National Library of Finland DSpace Services
Not a member yet
86391 research outputs found
Sort by
Strategier för att minska ofrivillig ensamhet hos elever : En studie om befintliga strategier samt nya förslag från SFV Start!
No full textEnligt flera studier har det skett en frekvent ökning i upplevelsen av ensamhet bland barn och unga i Finland. Skolan har en viktig och central roll i att stödja elever som känner sig utanför eller ensam (OECD, 2021). Junttila (2022) lyfter fram problematiken kring att det upplevs idag att skolor inte har tillräckligt med kompetens eller resurser för att motarbeta ensamhet. Ensamhet (Svenska Yle, 2023) uppmärksammas inte heller tillräckligt, även då det är en grundorsak till flera problem. Ensamhet är kopplat till minskad motivation för inlärning, lägre självkänsla och svagare utveckling av socioemotionella färdigheter (Junttila, 2022), samt en ökad risk för att eleven hoppar av skolan i förtid (Frostad et al., 2014). Konsekvenserna för långvarig ensamhet är bland annat ångest, depression, aggression samt självmordstankar och –handlingar (Junttila, 2022). För att motarbeta ensamhetskänslor behövs verkningsfulla metoder och strategier. Syftet med avhandlingen är att kartlägga och öka kunskap om olika strategier som fokuserar på att motverka ensamhet bland barn och unga. Studien fokuserar delvis på befintliga strategier men även nya förslag på strategier. De nya strategierna jag granskar kommer från innovationstävlingen SFV Start! som arrangerades av Svenska folkskolans vänner 2022–2023. Detta undersöks utgående från följande forskningsfrågor:
1. Vad kännetecknar befintliga och SFV Start!:s strategier för att minska ofrivillig ensamhet inom ett klassrum?
2. Vad kännetecknar befintliga och SFV Start!:s strategier för att minska ofrivillig ensamhet inom skolmiljön?
För att svara på forskningsfrågorna används en triangulerande metod för att öka trovärdigheten i ett sådant mångfasetterat och komplext fenomen som ensamhet.
Studien visar att de strategier som skolan behöver implementera för att effektivt motverka ensamhet är att fokusera på olika åtgärder inom skolmiljön och individuella egenskaper (Jefferson et al., 2023). Verktyg som fokuserar på elevernas individuella egenskaper och som är implementerbart inom ett klassrum är följande; träna dynamiskt tankesätt, träna socioemotionella färdigheter och inkludera anknytning i undervisning. Strategier som har fokus på skolmiljön handlar om att; skapa positivt klassrumsklimat, skapa trygga och inkluderande utrymmen, skapa ett kompis-system, ge eleverna möjlighet att komma med idéer, uppmärksamma försämrad social kognition, öka möjlighet till social interaktion och
socialt stöd.
SFV Start!:s bidragen som inkluderades i denna avhandling är konkreta verktyg som är implementerbara inom skolväsendet. Förslagen från SFV Start! är evidensbaserade och anknyter sig till befintliga studier. KASAM:s innovation handlar om att träna socioemotionella färdigheter hos elever. Tävlingsbidraget Tillsammans lyfter fram på hur lek kan sammanföra eleverna. Back2School har fokus på skolfrånvaro. Regnbågsallians vill öka kunskap om regnbågspersoner och jämlikhet. Iheart har fokus på elevernas välbefinnande. Utevardagsrum i Överesse lyfter fram ett utevardagsrum som ska skapa aktivitet och gemenskap. Imago vill locka unga till socialt umgänge genom fysiska och digitala nätverk. Kom In-vän vill utveckla en vänverksamhet vid ett aktivitetscenter
Espoo–Salo-oikorata – Yleissuunnitelma, ympäristövaikutukset Ver.A
No full textTämä on julkaisun vanhentunut versio. Julkaisun uusin versio on Espoo–Salo- oikorata YS : Ympäristövaikutukset Ver. A1. Väyläviraston julkaisuja 65/2024
Väyläviraston sillat 31.12.2022 : Sillaston rakenne, palvelutaso ja kunto Osa 1: Tiesillat Osa 2: Rautatiesillat
Get PDFImpacts of Time and Temperature Gradient on the Morphology and Chemical Composition of Superheater Ash Deposits
Get PDFThe work presented in this thesis focuses on the effect of a temperature gradient on the local composition and morphology of ash deposits formed on heat exchanger tubes of power boilers. Cross-sections of superheater deposits from a Brazilian and Finnish kraft recovery boiler were analysed using Scanning Electron Microscopy/Energy-Dispersive X-ray Analysis (SEM/EDXA). The data obtained from the Finnish superheater deposits was complemented by deposition probe measurements, that were carried out in the superheater region of the same boiler. In addition, laboratory-scale experiments were carried out using synthetic ash deposits to study the initial melting behaviour of deposits and, by varying the deposit composition, whether the identified deposit ageing mechanisms are also applicable to deposits other than those found in kraft recovery boilers.
