PHB-PEO electrospun fiber membranes containing chlorhexidine for drug delivery applications

Fiber meshes of poly(hydroxybutyrate) (PHB) and poly(hydroxybutyrate)/poly(ethylene oxide) (PHB/PEO) with different concentrations of chlorhexidine (CHX) were prepared by electrospinning for assessment as a polymer based drug delivery system. The electrospun fibers were characterized at morphological, molecular and mechanical levels. The bactericidal potential of PHB and PHB/PEO electrospun fibers, with and without CHX, was investigated against Escherichia coli (E. coli) and Staphylococcus aureus (S. aureus) by disk diffusion susceptibility tests. Electrospun fibers containing CHX exhibited bactericidal activity. PHB/PEO-1%CHX displayed higher CHX release levels and equivalent antibacterial activity when compared to PHB/PEO with 5 and 10 wt% CHX. Bactericidal performance of samples with 1 wt% CHX was assessed by Colony Forming Units (CFU), where reductions of 100% and 99.69% against E. coli and S. aureus were achieved, respectively.This work was supported by FEDER through the COMPETE Program and by the Portuguese Foundation for Science and Technology (FCT) in the framework of the Strategic Project PEST-C/FIS/UI607/2011 and PEST-C/QUI/UIO686/2011. The authors also thank funding from Matepro - Optimizing Materials and Processes", ref. NORTE-07-0124-FEDER-000037", co-funded by the "Programa Operacional Regional do Norte" (ON.2 - O Novo Norte), under the "Quadro de Referencia Estrategico Nacional" (QREN), through the "Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional" (FEDER). D.M.C, JP and VS thanks the FCT for the, SFRH/BD/82411/2011, SFRH/BD/64901/2009 and SFRH/BPD/63148/2009 grants respectively. The authors also thank support from the COST Action MP1003, 2010 'European Scientific Network for Artificial Muscles' and to the COST Action MP1206 'Electrospun Nano-fibres for Bio inspired Composite Materials and Innovative Industrial Applications'. The authors also thank prof. Jose Luis Gomez Ribelles from the Unversidad Politecnica de Valencia, Spain, for interesting discussions on these issues

Measurement of XUV-absorption spectra of ZnS radiatively heated foils

Time-resolved absorption of zinc sulfide (ZnS) and aluminum in the XUV-range has been measured. Thin foils in conditions close to local thermodynamic equilibrium were heated by radiation from laser-irradiated gold spherical cavities. Analysis of the aluminum foil radiative hydrodynamic expansion, based on the detailed atomic calculations of its absorption spectra, showed that the cavity emitted flux that heated the absorption foils corresponds to a radiation temperature in the range 55 60 eV. Comparison of the ZnS absorption spectra with calculations based on a superconfiguration approach identified the presence of species Zn6+ - Zn8+ and S5+ - S6+. Based on the validation of the radiative source simulations, experimental spectra were then compared to calculations performed by post-processing the radiative hydrodynamic simulations of ZnS. Satisfying agreement is found when temperature gradients are accounted for

Magnetic cationic liposomal nanocarriers for the efficient drug delivery of a curcumin-based vanadium complex with anticancer potential

In this work novel magnetic cationic liposomal nanoformulations were synthesized for the encapsulation of a crystallographically defined ternary V(IV)-curcumin-bipyridine (VCur) complex with proven bioactivity, as potential anticancer agents. The liposomal vesicles were produced via the thin film hydration method employing N-[1-(2,3-dioleoyloxy)propyl]-N,N,N-trimethylammonium (DOTAP) and egg phosphatidylcholine lipids and were magnetized through the addition of citric acid surface-modified monodispersed magnetite colloidal magnetic nanoparticles. The obtained nanoformulations were evaluated for their structural and textural properties and shown to have exceptional stability and enhanced solubility in physiological media, demonstrated by the entrapment efficiency and loading capacity results and the in vitro release studies of their cargo. Furthermore, the generated liposomal formulations preserved the superparamagnetic behavior of the employed magnetic core maintaining the physicochemical and morphological requirements for targeted drug delivery applications. The novel nanomaterials were further biologically evaluated for their DNA interaction potential and were found to act as intercalators. The findings suggest that the positively charged magnetic liposomal nanoformulations can generate increased concentration of their cargo at the DNA site, offering a further dimension in the importance of cationic liposomes as nanocarriers of hydrophobic anticancer metal ion complexes for the development of new multifunctional pharmaceutical nanomaterials with enhanced bioavailability and targeted antitumor activity

