ειδική δράση. Από την άλλη πλευρά υπάρχουν σημαντικές χημικές διαφορές στη σύνθεση μεταξύ των διάφορων τύπων μελιού λόγω της διαφορετικής τοπογραφικής και βοτανικής προέλευσης. Η σήψη είναι το κυριότερο αίτιο θανάτου από λοίμωξη, με αυξημένη θνητότητα στις λοιμώξεις από πολυανθεκτικά βακτήρια και καθώς αυτή προκαλείται από ανεξέλεγκτη λειτουργία των μηχανισμών φλεγμονής, εξετάσαμε την επίδραση του μελιού ως αντιφλεγμονώδους παράγοντα σε μοντέλα σήψης και πολυμικροβιακής περιτονίτιδας ποντικών. Η ενδοτοξίνη από Gram-αρνητικά βακτήρια, όπως ο λιποπολυσακχαρίτης (LPS), επάγει ταχέως σοβαρές και συστηματικές ανοσολογικές αποκρίσεις που μπορούν να μιμηθούν τα αρχικά κλινικά χαρακτηριστικά της σήψης. Η ενδοτοξιναιμία σχετίζεται με εκδηλώσεις όπως καταιγίδα κυτταροκινών (cytokine storm) και ανεπάρκεια πολλαπλών οργάνων, συμπεριλαμβανομένου του ήπατος. Στην μελέτη μας, χρησιμοποιήθηκε ένα ζωικό μοντέλο ενδοτοξιναιμίας-σηψης ποντικών με LPS κι ένα μοντέλο περιτονίτιδας που προκαλείται κατόπιν Cecal Slurry (CS). Το μέλι Manuka χρησιμοποιήιηκε ως θετικός μάρτυρας και αλατούχο διάλυμα ως αρνητικός μάρτυρας. Τα αποτελέσματά μας έδειξαν ότι όλα τα δείγματα ελληνικού μελιού που εξετάστηκαν είχαν αντιφλεγμονώδεις ιδιότητες καταστέλλοντας την επαγωγή των προφλεγμονωδών μεσολαβητών TNFα και iNOS ως απόκριση στη διέγερση LPS. Ο TNF-α και η IL-6 μειώνουν την ικανότητα βιομετατροπής του ήπατος, οδηγώντας σε δυσλειτουργία του. Η ηπατική λειτουργία αξιολογήθηκε με τη μέτρηση της έκφρασης των CYP που αποτοξινώνουν και εξαλείφουν τις τοξικές ενδογενείς ουσίες ως αποτέλεσμα της φλεγμονής. Το LPS μείωσε σημαντικά την έκφραση των CYP. Χαμηλότερη δραστικότητα του CYP οδηγεί σε μειωμένο μεταβολισμό και έκκριση τοξικών μεταβολιτών, οδηγώντας σε συσσώρευση αυτών των μορίων και τοξικές επιδράσεις. Η χορήγηση του μελιού ελάτης και καστανιάς αύξησε την έκφραση των ενζύμων CYP στο ήπαρ των ποντικών που έλαβαν LPS, υποδηλώνοντας μια πιθανή αντιοξειδωτική επίδραση. Το βακτηριακό φορτίο αξιολογήθηκε στο αίμα, την περιτοναϊκή πλύση και τους ιστούς των ποντικών που υποβλήθηκαν σε CS. Δεν υπήρξε διαφορά στο βακτηριακό φορτίο στο αίμα και στην περιτοναϊκή πλύση μεταξύ των ομάδων που υποβλήθηκαν σε CS ενώ το βακτηριακό φορτίο ήταν χαμηλότερο στους ιστούς σπλήνα και πνεύμονα των επιμύων που είχαν υποβληθεί σε θεραπεία με μέλι. Σημαντικά μειωμένοι αριθμοί βακτηρίων βρέθηκαν στο ήπαρ των σηπτικών ποντικών που είχαν προηγουμένως λάβει θεραπεία μελιού καστανιάς και ελάτης σε σύγκριση με την ομάδα που υποβλήθηκε σε CS μόνο. Σημαντική μείωση του βακτηριακού φορτίου βρέθηκε επίσης στους πνεύμονες των ποντικών που υποβλήθηκαν σε CS κι έλαβαν μέλι κουμαριάς, ελάτης και μέλι Manuka. To τελικό μέρος της διατριβής αφορούσε τη χρήση μεθόδων μαζικής αλληλούχισης (sequencing) για τον εντοπισμό και την σύγκριση βακτηρίων και μυκήτων στα διάφορα δείγματα μελιού. Σκοπός αυτής της διαδικασίας ήταν να εξεταστεί η πιθανή επίδραση της μικροβιακής ποικιλότητας στην επαγωγή αντιμικροβιακής δράσης. Μέσω αυτής της προσέγγισης, επιδιώχθηκε η καλύτερη κατανόηση των μικροβιακών κοινοτήτων που συνυπάρχουν στο μέλι και η αξιολόγηση του ρόλου τους στην ενίσχυση των αντιμικροβιακών ιδιοτήτων του. Στη μελέτη μας διαπιστώθηκε ότι οι Lactobacillus επικρατούν στο μέλι ελάτης, με τον