In the Brazilian superheater deposits, all three deposit ageing mechanisms identified in previously reported laboratory studies (i.e. temperature gradient zone melting, movement of enriched melt toward the steel, and diffusional transport of alkali chloride vapours toward the steel) were confirmed to also occur in actual superheater deposits. In addition, the movement of a melt and concurrent enrichment in K toward the steel, induced by a temperature gradient, was identified. Due to the local K enrichment in the vicinity of the superheater steel surface, the local first melting temperature of the deposit decreased significantly and reached a minimum where the local K concentration was the highest.
The ageing behaviour of the Finnish superheater deposits differed from the Brazilian deposit samples. Due to the different chemical composition and ergo lower amount of melt, the Finnish deposits formed a skeletal morphology and the dominating ageing mechanism was diffusional transport of alkali chloride vapours toward the steel. Two deposit archetypes were observed.
Type 1 deposits had an innermost layer concurrently enriched in Cl and K. The probe deposits showed that a Cl and K-rich layer was formed also directly on the steel surface, where it subsequently caused corrosion via active oxidation. The local enrichment in alkali chloride was also identified to cause a local decrease in the first melting temperature of the deposit and reached a minimum in the Cl and K-rich layer that was formed directly on the steel surface. Furthermore, the probe deposits showed that over time, an overall enrichment in the average Cl content within the deposit had occurred. Alkali chlorides in the flue gas diffused into the porous deposit, where they subsequently condensed as the local temperature decreased.
Type 2 deposits were characterized by a region enriched in K and S while concurrently depleted in Cl, due to sulphation. A deposit region initially enriched in alkali chloride, was sulphated over time as SO2 from the flue gas can diffuse into the deposit and subsequently react with alkali chloride.
The initial melting behaviour of synthetic ash deposits was studied on a laboratory scale to identify the parameter determining the change of deposit morphology from skeletal to densely molten. The amount of melt formed in the deposit was identified to be the parameter determining the final deposit morphology. The transition from a skeletal to a molten deposit morphology is in this thesis suggested to take place at a melt fraction of about 30 wt-%. In deposits with lower melt fractions, the melt was observed to accelerate sintering and the formation of the skeletal morphology.
The identified ageing mechanisms were also observed in synthetic deposit mixtures comprising NaBr Na2SO4 and KBr-K2SO4. This implies that the mechanisms are also applicable to other processes than kraft recovery boilers.
Overall, the results of this thesis demonstrate the impact deposit ageing can have on the local chemical composition and morphology of actual superheater deposits. Independently of the final deposit morphology, the local first melting temperature of the deposits was shown to decrease toward the steel, which can promote the formation of melt in the direct vicinity of the steel surface and cause severe melt-induced corrosion. In addition, the formation of a layer of alkali chloride directly on the steel surface can promote corrosion via active oxidation. Furthermore, the results show that deposit ageing is not exclusive to kraft recovery boiler deposits but is also of relevance to deposits in other combustion processes.Arbetet som presenteras i denna avhandling fokuserar på effekten av en temperaturgradient på den lokala sammansättningen och morfologin av askavlagringar som bildas på värmeväxlarrör i kraftverk. Tvärsnitt av askavlagringar från överhettare från en brasiliansk och en finsk sodapanna analyserades med hjälp av ett svepelektronmikroskop utrustat med en energidispersiv röntgenanalysator (SEM/EDXA). De data som erhölls från de finska överhettaravlagringarna kompletterades med resultat från mätningar som utfördes i överhettarområdet i samma panna med en avlagringssond. Dessutom genomfördes laboratorieexperiment med syntetiska askavlagringar för att studera de initiala smältegenskaperna hos avlagringarna. Genom att variera avlagringssammansättningen studerades det om de identifierade åldringsmekanismerna är tillämpliga även på avlagringar från andra anläggningar än sodapannor.