Advanced therapeutic dressings for effective wound healing

Advanced therapeutic dressings that take active part in wound healing to achieve rapid and complete healing of chronic wounds is of current research interest. There is a desire for novel strategies to achieve expeditious wound healing due to the enormous financial burden worldwide. This paper reviews the current state of wound healing and wound management products, with emphasis on the demand for more advanced forms of wound therapy and some of the current challenges and driving forces behind this demand. The paper reviews information mainly from peer reviewed literature and other publicly available sources such as the FDA. A major focus is the treatment of chronic wounds including amputations, diabetic and leg ulcers, pressure sores, surgical and traumatic wounds (e.g. accidents and burns) where patient immunity is low and the risk of infections and complications are high. The main dressings include medicated moist dressings, tissue engineered substitutes, biomaterials based biological dressings, biological and naturally derived dressings, medicated sutures and various combinations of the above classes. Finally, the review briefly discusses possible prospects of advanced wound healing including some of the emerging approaches such as hyperbaric oxygen, negative pressure wound therapy and laser wound healing, in routine clinical care

Caractérisation par spectroscopie X de plasmas chauds et denses créés par lasers de puissance.

In this work we performed experiments of emission and absorption spectroscopy of laser produced plasmas, to provide well characterized spectral data which permit to benchmark atomic physics codes. More precisely, we produced xenon and krypton plasmas in NLTE conditions and studied their emission spectra. In a second experiment, we characterized the absorption spectra of zinc sulfide and aluminium plasmas in LTE conditions.Dans ce travail nous avons réalisé des expériences d'émission et spectroscopie d'absorption des plasmas produits par laser, pour fournir des données spectrales bien caractérisé qui permettent de comparer les codes de physique atomique. Plus précisément, nous avons produit au xénon et krypton plasmas dans des conditions NLTE et étudié leurs spectres d'émission. Dans une seconde expérience, nous avons caractérisé les spectres d'absorption du sulfure de zinc et d'aluminium dans des conditions plasmas LTE

The contribution of the total stapedectomy in acoustic mode connection with the intraoperative findings