πληθυσμό των Lactobacillus να είναι υψηλότερος στο μέλι ελάτης σε σύγκριση με το μέλι ελάτης-δρυ. Συνολικά, τα ευρήματα υποδεικνύουν ότι το μέλι μπορεί να αποτελέσει μια πολλά υποσχόμενη συμπληρωματική θεραπεία, όχι μόνο ως αντιμικροβιακός παράγοντας αλλά και ως ενισχυτικό στη θεραπεία λοιμώξεων. Η μελέτη αυτή ανοίγει νέους δρόμους για την αξιοποίηση των φυσικών ιδιοτήτων του μελιού στην ανάπτυξη νέων αντιμικροβιακών, ιδιαίτερα σημαντικών σε μια εποχή όπου η μικροβιακή αντοχή αυξάνεται με ανησυχητικούς ρυθμούς
The impact of pedagogical play on the socio-moral and emotional development of elementary school students
No full textNearly all statements regarding the comprehensive mission of education today converge on a common perspective that underscores the importance of cultivating children’s socio-moral and emotional skills along with their cognitive and academic skills which is critical for both their educational success and their overall well-being in life. Unfortunately, an objective evaluation of the current educational landscape reveals a concerning deficiency in the integration of these elements within school curricula, necessitating immediate attention and intervention. According to the theoretical framework of Self-Determination Theory, a playful environment creates ideal conditions for students to actively and enjoyably engage in learning experiences that can fulfill students’ fundamental psychological needs, promote positive social behaviors, strengthen the process of internalizing-integrating the motivation for participation, and promote the development of the required for the demands of the 21st century holistic competences and soft skills. The research data reveals the fact that some PE educators have not reached a consensus on the most appropriate approach for the effective use of pedagogical play and they express uncertainty regarding their level of knowledge and their didactic competence about the appropriate support of it as an efficient teaching means. This study aimed primarily to examine the impact of pedagogical play on the socio-moral and emotional development of elementary school students when selected and appropriately implemented by PE teachers as a teaching means to achieve the instructional goals of their lesson when compared to the use of other conventional teaching methods or teaching approaches that incorporate different types of play. It also set as its sub-objective, the investigation of the influence of such an application in promoting a motivational climate for active participation in sports and extracurricular physical activities. The most effective approach for implementing the study was selected to be a Mixed Method Research Design. In this context, two different studies were conducted, whose findings supported the achievement of the research objectives and the inference of conclusions: a) The First (1st) Study - Qualitative research, in which qualitative, personal, semi-structured, and semi-directed interviews were used as research tools with a focus group of eight (8) PE educators from elementary schools; and b) The Second (2nd) Study - Quantitative research study, in which six (6) standardized self-report questionnaires (closed-ended, Likert-type scales) were