Gällande de brasilianska överhettaravlagringarna bekräftades det att alla tre tidigare identifierade åldringsmekanismer som observerats i laboratoriestudier (vilka är temperaturgradientzonsmältning, rörelse av berikad smälta mot stålet, diffusionstransport av alkalikloridångor mot stålet) även förekommer i verkliga överhettaravlagringar. Dessutom identifierades smälttransport, och samtidig berikning av kalium (K), mot stålet, som orsakades av en temperaturgradient. På grund av K-berikningen minskade avlagringens första smälttemperatur betydligt och nådde ett minimum där den lokala K-koncentrationen var som högst.
Åldringsbeteendet för de finska avlagringarna skiljde sig från de brasilianska avlagringar. På grund av den olika kemiska sammansättningen och följaktligen lägre mängd smälta hade de finska avlagringar en skelettformig morfologi. Den dominerande åldringsmekanismen i de finska avlagringarna visade sig basera på diffusion av alkalikloridångor mot stålet. Två typer av avlagringar observerades.
Typ 1-avlagringar hade ett innersta lager som var berikat med klor (Cl) och kalium (K). Sondavlagringarna visade att ett Cl- och K-rikt lager också bildades direkt på stålytan, vilket kan förorsaka korrosion genom aktiv oxidation. Den lokala berikningen av alkaliklorid visade sig också vara en orsak till en minskning av avlagringens första smälttemperatur. Smälttemperaturens minimum nåddes i det Cl- och K-rika lagret som bildades direkt på stålytan. Dessutom visade sondavlagringarna en generell ökning av den genomsnittliga Cl-halten i avlagringen som förorsakats av transport av alkaliklorid från rökgasen. Denna alkaliklorid diffusion med tiden in i den porösa avlagringen, där den sedan kondenserade när den lokala temperaturen sjönk.
Typ 2-avlagringar karakteriserades av ett område som var berikat med K och svavel (S) och utarmat på klor. Detta avlagringsområde var initialt berikat med alkaliklorid, som sulfaterades med tiden när svaveldioxid (SO2) från rökgasen kunde diffundera in i avlagringen och reagera med alkaliklorid.
De initiala smältegenskaperna hos syntetiska askavlagringar studerades på laboratorieskala för att identifiera övergången från en skelettformig till en smält avlagringsmorfologi. Det visade sig att mängden smälta är den avgörande faktorn och att övergången från en skelettformig till en smält avlagringsmorfologi äger rum då smältfraktionen överstiger cirka 30 vikt-%. I avlagringar med lägre smältfraktioner observerades det att smältan accelererade sintring och bildandet av den skelettformiga morfologin.
De identifierade åldringsmekanismerna observerades också med syntetiska avlagringar av NaBr-Na2SO4 och KBr-K2SO4. Resultaten antyder att åldringsmekanismerna är även tillämpliga på avlagringar från andra högtemperaturprocesser än sodapannor.
Sammanfattningsvis visar resultaten från denna avhandling den påverkan som avlagringens åldring kan ha på den lokala kemiska sammansättningen och morfologin hos verkliga överhettaravlagringar. Oberoende av den slutliga avlagringsmorfologin visades det att den lokala första smälttemperaturen för avlagringarna minskade ju närmare stålet man kom, vilket kan gynna bildandet av smälta i direkt närhet till stålytan och orsaka allvarlig smältinducerad korrosion. Dessutom visar resultaten att avlagringens åldring inte är exklusivt för avlagringar från sodapannor utan är också relevanta för avlagringar i andra förbränningsprocesser.ei tietoa saavutettavuudest
Förändringar i fisksamhället längs en skärgårdsgradient på NV Åland - en uppföljningsstudie
Get PDFThe structure of the fish communities along the archipelago gradient and three shallow bays in NW Åland were studied in the summer of 2023 between July and September as a follow-up study of earlier studies conducted in 1997 and 2003, respectively. Ten locations along the gradient and in the shallow bays were fished at a depth of 3-5 meters and at five occasions using standardized coastal survey nets. The depth gradient (down to 10-15 meters) was studied at four of these locations, one in each archipelago zone and one in the shallow bays. Hydrography parameters were measured at each fishing occasion, and nutrient samples (nitrogen and phosphorus) were taken only at three occasions. Focus was mainly put on pikeperch (Sander lucioperca L.). The population of pikeperch has not significantly changed since the last survey. The species was most abundant in the shallow bays, and the inner- and middle archipelago. Only one individual was caught in the outer archipelago. The population was smaller in individual size than before, and their stomach content consisted mainly of fish.