OBJECTIVE: This study aims to investigate the contribution of total stapedectomy in acoustic mode connection with intraoperative findings.PATIENTS AND METHODS: Evaluated 43 patients with otosclerosis as candidates for stapedectomy and performed the preoperative audiogram. Men/Women (18/25). Right ear/Left ear (20/23). Age range of 31-67 years. Was chosen the total stapedectomy as surgery of choice for these patients.RESULTS: Recorded by the operating microscope, intraoperative anatomical findings as follows: anatomical position of the stapes, to the promontory 20(46.51%), in depth of the oval window 19(44.18 %), to the canal of the facial nerve 4(9.31%), normal legs of stapes 22(51.16%), atrophic anterior crus of stapes 15(34.88%), atrophic posterior crus of stapes 6(13.96%), normal stapedial tendon 39(90,70%), atrophic stapedial tendon 3(6.97%), absence pyramid of tympanum and stapedial tendon 1(2.33%), normal long process of the incus 37(86,04%), atrophic long process of the incus 5(11.63%), broken long process of the incus 1(2.33%), otosclerotic focus to the annular ligament of the footplate of the stapes 3(6.98%), anteriorly of the oval window 12(27.90%), throughout of the oval window 27(62.79%), to the incudostapedial joint and anteriorly of the oval window 1(2.33%), and dehiscent facial nerve projected onto the oval window 2(4.65%). Also recorded on aggravating factors that emerged during the intervention as follows: bleeding 14(32,56%) and floating footplate 5(11.63%). Completed postoperative monitoring of these patients in the long term of one year, with details of postoperative complications arising during that period, as follows: early postoperative vertigo in 9(20.93%) , secretory otitis media in 2(4.65%) and sensorineural hearing loss in 1(2.33%). Finally out audiogram after three months from the day the surgery was performed, semester and year in 35 of the above facts , thus recording the evolution of hearing in these patients, of which the one suffered a severe sensorineural hearing loss. The improvement of hearing of the others, one year after surgery total stapedectomy, in the convergence of the gap between the preoperative and airy treatment of postoperative bone conduction at frequencies 500Hz, 1000Hz, 2000Hz, 3000Hz, at 20dB (11,77%).CONCLUSIONS: The majority of the final improvement of hearing (one year after surgery) was given to patients by the first quarter. Between improved hearing a half year after surgery and one year later, there was no statistical difference. The improvement of hearing function is not associated with the parameter of time, as it is formatted in the data of protocol research, because the phenomenon of this improvement has already reached saturation at three months after surgery, when the first measurement is made.The improvement of hearing function had strong negative correlation with the parameter postoperatively if the patient had secretory otitis media, showing very poor results .Regarding the parameter of frequency, this showed statistical correlation with the improvement of auditory function as it decreases statistically significantly from low to high frequency measurement.The parameters of sex, age, side of the ear where the surgery took place, the extent of otosclerotic focus, intraoperative anatomical findings, aggravating factors of the floating footplate and bleeding onto the open oval window which emerged during surgery and postoperative complication of early postoperative vertigo, had no statistically significant correlation with the improvement of auditory function.ΣΚΟΠΟΣ: Αυτή η μελέτη έχει σαν σκοπό να διερευνήσει την συμβολή της ολικής αναβολεκτομής στην ακουστική λειτουργία σε σχέση με τα διεγχειρητικά ευρήματα.