used as research tools and were completed by four hundred forty-one (441) elementary school students. For its implementation, this study followed an experimental design with a "pre-test", "intervention", and "post-test" structure. In the context of the First (1st) Study - Qualitative Research, based on the research design of the study, the results of the interviews, and through a specific process which was followed, the PE educators, and consequently, their students to whom their teaching was addressed were divided into two (2) groups: a) Group A - "Pedagogical Play", which would constitute the Intervention Group (IG) and implement the intervention program using pedagogical play as a teaching method appropriately throughout the school year; and b) Group B - "Other Play", which would constitute the Control Group (CG) and continue to use other types of play implementing "traditional-conventional" or alternative teaching methods during their lessons throughout the school year. For the analysis of the Second (2nd) Study - Quantitative Research data, descriptive and inferential statistical analysis techniques were applied. Based on the conclusions of this study, the appropriate implementation of pedagogical play is developed within a climate and a framework of activities which create the ideal learning environment which supports students’ sense of satisfaction and autonomy, promotes their positive social behavior, promotes the development of their holistic, socio-moral, and emotional skills, and reinforces their motivation for active participation in sports and extracurricular physical activities.Όλες σχεδόν οι δηλώσεις σχετικά με την ολοκληρωμένη αποστολή που έχει η εκπαίδευση σήμερα, συγκλίνουν σε μια κοινή άποψη, η οποία επιβεβαιώνει τη σημασία της καλλιέργειας των κοινωνικο-ηθικών και συναισθηματικών δεξιοτήτων των παιδιών παράλληλα με τις γνωστικές και ακαδημαϊκές δεξιότητες, τόσο για την επιτυχημένη εκπαίδευσή τους, όσο και για την ευημερία στη ζωή τους. Δυστυχώς, όμως, μια αντικειμενική αξιολόγηση της υφιστάμενης εκπαιδευτικής πραγματικότητας αποκαλύπτει μια ανησυχητική έλλειψη ενσωμάτωσης αυτών των στοιχείων στα σχολικά προγράμματα σπουδών, γεγονός που απαιτεί άμεση προσοχή και παρέμβαση. Σύμφωνα με το θεωρητικό υπόβαθρο της Θεωρίας Αυτοπροσδιορισμού, το παιγνιώδες περιβάλλον διαμορφώνει τις ιδανικές συνθήκες για τους/τις μαθητές/τριες να βιώσουν ενεργά και με ευχάριστο τρόπο μαθησιακές εμπειρίες που ικανοποιούν τις βασικές τους ψυχολογικές ανάγκες, προωθούν τη θετική κοινωνική συμπεριφορά τους, ενισχύουν τη διαδικασία εσωτερίκευσης-ενσωμάτωσης του κινήτρου για συμμετοχή και προάγουν την ανάπτυξη των, απαραίτητων για τις απαιτήσεις του 21ου αιώνα, ολιστικών, ήπιων δεξιοτήτων. Από τα δεδομένα των ερευνών, αναδεικνύεται το γεγονός ότι ορισμένοι εκπαιδευτικοί Φ.Α. δεν έχουν καταλήξει σε μια κοινή άποψη σχετικά με το ποια πρέπει να είναι η καταλληλότερη προσέγγιση μιας αποτελεσματικής χρήσης του παιδαγωγικού παιχνιδιού και νιώθουν ανασφαλείς για το επίπεδο των γνώσεων τους και της διδακτικής τους επάρκειας, όσον αφορά την κατάλληλη υποστήριξη του ως αποδοτικού μέσου διδασκαλίας. Ως πρωταρχικός σκοπός της εργασίας τέθηκε να εξετάσει την επίδραση που μπορεί να έχει το παιδαγωγικό παιχνίδι στη κοινωνικο-ηθική και συναισθηματική ανάπτυξη των μαθητών/τριών του Δημοτικού Σχολείου, όταν αυτό επιλέγεται και εφαρμόζεται κατάλληλα από τους εκπαιδευτικούς Φ.