The results indicate that some changes in the structure of these fish communities have taken place since the last survey 20 years ago. The number of fish and the overall biomass has decreased significantly. The patterns of the dominating fresh- and cold-water species has stayed the same, but perch (Perca fluviatilis L) and cyprinids has increased in number and rate of dominance. These species have also increased in average size. Contents of phosphorus had stayed stable, but nitrogen contents have increased. This, together with an increased occurrence of cyprinids and shallower Secchi depth, indicates increased eutrophication in the inner archipelago and the shallow bays, which has been noted in most previous studies in NW Åland.ei tietoa saavutettavuudest
Väestömäärän vaikutus ilmastonmuutokseen
No full textFamiljer i Finland uppmuntras att skaffa fler barn för att statens försörjningsförhållande inte skulle rubbas men samtidigt finns det en debatt om klimatförändringar. Ett av de primära argumenten är att det är just den ökade befolkningen som anses tära på planeten. Flera forskare menar att jorden, globalt sett, är överbefolkat. Betraktas sakfrågan lokalt i stället, så anser vissa forskare att Finland behöver mer befolkning för att upprätthålla försörjningsförhållandet. Klimatförändringar tillsammans med världens och staternas tillstånd skapar olika förhållningssätt och värderingar. Den ekologiska medvetenheten är redan på en sådan nivå att överbefolkningen och den globala ekokrisen återspeglas i fler och fler människors personliga lösningar – inklusive gällande familjelivet.
Den här avhandlingen ska redogöra för hur frågan om befolkningstillväxt och befolkningsantalet kommer fram i miljöetiska diskussioner i syfte att öka förståelsen för människans och naturens samspel, och att betrakta olika sätt omsätta naturvetenskaplig kunskap i praktiken.
Avhandlingens metod är en kritisk diskursanalys. I denna avhandling presenteras diskurser som rör befolkningsantalet, reproduktionen och barnen som faktorer som har en påverkan på klimatförändringarna. I avhandlingen presenteras varierande diskurser: en del av diskurserna är akademiska, en del mer vardagliga, sådana som når medborgare på allmän nivå i ett samhälle. Frågan om befolkningsantalets inverkan på klimatförändringarna betraktas ur en etisk synvinkel.
Diskurserna fungerar som ett material som visar hur man har talat om befolkningsantalet samt familjeplaneringen och deras påverkan på klimatförändringarna. Efter att ha presenterat de olika diskurserna, diskuteras resultatet, dvs mångfalden och mängden av de olika diskurserna i ljuset av miljöteologin. I avhandlingen undersöks även om den kristna teologin kan erbjuda en sund och tröstande argumentation för en hållbar utveckling inom familjeplanering utan att reducera individens egenvärde
Innovativa material för vattenrening
No full textThe insecure future of freshwater resources is undoubtedly a serious challenge for all living beings. Human activities generate harmful compounds or pollutants that should be treated before they are released into the aquatic ecosystems. The chaotic discharge of organic and inorganic compounds is considered a long-standing and aggravated global problem. Particularly, emerging contaminants, such as pharmaceutically active compounds (PhACs), personal care products, surfactants, various industrial additives, and endocrine-disrupting chemicals have proven to harm human health and ecological systems. Most of the current physical, chemical, and biological technologies used in wastewater treatment are prohibitively expensive they and face many operational challenges. Therefore, the development of economic, viable, and scalable techniques can profoundly secure access to safe and good drinking water quality.
The advancement in the last two decades of wastewater purification methods including adsorption on non-conventional solids, advanced oxidation, and photodegradation is gaining massive attention. These technologies have many advantages, once compared to other treatment techniques, such as simplicity, cost feasibility, and the ease of operation including applying moderate operating conditions.