ΥΛΙΚΟ-ΜΕΘΟΔΟΣ: Αξιολογήθηκαν 43 ασθενείς πάσχοντες από ωτοσκλήρυνση ως υποψήφιοι για χειρουργική επέμβαση αναβολεκτομής και διενεργήθηκαν τα προεγχειρητικά τονικά ακουογράμματα. Σχέση ανδρών/γυναικών (18/25). Σχέση ΔΕ/ΑΡ ώτων (20/23). Ηλικιακή διακύμανση από 31 έως 67 ετών. Επελέγη η ολική αναβολεκτομή ως επέμβαση εκλογής γι’ αυτούς τους ασθενείς.ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ: Καταγράφηκαν μέσω του χειρουργικού ωτομικροσκοπίου τα διεγχειρητικά ανατομικά ευρήματα ως εξής: ανατομική θέση του αναβολέως προς το ακρωτήριο 20(46,51%), στο βάθος της ωοειδούς θυρίδος 19(44,18%), προς το κανάλι του προσωπικού νεύρου 4(9,31%), φυσιολογικά σκέλη αναβολέως 22(51,16%), ατροφικό πρόσθιο σκέλος αναβολέως 15(34,88%), ατροφικό οπίσθιο σκέλος αναβολέως 6(13,96%), φυσιολογικός τένοντας του μυός του αναβολέως 39(90,70%), ατροφικός τένοντας του μυός του αναβολέως 3(6,97%), απουσία της πυραμοειδούς εξοχής, του τένοντος και του μυός του αναβολέως 1(2,33%), φυσιολογικό μακρό σκέλος του άκμονος 37(86,04%), ατροφικό μακρό σκέλος του άκμονος 5(11,63%), σπασμένο μακρό σκέλος του άκμονος 1(2,33%), ωτοσκληρυντική βλάβη περιφερικά στο δακτυλιοειδή σύνδεσμο της βάσης του αναβολέως 3(6,98%), στο πρόσθιο χείλος της ωοειδούς θυρίδος 12(27,90%), σε όλη την έκταση της ωοειδούς θυρίδος 27(62.79%), στη διάρθρωση μεταξύ του άκμονος και του αναβολέως και στο πρόσθιο χείλος της ωοειδούς θυρίδος 1(2,33%), και αποκεκαλυμμένο προσωπικό νεύρο προβάλλων επί της ωοειδούς θυρίδος 2(4,65%). Επίσης καταγράφηκαν οι επιβαρυντικοί παράγοντες που προέκυψαν κατά την διάρκεια της επεμβάσεως ως εξής: αιμορραγία 14(32,56%) και επιπλέουσα πλάκα 5(11,63%). Ολοκληρώθηκε η μετεγχειρητική παρακολούθηση των παραπάνω ασθενών σε βάθος χρόνου ενός έτους, με καταγραφή των μετεγχειρητικών επιπλοκών που προκύπτουν κατά την διάρκεια του ανωτέρω χρονικού διαστήματος ως εξής: πρώϊμος μετεγχειρητικός ίλιγγος σε 9(20,93%), εκκριτική ωτίτιδα σε 2(4,65%) και νευροαισθητήριος βαρηκοΐα σε 1(2,33%). Τέλος διενεργήθηκαν τονικά ακουογράμματα μετά την παρέλευση τριμήνου από την ημέρα που πραγματοποιήθηκε η επέμβαση, εξαμήνου και έτους σε 35 από τα ανωτέρω περιστατικά, καταγράφοντας έτσι την εξέλιξη της ακοής, αυτών των ασθενών, εκ των οποίων ο (1)ένας υπέστη βαριά νευροαισθητήριο βαρηκοΐα. Η βελτίωση της ακοής των υπολοίπων, ένα έτος μετά την επέμβαση της ολικής αναβολεκτομής, όσον αφορά τη σύγκλιση του χάσματος μεταξύ της προεγχειρητικής αέρινης αγωγής και της μετεγχειρητικής οστέινης αγωγής, στις συχνότητες 500Hz, 1000Hz, 2000Hz, 3000Hz, σε 20dB(11,77%).ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ: Το μεγαλύτερο μέρος της τελικής (ένα χρόνο μετά την επέμβαση) βελτίωσης της ακοής, αποδόθηκε στους ασθενείς από το πρώτο τρίμηνο. Μεταξύ της βελτίωσης της ακοής ενός εξαμήνου μετά την επέμβαση και ενός έτους μετά, δεν υπήρξε στατιστική διαφορά. Η βελτίωση της ακουστικής λειτουργίας δεν συσχετίζεται με την παράμετρο του χρόνου, έτσι όπως αυτή είναι διαμορφωμένη στα δεδομένα του πρωτοκόλλου έρευνας διότι το φαινόμενο της βελτίωσης αυτής έχει ήδη φτάσει σε κορεσμό στους τρείς μήνες μετά την επέμβαση, οπότε και γίνεται η πρώτη μέτρηση.Η βελτίωση της ακουστικής λειτουργίας είχε ισχυρή αρνητική συσχέτιση με την παράμετρο του αν μετεγχειρητικά ο ασθενής παρουσίασε εκκριτική ωτίτιδα, παρουσιάζοντας πολύ φτωχά αποτελέσματα.Όσον αφορά την παράμετρο της συχνότητας, αυτή παρουσίασε στατιστική συσχέτιση με την βελτίωση της ακουστικής λειτουργίας καθώς αυτή μειώνεται στατιστικώς σημαντικά από τις χαμηλές προς τις υψηλές συχνότητες μέτρησης.Oι παραμέτροι, του φύλου, της ηλικίας, της πλευράς του αυτιού στο οποίο έγινε η επέμβαση, της έκτασης της ωτοσκληρυντικής βλάβης, των αμοιγώς ανατομικών διεγχειρητικών ευρημάτων, των επιβαρυντικών παραγόντων της επιπλέουσας πλάκας και της αιμορραγίας επί της ανοιχτής ωοειδούς θυρίδας που προέκυψαν κατά την διάρκεια της επέμβασης και της μετεγχειρητικής επιπλοκής του πρώϊμου μετεγχειρητικού ιλίγγου, δεν είχαν καμμία στατιστικώς σημαντική συσχέτιση με την βελτίωση της ακουστικής λειτουργίας