Α. ως διδακτικό μέσο επίτευξης των στόχων του μαθήματός τους, σε σύγκριση με την εφαρμογή άλλων συμβατικών μεθόδων διδασκαλίας ή διδακτικών μεθόδων που χρησιμοποιούν ως μέσο διαφορετικά είδη παιχνιδιού. Έθεσε ως επιμέρους στόχο της, επίσης, να μελετήσει την επίδραση μιας τέτοιου είδους εφαρμογής στην προαγωγή κλίματος κινήτρων για ενεργό συμμετοχή στον αθλητισμό και τις Εξωσχολικές Φυσικές Δραστηριότητες. Ως αποτελεσματικότερη μέθοδος για την υλοποίηση της εργασίας επιλέχθηκε να χρησιμοποιηθεί μια Μικτή Μέθοδος Έρευνας. Ως εκ τούτου, στα πλαίσιά της διεξήχθησαν δύο διαφορετικές μελέτες, τα αποτελέσματα των οποίων στήριξαν την κάλυψη των στόχων και την εξαγωγή των συμπερασμάτων της: α) Η Πρώτη (1η) Μελέτη - Ποιοτική έρευνα, στην οποία ως ερευνητικά εργαλεία χρησιμοποιήθηκαν ποιοτικές προσωπικές, ημι-δομημένες - ημι-κατευθυνόμενες συνεντεύξεις με ομάδα εστίασης οκτώ (8) εκπαιδευτικούς Φ.Α. Δημοτικών Σχολείων και β) Η Δεύτερη (2η) Μελέτη - Ποσοτική έρευνα, στην οποία ως ερευνητικά εργαλεία χρησιμοποιήθηκαν έξι (6) τυποποιημένα ερωτηματολόγια αυτοαναφοράς, τα οποία συμπλήρωσαν τετρακόσιοι σαράντα ένας (441) μαθητές/τριες Δημοτικού Σχολείου. Για την υλοποίηση αυτής της μελέτης, ειδικότερα, ακολουθήθηκε ένας πειραματικός σχεδιασμός με «πριν τη δοκιμή/τεστ», «παρέμβαση» και «μετά τη δοκιμή/τεστ». Στα πλαίσια της Πρώτης (1ης) Μελέτης - Ποιοτικής έρευνας, σύμφωνα με τον ερευνητικό σχεδιασμό της εργασίας, με βάση τα αποτελέσματα των συνεντεύξεων και μέσω συγκεκριμένης διαδικασίας που ακολουθήθηκε, οι εκπαιδευτικοί Φ.Α., και κατ’ επέκταση, οι μαθητές/τριες των τάξεών τους προς τους οποίους απευθύνονταν η διδασκαλία τους, χωρίστηκαν σε δύο (2) ομάδες: α) Στην Ομάδα Α - “Παιδαγωγικό Παιχνίδι”, που θα αποτελούσε έκτοτε την Ομάδα Παρέμβασης (Ο.Π.) και θα εφάρμοζε καθ’ όλη τη διάρκεια της σχολικής χρονιάς το πρόγραμμα παρέμβασης χρησιμοποιώντας με την κατάλληλη μέθοδο το παιδαγωγικό παιχνίδι ως διδακτικό μέσο στα μαθήματά τους και β) Στην Ομάδα Β - “Άλλο Παιχνίδι” που θα αποτελούσε έκτοτε την Ομάδα Ελέγχου (Ο.Ε.), η οποία θα συνέχιζε καθ’ όλη τη διάρκεια της σχολικής χρονιάς να χρησιμοποιούν στο μάθημά τους άλλα είδη παιχνιδιού εφαρμόζοντας «παραδοσιακές-συμβατικές» ή άλλες διαφορετικές μεθόδους. Για την ανάλυση των δεδομένων της Δεύτερης (2ης) Μελέτης - Ποσοτικής έρευνας χρησιμοποιήθηκαν περιγραφικές και επαγωγικές τεχνικές στατιστικής ανάλυσης. Από τα συμπεράσματα της εργασίας, προκύπτει ότι η κατάλληλη εφαρμογή του παιδαγωγικού παιχνιδιού αναπτύσσεται μέσα σε ένα κλίμα και ένα πλαίσιο δραστηριοτήτων, οι οποίες δημιουργούν το ιδανικό μαθησιακό περιβάλλον που υποστηρίζει την αίσθηση ικανοποίησης και αυτονομίας των μαθητών/τριών, προωθεί τη θετική κοινωνική συμπεριφορά τους, προάγει την ανάπτυξη των ολιστικών, κοινωνικο-ηθικών και συναισθηματικών δεξιοτήτων τους και ενισχύουν τα κίνητρά τους για ενεργό συμμετοχή σε αθλητικές και εξωσχολικές φυσικές δραστηριότητες
Expressions of feminism in the works of women directed by Greek women (1992-2018)