The main aim of this doctoral thesis is to investigate the efficiency of novel in-house prepared materials to remove emerging contaminants from wastewaters such as ibuprofen, bromocresol green, alizarin red s, and methylene blue, and to compare them with classical commercial materials through adsorption and photodegradation. Both batch and semibatch operating modes were studied considering different operational parameters to investigate the kinetics. This work also includes experimental data validation through simulations for batch and semibatch systems. Advanced reactor modelling was carried out, describing the collected data in both scales with a rigorous approach, considering both physical and chemical phenomena appearing in the reaction network, i.e. discriminating between the mass transfer and reaction limiting steps.Den osäkra framtiden för sötvattenresurserna är utan tvekan en allvarlig utmaning för levande organismer. Människans aktiviteter genererar skadliga kemiska föreningar och föroreningar som borde destrueras innan de släpps ut i ekosystemet. Det kaotiska utsläppet av organiska och oorganiska föreningar är ett långvarit och förvärrat globalt problem. Speciellt nya föroreningar, såsom farmaceutiskt aktiva föreningar (PhAC), produkter för personligt vård, ytaktiva ämnen, diverse industriella komponenter och hormonstörande kemikalier har visat sig vara skadliga för människans hälsa och ekosystemet i helhet. De flesta av nuvarande kemiska, fysikaliska och biologiska teknologierna som används för att rena avloppsvatten är orimligt dyra och de är förknippade med många praktiska problem. Därför ska utvecklingen av ekonomiskt lönsamma och skalbara förfaranden garantera tillgången till säker och god dricksvattenkvalitet.
Framsteg har tagits under de senaste två decennierna i metoder för rening av avloppsvatten, bl.a. adsorption av föroreningar på icke-konventionella fasta ämnen, avancerade oxidationsprocesser och fotokatalytisk nedbrytning har fått stor uppmärksamhet. Dessa teknologier har många fördelar jämfört med konventionella metoder, såsom enkelhet, rimliga kostnader och relativt enkla driftsbetingelser.
Det huvudsakliga syftet med detta doktorsarbete var att undersöka effektiviteten av nya material som vi har preparerat i laboratorieskala för borttagning av föoreningar från avloppsvatten, bl.a. ibuprofen, grön bromkresol, alizarin och metylenblått samt att jämföra dem med klassiska kommersiella material för adsorption och fotokatalytisk nedbrytning. Både satsvisa och halvkontinuerlierliga reaktionsförfaranden studerades genom att variera experimentella parametrar för att kartlägga reaktionskinetiken. Experimentella resultat validerades med hjälp av simulering av satsvisa och halvkontinuerliga reaktorsystem. Avancerad reaktormodellering tillämpades för att beskriva experimentella data på ett rigoröst sätt, genom att beakta kemiska och fysikaliska fenomen som förekom i reaktionssystemen. På detta sätt kunde massöverföringseffekter och kinetiska effekter kartläggas i detalj.Il futuro insicuro delle risorse di acqua dolce rappresenta senza dubbio una sfida seria per gli esseri viventi. Le attività umane generano composti nocivi o inquinanti che dovrebbero essere trattati prima di essere rilasciati nell’ecosistema. Lo scarico non regolamentato di composti organici e inorganici è considerato un problema globale di lunga data e aggravato. In particolare, i contaminanti emergenti, come i composti farmaceuticamente attivi (PhAC), i prodotti per la cura personale, i tensioattivi, vari additivi industriali e le sostanze chimiche che alterano il sistema endocrino hanno dimostrato di danneggiare la salute umana e i sistemi ecologici. La maggior parte delle attuali tecnologie fisiche, chimiche e biologiche utilizzate nel trattamento delle acque reflue sono proibitivamente costose e devono affrontare molte sfide operative. Pertanto, lo sviluppo di tecniche economiche, fattibili e scalabili può garantire profondamente l’accesso ad acqua potabile sicura e di buona qualità.
Il progresso negli ultimi due decenni dei metodi di purificazione delle acque reflue, compreso l’adsorbimento su solidi non convenzionali, l’ossidazione avanzata e la fotodegradazione, sta guadagnando enorme attenzione. Queste tecnologie presentano molti vantaggi, rispetto ad altre tecniche di trattamento, come semplicità, fattibilità dei costi e facilità di funzionamento, inclusa l'applicazione di condizioni operative moderate.