Secondary metabolites technology: design, development and pharmacological evaluation of novel drug delivery systems for alkannins/shikonins

The present doctoral thesis concerns the design, development and characterization of innovative drug delivery systems for shikonin, alkannin and their derivatives), which are naturally occurring compounds with a well-established wound healing, antibiotic, anti-inflammatory and anticancer activity. Our aim was to combine the biological properties of the bioactive constituents together with the advantages of drug delivery systems, in order to achieve controlled release and targeted drug delivery. Thus, conventional and pegylated (stealth®) liposomes, as well as dendritic formulations and chimeric-advanced Drug Delivery nanoSystems (chi-aDDnSs) were prepared as innovative drug delivery systems for shikonin. Furthermore, electrospinning was applied for the fabrication of nanofibers loaded with shikonin and with a mixture of alkannin/shikonin esters isolated from the roots of Alkanna tinctoria, as potent topical/transdermal wound healing dressings. Two type of lipids (Egg-PC and DPPC), and various drug concentrations were tested for the preparation of conventional liposomes. Mean particle size was found between 120 και 280 nm, while z- potential values varied from -4 mV to -17 mV. All liposomal formulations exhibited entrapment efficiency higher than 60%, while a controlled release of the drug was achieved. The shikonin-loaded liposomes tested for their in vitro cytotoxic activity, showed a moderate growth inhibitory activity against two tumor cell lines (MCF7-breast cancer and SF268-glioma). Shikonin-loaded pegylated liposomes were prepared using three types of lipids (Egg-PC, DSPC, DPPC) and DSPE-mPEG2000as stabilizing agent. Compared to conventional liposomes, pegylated liposomes exhibited enhanced physicochemical characteristics (lower mean sizes and higher ζ-potential values), as well as improved stability. Finally, pegylated liposomes were characterized by a prolonged drug release profile lasting for over 72 hours. Three generations of hyper-branched polymers (HP) (PFH-16-OH, PFH-32-OH και PFH-64-OH) were used for the preparation of dendritic liposomes, from which the G4 polymer exhibited the higher entrapment efficiencies. Entrapment efficiency was further enhanced when methanol was used during the complexation process. Finally, the prepared samples exhibited moderate stability at 4°C, for a 48h period. Chimeric-advanced Drug Delivery nanoSystems (chi-aDDnSs) where prepared by entrapping shikonin-HP complexes into Egg-PC liposomes. The size of the prepared aDDnSs was comparable to that of conventional shikonin-loaded liposomes, while entrapment efficiency was found to depend on the preparation technique used. Finally, the liposomal formulations exhibited enhanced stability at 4°C, while their drug release profile was also satisfactory. Four different biodegradable polymers (CA, PLLA, PLGA 50:50 and PLGA 75:25) and various initial drug loadings (bioactive constituent: shikonin or mixture of alkannins/shikonin esters) were tested for the preparation of electrospun nanofibers. The prepared e-spun fibers exhibited satisfactory morphology (mean sizes were in the nanoscale) and high entrapment efficiencies, depending on the type of polymer used and the initial drug loading. Drug release profile was also satisfactory, while in all cases a burst release was observed during the first 60 min. The novel alkannin/shikonin-loaded drug delivery systems prepared in this thesis appear promising and could be further exploited to increase the therapeutic index of the incorporated bioactive constituents.