No full textThis doctoral thesis aims to enrich and broaden the dialogue about the female presence in contemporary Greek theater by means of primary archival research, historiographical mapping out and focused dramatic analysis of works by women that were staged by contemporary female directors over the past three decades in Greece. Through archival research, the thesis contributes a history of female direction in Greek theater from the late 19th century to the end of the 20th century; a recorded history, enriched with new directorial female figures, that was lacking in the relevant literature up to now. Furthermore, primary research on texts by women writers put on stage by women directors since 1974, a landmark of contemporary Greek history, yields both quantitative and qualitative data that lead to the revision of earlier positions regarding the putative absence of "women's" theater in Greece. The catalogued results of the primary research document plays staged in Greek theater from 1974 to 2018, during which period women play a central creative role in both directing and writing with an increasing trend from 1992 into the early 21st century. The performed plays are examined both diachronically and in terms of content, in the light of briefly outlined trends in feminist criticism and theory, so as to discern the treatment of women and femininity in them. Intertextuality emerged as a cohesive trope of the recorded dramaturgical material by Greek women dramatists re-writing the “feminine” and directed by women (1992-2018). The intertextual content of the plays is further categorised on the basis of their focus on biographies, ancient myths, foreign dramaturgy and literature, and fairy tales. The exploration of "female" experience and the representation of the “feminine” in contemporary Greek theatre writing under the lens of feminist theories is meant in strategic rather than essentialist terms of conceptualising gender and sexual difference. The present dramatic analysis has shown that contemporary Greek women's dramaturgy recognizes femininities as displaced bodies within the phallocentric social space, it struggles to overturn established models of patriarchal subjugation, demands visibility for excluded bodies in official History and renews theatrical writing through a language that is embodied, non-linear, fluid and poetic, which is often associated with ‘ecriture feminine’ of the second wave of feminist thought. In all, the present thesis aims to make an original contribution to theatre research in a number of ways: it maps out and highlights women’s presence in directing in Greece and contributes to theatre historiography not only through extensive archival research across time but also, through dramaturgical analyses of women’s plays that have been recently staged, it identifies new trends and theoretical concerns regarding women’s writing and inscriptions of the “feminine” in Greek theater that have not been sufficiently researched until now.