Lo scopo principale di questa tesi di dottorato è studiare l'efficienza di nuovi materiali preparati internamente per rimuovere contaminanti emergenti dalle acque reflue come ibuprofene, verde bromocresolo, rosso alizarina e blu di metilene, e confrontarli con i classici materiali commerciali attraverso un maggiore adsorbimento. e fotodegradazione. Entrambe le modalità batch e semibatch sono state studiate considerando diversi parametri operativi per studiare la cinetica della reazione chimica. Questo lavoro include anche la validazione dei dati sperimentali attraverso simulazioni per sistemi batch e semibatch. È stata effettuata una modellazione avanzata di reattori chimici, descrivendo i dati raccolti in entrambe le scale con un approccio rigoroso, considerando sia i fenomeni fisici che chimici che si verificano nella rete di reazione, ovvero distinguendo il trasferimento di massa e le fasi limitanti della reazione.ei tietoa saavutettavuudest
Silica core@shell Nanoparticles for Biomedical Applications : A study in Pharmaceutical Sciences
No full textNanomedicine has become an important field in the biomedical sciences. It offers a carefully designed approach to deal with the complexities of disease management, drug delivery, and therapeutic treatments at the nanoscale. Here, mesoporous silica nanoparticles (MSNs) have considerable potential as drug delivery systems (nanocarriers) due to their unique structural features that can be utilized in various nanocarrier designs. For instance, core@shell designs combine the unique features of the core and shell materials to create a multifunctional nanoparticle. Utilizing the durability and flexibility of silica as an outer shell material combined with a core composed of another material allows for the introduction of new capabilities, which in turn can meet the needs of specific applications in the biomedical and drug delivery fields.
The present thesis explores the various applications of silica core@shell nanoparticles in a range of therapeutic contexts, such as cancer therapy, bacterial biofilm control, and the treatment of hearing impairment. This has been conducted via a series of research and investigations aimed at their design, synthesis, and functionalization, or with unique on-demand characteristics dependent on application to improve therapeutic outcomes.
The numerous biological barriers that exist inside the human body present substantial hurdles to the delivery of drugs in an efficient manner. To enable the delivery of therapeutic drugs directly to accumulate in target cells or tissues, delivery systems have to be purposefully designed to conquer these obstacles, e.g. cell membranes and the tympanic membrane (i.e. the eardrum). In the context of cancer, silica core@shell based nanocarriers consisting of a gold core that respond to near infrared (NIR) stimuli were successfully synthesized. The drug release profile indicated both pH and temperature responsiveness of the polymer layer that was coated on top of the silica@gold nanocarrier. Concurrently, the polymer layer underwent collapse upon exposure to NIR radiation due to elevated temperature or low pH leading to release of the drug loaded in the porous silica shell. In addition, this system was incorporated into a microgel system using microfluidics technology. The resulting thermoresponsive microgel system exhibited pronounced NIR-triggered drug release efficacy and prolonged degradability. The synthesized nanocomposite/microgel system was evaluated for its potential in combination synergistic therapy (chemo-photothermal) against breast cancer, and on a more long-term basis for triple therapy (chemo-photothermal-antiangiogenesis) against osteosarcoma (bone cancer). In the realm of hearing loss, silica@gold nanocarriers that react to NIR radiation was coated with saponin to improve permeation. This demonstrated the potential to improve anti-inflammatory drug permeability into the inner ear via a synergistic effect in intratympanic delivery. In combating bacterial biofilm infection, silica@ceria (cerium oxide) nanocarriers with different surface charges were assessed for their potential in bacterial biofilm penetration. A unique multi-parametric surface plasmon resonance approach (MP-SPR) was employed as a potent tool to monitor the formation of biofilms and dynamic nanoparticle-biofilm interactions in real time.