Η παρούσα διδακτορική διατριβή μελετά το σχεδιασμό, την ανάπτυξη και τον χαρακτηρισμό καινοτόμων συστημάτων μεταφοράς και αποδέσμευσης για τη βιοδραστική ουσία σικονίνη, αλκαννίνη και τα παράγωγά της, οι οποίες εμφανίζουν ισχυρή επουλωτική, αντιμικροβιακή, αντιφλεγμονώδη και αντικαρκινική δράση. Στόχος ήταν να συνδυαστούν οι βιολογικές ιδιότητες της φυσικών αυτών προϊόντων με τα πλεονεκτήματα που προσφέρουν τα συστήματα μεταφοράς φάρμακου, επιτυγχάνοντας ελεγχόμενη αποδέσμευση στην επιθυμητή περιοχή δράσης. Για το σκοπό αυτό, παρασκευάσθηκαν συμβατικά και σταθεροποιημένα λιποσωμιακά συστήματα, δενδριτικά συστήματα, καθώς και χιμαιρικά λιποσωμιακά συστήματα (συνδυάζοντας την δενδριτική με την λιποσωμιακή τεχνολογία) μεταφοράς και αποδέσμευσης για τη σικονίνη. Τέλος, παρασκευάσθηκαν νανοΐνες ηλεκτροστατικής ινοποίησης από διάφορα βιοαποκοδομήσιμα πολυμερή με δραστική ουσία σικονίνη ή μίγμα αλκαννίνης/σικονίνης και εστέρων τους, που απομονώθηκε από τις ρίζες του φυτού Alkanna tinctoria, ως σκεύασμα εξωτερικής χρήσης με επουλωτική και αντιμικροβιακή δράση. Για την παρασκευή των συμβατικών λιποσωμιακών σκευασμάτων χρησιμοποιήθηκαν δύο τύποι λιπιδίων (Egg-PC και DPPC) και διάφορες αρχικές συγκεντρώσεις σικονίνης. Το μέσο μέγεθος των σωματιδίων κυμαίνεται μεταξύ 120 και 280 nm, ενώ οι τιμές ζ-δυναμικού τους μεταξύ -4 mV έως -17 mV. Τα ποσοστά εγκλεισμού τους βρέθηκαν μεγαλύτερα από 60%, ενώ επιβεβαιώθηκε η επιθυμητή ελεγχόμενη αποδέσμευση της δραστικής ουσίας. Τέλος, τα παρασκευασθέντα δείγματα εμφάνισαν ικανοποιητική in vitro κυτταροτοξική δράση σε δύο καρκινικές σειρές (MCF7-καρκίνος του μαστού και SF268-γλοίωμα). Τα στερεοχημικά σταθεροποιημένα λιποσωμιακά συστήματα σικονίνης παρασκευάσθηκαν με τρεις τύπους λιπιδίων (Egg-PC, DSPC, DPPC) και με σταθεροποιητικό παράγοντα DSPE-mPEG2000. Εμφανίζουν βελτιωμένα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά (μικρότερο μέσο μέγεθος, υψηλότερες τιμές ζ-δυναμικού), υψηλότερα ποσοστά εγκλεισμού, καθώς και αυξημένη σταθερότητα σε σύγκριση με τα αντίστοιχα συμβατικά λιποσώματα σικονίνης. Τέλος, χαρακτηρίζονται από παρατεταμένη αποδέσμευση δραστικής ουσίας που φτάνει μέχρι τις 72 ώρες. Τρεις γενιές υπερδιακλαδισμένων πολυμερών (ΥΠ) (PFH-16-OH, PFH-32-OH και PFH-64-OH) χρησιμοποιήθηκαν για την παρασκευή δενδριτικών συστημάτων μεταφοράς και αποδέσμευσης σικονίνης, με το υπερδιακλαδισμένο πολυμερές 4ης γενιάς (PFH–64–OH) να εμφανίζει πάντοτε το υψηλότερο ποσοστό εγκλεισμού. H χρήση μεθανόλης κατά τη διεργασία της συμπλοκοποίησης αυξάνει την αποτελεσματικότητα του εγκλεισμού. Τέλος, τα δείγματα εμφάνισαν μέτρια σταθερότητα κατά την παραμονή τους στους 4°C. Τα χιμαιρικά λιποσωμιακά συστήματα σικονίνης (chi-aDDnSs), παρασκευάσθηκαν με εγκλωβισμό των συμπλόκων σικονίνης/ΥΠ σε λιποσώματα με λιπίδιο Egg-PC. Το μέσο μέγεθός τους βρέθηκε ανάλογο με των αντίστοιχων συμβατικών λιποσωμάτων, ενώ η αποτελεσματικότητα του εγκλεισμού φάνηκε να εξαρτάται από τη μέθοδο παρασκευής που χρησιμοποιήθηκε. Τα χιμαιρικά λιποσωμιακά συστήματα, αύξησαν την σταθερότητα των συμπλόκων σικονίνης/ΥΠ, ενώ χαρακτηρίζονται και από ικανοποιητικό προφίλ αποδέσμευσης. Για την παρασκευή νανοϊνών ηλεκτροϊνοποίησης χρησιμοποιήθηκαν τέσσερα βιοποικοδομήσιμα πολυμερή (CA, PLLA, PLGA 50:50 και PLGA 75:25), καθώς και διαφορετικές αρχικές συγκεντρώσεις σικονίνης και μίγματος εστέρων αλκαννίνης/σικονίνης. Οι παρασκευασθείσες νανοΐνες παρουσιάζουν ιδιαίτερα ικανοποιητική μορφολογία (με μεγέθη στην κλίμακα των νανομέτρων) και υψηλά ποσοστά εγκλεισμού που εξαρτώνται από τον τύπο του χρησιμοποιούμενου πολυμερούς και την αρχική συγκέντρωση φαρμακευτικής ουσίας. Το προφίλ αποδέσμευσης της δραστικής ουσίας είναι ικανοποιητικό, ενώ σε όλες τις περιπτώσεις παρατηρήθηκε έντονη αρχική αποδέσμευσή της (burst release) κατά τα πρώτα 60 λεπτά του πειράματος. Τα συστήματα μεταφοράς και αποδέσμευσης που αναπτύχθηκαν στα πλαίσια της παρούσας διδακτορικής διατριβής εμφανίζουν ιδιαίτερα πλεονεκτήματα και μπορούν να χρησιμοποιηθούν ώστε να αυξηθεί ο θεραπευτικός δείκτης των δραστικών ουσιών που εγκλείστηκαν