Η παρούσα διδακτορική διατριβή έχει ως στόχο να εμπλουτίσει και να διευρύνει την χαρτογράφηση και τον επιστημονικό διάλογο γύρω από τη γυναικεία παρουσία στο σύγχρονο ελληνικό θέατρο βάσει της ιστοριογραφικής καταγραφής σκηνοθέτιδων από τον 19ο αιώνα, της πρωτογενούς αρχειακής έρευνας παραστάσεων από την μεταπολίτευση, και εστιασμένης δραματουργικής ανάλυσης έργων γυναικών που παραστάθηκαν από σύγχρονες σκηνοθέτιδες στην Ελλάδα κατά τις τελευταίες δεκαετίες. Μέσω της αρχειακής έρευνας πραγματοποιείται αναδρομή στην ιστορία της γυναικείας σκηνοθεσίας στο ελληνικό θέατρο από τα τέλη του 19ου αιώνα έως τα τέλη του 20ου αιώνα, η οποία απουσιάζει από την δημοσιευμένη βιβλιογραφία, την οποία επίσης ενημερώνει με την προσθήκη νέων προσώπων. Επιπλέον, από την πρωτογενή έρευνα προκύπτουν ποσοτικά και ποιοτικά δεδομένα που οδηγούν σε αναθεώρηση παλαιότερων τοποθετήσεων γύρω από την απουσία “γυναικείου” θεάτρου στην Ελλάδα. Τα αποτελέσματα της πρωτογενούς έρευνας καταγράφουν και κατηγοριοποιούν τα έργα που παραστάθηκαν στο ελληνικό θέατρο από το 1974 έως το 2018, στα οποία πρωταγωνιστεί η γυναίκα δημιουργικά τόσο στην σκηνοθεσία όσο και στη συγγραφή. Μέσω της πρωτογενούς έρευνας τεκμηριώνεται η αυξανόμενη παρουσία των γυναικών στο ελληνικό θέατρο από τα τέλη του 20ου έως τις πρώτες δεκαετίες του 21ου αιώνα. Παράλληλα, επισημαίνονται σημαντικές παράμετροι, οι οποίοι αφορούν τη γυναικεία θεατρική (συγγραφική και σκηνοθετική) δραστηριοποίηση, οι οποίοι σχετίζονται με τον άξονα του χρόνου, αλλά και το περιεχόμενο της συγγραφικής παραγωγής και της σκηνοθετικής επιλογής γυναικών δημιουργών. Με γνώμονα τις διεθνείς τάσεις στη φεμινιστική θεωρία και κριτική, οι οποίες διαγράφονται συνοπτικά, μελετάται το πρωτογενές δραματουργικό υλικό γυναικών που έχει παρασταθεί, στο οποίο αναδεικνύεται η διακειμενικότητα ως κύριο και συνεκτικό χαρακτηριστικό πλήθους των καταγεγραμμένων θεατρικών έργων. Με κριτήριο τη διακειμενικότητα εντοπίστηκαν τέσσερις κυρίαρχοι τρόποι επανεγγραφής του “γυναικείου” στα θεατρικά έργα Ελληνίδων δραματουργών (1992-2018) που επέλεξαν να σκηνοθετήσουν γυναίκες: βιογραφίες, αρχαιόμυθα, ξένη δραματουργία και λογοτεχνία, παραμύθια. Με άξονες αυτές τις κατηγορίες εγγραφής της γυναικείας εμπειρίας, αναλύονται δραματουργικά (35) έργα με στόχο να διερευνηθεί η αντίληψη του “γυναικείου”, με την στρατηγική και όχι την ουσιοκρατική χρήση της έννοιας, στη σύγχρονη ελληνική θεατρική γραφή υπό το πρίσμα των σύγχρονων φεμινιστικών θεωριών. Όπως αποδεικνύεται μέσω της δραματουργικής ανάλυσης, η δραματουργία γυναικών στην σύγχρονη Ελλάδα αναγνωρίζει τις θηλυκότητες ως εκτοπισμένα σώματα εντός του φαλλοκρατικού κοινωνικού χώρου, αγωνίζεται να ανατρέψει εγκαθιδρυμένα μοντέλα πατριαρχικής καθυπόταξης, διεκδικεί ορατότητα για τα αποκλεισμένα σώματα από την παράδοση και την επίσημη Ιστορία, ενώ ανανεώνει τη θεατρική γραφή μέσω του σωματοποιημένου, μη γραμμικού, ρευστού και ποιητικού λόγου, που μπορεί να συνδεθεί με τα γνωρίσματα της αποκαλούμενης “γυναικείας γραφής”, την οποία θεματοποίησε το δεύτερο κύμα του φεμινιστικού κινήματος στον εικοστό αιώνα. Η διατριβή, επομένως, φιλοδοξεί να αποτελέσει μια πρωτότυπη συνεισφορά στην ελληνική θεατρική έρευνα, καθώς αναδεικνύει την γυναικεία παρουσία στην σκηνοθεσία στην Ελλάδα και συνεισφέρει, όχι μόνον στην θεατρική ιστοριογραφία μέσω εκτεταμένης αρχειακής έρευνας, αλλά επίσης, μέσω των δραματουργικών αναλύσεων των έργων γυναικών συγγραφέων που παραστάθηκαν, εντοπίζει νέες τάσεις και θεωρητικούς προβληματισμούς γύρω από το “γυναικείο” και τις εγγραφές της θηλυκότητας στο σύγχρονο ελληνικό θέατρο και την θεατρική γραφή, που δεν είχαν έως τώρα ερευνηθεί επαρκώς