In summary, this thesis contributes to addressing the demand for flexible and multifunctional nanomaterials via exploring the unique versatility and promise of silica core@shell nanoparticles in biomedical applications, including cancer therapy, bacterial biofilms, and hearing loss. The research findings presented in this thesis provide new strategies for bettering patient outcomes and drug delivery systems in these critical domains.Nanomedicin har utvecklats till ett viktigt område inom de biomedicinska vetenskaperna, som erbjuder ett noggrant utformat tillvägagångssätt för att hantera komplexiteten i hanteringen sjukdomar, läkemedelstillförsel och terapeutiska behandlingar på nanoskala. Inom detta forskningsområde har nanopartiklar av mesoporös kiseldioxid stor potential som läkemedelstillförselsystem (Eng. drug delivery system) tack vare sina unika strukturella egenskaper som kan utnyttjas vid design av olika nanomediciner. Till exempel kombinerar s.k. ”kärna@skal” (Eng. core@shell) designer de unika egenskaperna hos kärn- och skalmaterialen för att skapa en multifunktionell nanopartikel. Genom att utnyttja hållbarheten och flexibiliteten hos kiseldioxid som ett yttre skalmaterial i kombination med en kärna som består av ett annat material kan man införa nya funktioner, som i sin tur kan uppfylla behoven hos specifika tillämpningar inom biomedicin och läkemedelstillförsel.
I denna avhandling undersöks olika tillämpningar av kiseldioxidbaserade kärna@skal nanopartiklar i en rad terapeutiska sammanhang, såsom cancerterapi, kontroll av bakteriella biofilmer och behandling av hörselnedsättning. Detta har gjorts genom en rad undersökningar som har syftat till att utforma, syntetisera och funktionalisera nanopartiklarna, eller ge dem unika egenskaper beroende på tillämpningen för att förbättra de terapeutiska möjligheterna.
De många biologiska barriärer som finns i människokroppen utgör betydande hinder för en effektiv tillförsel av läkemedel. För att terapeutiska läkemedel ska kunna tillföras direkt och ackumuleras i målceller eller målvävnader måste läkemedelstillförselsystemen utformas så att de övervinner dessa hinder, t.ex. cellmembran och trumhinnan i örat. I frågan om cancerterapi, syntetiserades framgångsrikt kiseldioxid-baserade kärna@skal partiklar bestående av en guldkärna som reagerar på nära infraröd (NIR) stimuli. Läkemedelsfrisättningsprofilen indikerade både pH- och temperaturkänslighet hos polymerskiktet som var belagt ovanpå kiseldioxid@guld nanopartikeln. Samtidigt kollapsade polymerskiktet vid exponering för NIR-strålning på grund av förhöjd temperatur eller lågt pH-värde, vilket ledde till frisättning av läkemedlet i det porösa kiseldioxidskalet. Därutöver införlivades denna kompositpartikel i ett mikrogelsystem med hjälp av mikrofluidikteknik. Det resulterande termoresponsiva mikrogelsystemet uppvisade uttalad NIR-utlöst läkemedelsfrisättningseffektivitet och långvarig nedbrytbarhet. Det syntetiserade nanokomposit/mikrogelsystemet utvärderades för sin potential vid synergistisk kombinationsterapi (kemo-fototermisk) mot bröstcancer, och på en mer långsiktig basis för trippelterapi (kemo-fototermisk-antiangiogenes) mot osteosarkom (en sorts skelettcancer). För behandling av hörselnedsättning belades nanobärare av kiseldioxid@guld som reagerar på NIR-strålning med saponin för att förbättra permeationen. Detta påvisade potentialen att förbättra permeabiliteten för antiinflammatoriska läkemedel i innerörat genom en synergistisk effekt vid intratympanisk tillförsel. Vid bekämpning av bakteriell biofilminfektion utvärderades kiseldioxid@ceriumoxid nanopartiklar med olika ytladdningar med avseende på deras potential att penetrera bakteriella biofilmer. En unik multiparametrisk ytplasmonresonansmetod (MP-SPR) användes som ett kraftfullt verktyg för att följa med bildandet av biofilmer och dynamiska interaktioner mellan nanopartiklar och biofilmer i realtid.
Sammanfattningsvis bidrar denna avhandling till att tillgodose efterfrågan på flexibla och multifunktionella nanomaterial genom att utforska den unika mångsidigheten och potentialen hos kiseldioxidbaserade kärna@skal nanopartiklar inom biomedicinska tillämpningar, inklusive cancerterapi, bekämpning av bakteriella biofilmer och behandling av hörselnedsättning. De forskningsresultat som presenteras i denna avhandling bereder nya strategier för att utveckla bättre läkemedelstillförselsystem inom dessa kritiska områden.ei tietoa saavutettavuudest