Investigation of Ageing Phenomena in Polycrystalline Silicon Thin Film Transistors Fabricated in Advanced Annealed Films

The objective of the present PhD thesis is the investigation of electric properties and the influence of the application of drain and gate biases on the properties of polycrystalline thin film transistors (poly-Si TFTs) subjected to Hot Carrier (HC) stress conditions. Samples with different characteristics (grain size, channel orientation relative to the grain boundary directions, gate dielectric, geometry, gate topology) were compared. The effects of these characteristics on TFT degradation were investigated mainly by the analysis of the transfer and output characteristics and the extraction of critical electrical parameters in the linear and saturation regimes of operation. It was observed that the degradation of device parameters during HC stress experiments was dependent on the channel width. This dependence was different under various HC stress conditions. It was found that in the medium to low stress regime the maximum degradation was more pronounced for narrower devices and this behavior was attributed to DIBL. A new mechanism was proposed according to which the conduction of HCs occurs deeper in the film of wider devices because of an enhanced DIBL, resulting in the reduction of the traps generated near the interface. On the contrary, at the stress condition VGS,stress = VDS,stress, wider devices favored enhanced degradation. Because of the presence of buffer oxide and its low thermal conductivity, poly-Si TFTs suffer from severe self-heating effects (SHEs). Because of the dissipated power and the Joule heating the temperature becomes higher with increasing channel width. As a result, for wider devices the displacement of the mobile ionic species (which is temperature dependent) towards the Si/SiO2 interface occurs faster and the condition of electron injection is satisfied earlier. At the intermediate condition a mixture of mechanisms was found to contribute. The action of a parasitic transistor was ascribed to the presence of floating body effects (FBEs), because of the accumulation of holes in the body near the source back edge that is pronounced for wider devices, resulting in significant impact ionization. At the same condition the impact of channel orientation on degradation was determined. An electrical model was developed in order to predict the shifts of electrical parameters. This model considers two regions (defective and non-defective), represented by two TFTs connected in series. The model assessed the locality of the damage. By examining TFTs fabricated with different crystallization and gate dielectric deposition methods, the surface roughness was found to exert significant influence on the degradation. HC stress conditions were investigated in double gate TFTs. Double gate devices offered the possibility to investigate the back interface properties. It was found that they contribute to TFT degradation even when the stressing is performed at the front interface.Στόχος της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η μελέτη των ηλεκτρικών ιδιοτήτων διατάξεων λεπτών υμενίων πολυκρυσταλλικού πυριτίου (poly-Si TFTs) που έχουν υποστεί στατική καταπόνηση θερμών φορέων (Hot Carrier, HC), λόγω εφαρμογής υψηλών πεδίων στον απαγωγό και την πύλη. Μελετήθηκαν δείγματα με διαφορετικά χαρακτηριστικά (μέγεθος κόκκων, προσανατολισμός του καναλιού σε σχέση με τα κοκκώδη όρια, διηλεκτρικό πύλης, γεωμετρία, τοπολογία πύλης). Η επίδραση αυτών των χαρακτηριστικών στην καταπόνηση διερευνάται κυρίως με την ανάλυση των χαρακτηριστικών μεταφοράς (IDS-VGS) και εξόδου (IDS-VDS) και την εξαγωγή ηλεκτρικών παραμέτρων για τη λειτουργία στη γραμμική και την περιοχή κόρου. Η επίδραση του εύρους του καναλιού στους μηχανισμούς καταπόνησης λόγω θερμών φορέων βρέθηκε να είναι σημαντική και διαφορετική για διαφορετικές συνθήκες καταπόνησης. Για μικρά κάθετα και μεγάλα πλευρικά πεδία, βρέθηκε ότι τα φαινόμενα HCs είναι εντονότερα σε διατάξεις στενώτερου εύρους καναλιού. Η διαφορά αυτή αποδόθηκε στο φαινόμενο DIBL (Drain Induced Barrier Lowering). Προτάθηκε νέος μηχανισμός σύμφωνα με τον οποίο η αγωγή των HCs λόγω φαινομένου DIBL πραγματοποιείται σε μεγαλύτερο βάθος υμενίου με αποτέλεσμα τη μείωση των δημιουργούμενων διεπιφανειακών παγίδων. Για μεγάλα κάθετα πεδία καταπόνησης πύλης βρέθηκε ότι τα φαινόμενα HCs είναι εντονότερα σε διατάξεις μεγαλύτερου εύρους καναλιού. Αυτή η συμπεριφορά εξηγήθηκε με βάση τα φαινόμενα αυτοθέρμανσης (Self Heating Effects, SHEs), τα οποία είναι έντονα στα τρανζίστορ πολυκρυσταλλικού πυριτίου λόγω του στρώματος θαμμένου SiO2, το οποίο έχει μικρή θερμική αγωγιμότητα. Λόγω φαινομένου Joule και του μηχανισμού απαγωγής της θερμότητας, η θερμοκρασία αναπτύσσεται πιο γρήγορα σε διατάξεις μεγαλύτερους εύρους καναλιού. Αυτή η πιο γρήγορη αύξηση της θερμοκρασίας διατάξεων με μεγαλύτερο εύρος είχε ως αποτέλεσμα την ταχύτερη κάθοδο ιόντων υδρογόνου από το SiO2 στη διεπιφάνεια και την έναυση του μηχανισμού έγχυσης ηλεκτρονίων. Στην ενδιάμεση συνθήκη καταπόνησης διαπιστώθηκε η ανάμειξη των μηχανισμών και βρέθηκε ότι επάγονται σημαντικά φαινόμενα αιωρούμενου σώματος λόγω συγκέντρωσης οπών στο σώμα της διάταξης και τα οποία συντελούν στην έναρξη της δράσης ενός παρασιτικού τρανζίστορ και στην αύξηση του ιονισμού προσκρούσεων για διατάξεις μεγαλύτερου εύρους. Στην ίδια συνθήκη βρέθηκε και η επίδραση του προσανατολισμού του καναλιού ως προς τα κοκκώδη όρια στην υποβάθμιση. Αναπτύχθηκε ηλεκτρικό μοντέλο πρόβλεψης της μεταβολής των ηλεκτρικών παραμέτρων κατά τη διάρκεια καταπόνησης, με τη θεώρηση δύο poly-Si TFTs σε σειρά με διαφορετικά ηλεκτρικά χαρακτηριστικά και εκτιμήθηκε ο χωρικός εντοπισμός της ζημιάς. Με TFTs που κατασκευάστηκαν στο Ινστιτούτο Μικροηλεκτρονικής, αναδείχθηκε ο ρόλος της επιφανειακής τραχύτητας στην τοπική ενίσχυση των πεδίων μέσω της διερεύνησης υμενίων κρυσταλλωμένων με διαφορετικές τεχνικές, ενώ εξετάστηκε και ο ρόλος της μεθόδου εναπόθεσης του διηλεκτρικού πύλης. Επιπρόσθετα, μελετήθηκαν διατάξεις διπλής πύλης και αποδείχθηκε η εξάρτηση των ηλεκτρικών ιδιοτήτων της εμπρόσθιας λειτουργίας από αυτά της οπίσθιας διεπιφάνειας και την τάση πύλης που εφαρμόζεται στην οπίσθια πύλη σε δείγματα που υπέστησαν καταπόνηση της εμπρόσθιας διεπιφάνειας με παράμετρο την τάση καταπόνησης της οπίσθιας διεπιφάνειας

Closing Editorial: Advanced Polymeric Materials for Pharmaceutical Applications III

This Special Issue on “Advanced Polymeric Materials for Pharmaceutical Applications III” brings together innovative research that demonstrates the growing importance of polymeric materials in pharmaceutical sciences [...