Doktorsvörn í efnafræði - Maicol Cipriani

Doktorsefni: Maicol Cipriani

Heiti ritgerðar: Rafeindadrifin efnahvörf við örtækniprentun yfirborða og í geislalyfjameðferð krabbameins (Low energy electron-induced reactions of model compounds for nano-scale fabrication and for application in chemoradiotherapy)

Andmælendur:  Dr. Janina Kopyra, dósent við Siedlce University, Póllandi
Dr. Márcio Teixeira do Nascimento Varella, dósent við University of São Paolo, Brasilíu

Leiðbeinandi: Dr. Oddur Ingólfsson, prófessor við Raunvísindadeild HÍ

Einnig í doktorsnefnd: Dr. Armin Gölzhäuser, prófessor við Bielefeld University, Þýskalandi
Dr. Ragnar Björnsson, vísindamaður við Laboratoire de chimie et biologie des métaux, CEA, Grenoble, Frakklandi

Doktorsvörn stýrir: Dr. Einar Örn Sveinbjörnsson, prófessor og deildarforseti Raunvísindadeildar HÍ

Ágrip

Vixverkun lagorkurafeinda (LEEs) við óhlaðnar sameindir er mikilvæg fyrir margvíslegar aðferðir. Örprentun með skörpum rafeindageisla (en: focused electron beam induced deposition (FEBID)) er ein svoleiðis aðferð en hún er notuð til að útbúa strúktúra á nanómetraskala út frá undanfarasameindum, sem eru yfirleitt á formi lífrænna málmkomplexa, sem eru aðsogaðir á yfirborð. A núverandi stigi stendur þessi tækni frammi fyrir áskorunum um hvað varðar hreinleika og áfallsefnis. Þessar áskoranir eru aðallega raktar til óæskilegra lagorku rafeinda sem myndast þegar rafeindageisli fellur á yfirborð. Óæskilegu rafeindirnar dreifast vítt og breytt og geta framkallað óæskileg hliðarhvorf og niðurbrots undanfarasameindanna.

Víxlverkun lágorkurafeinda getur einnig gegnt mikilvægu hlutverki í krabbameinslyfjameðferð en þá eru geislanæmisefni notuð til þess að gera krabbameinsfrumur næmari fyrir geislun. Synt hefur verið fram a að víxlverkun lágorkurafeinda, sem myndast við samspil jonandi geislunar við líkamsvefi, getur víxlast við geislanæmisefni og framleitt sindurefni sem geta valdið DNA skemmdum.

Til þess að bæta afköst FEBID undanfarasameinda og geislanæmisefna er mikilvægt að rannsaka orkunotkun rafeindaframköllunar ferla. Lagorkurafeindir geta framkallað sundrun með fjorum mismunandi ferlum: Rjufandi rafeindaralagningu (en: dissociative electronc attachment (DEA)), rjufandi jonun (en: dissociative ionization (DI)), tviskautsrof (en: dipolar dissociation (DD)) eða hlutlausurofi (en: neutral dissocation (ND)). Lagorkurafeinda vixlverkanir hafa oft verið rannsakaðar i gasfasatilraunum við arekstra stakra rafeinda og sameinda, með tækjum sem hafa kross sameinda/rafeindageisla.

Í þessu doktorsverkefni er lágorkurafeinda framkallað niðurbrot FEBID undanfarasameind og nokkra lifefnasambanda til notkunar i geislalyfjameðferð skoðuð á gasformi, með sérstaka áherslu a sundrandi rafeindatengingu (DEA) og sundrunarjonunarferli (DI).

FEBID forverarasameindir sem hafa verið valdir fyrir þetta verkefni eru (η3-C3H5)Ru(CO)3Br og cis-Pt(CO)2Br2. Fyrir (η3-C3H5)Ru(CO)3Br var gerð umfangsmikil könnun a sundrandi jonun i framhaldi af fyrri rannsoknum a þessu efnasambandi. Fyrir cis-Pt(CO)2Br2 voru bæði sundruð rafeindatenging og sundruð jonun skoðuð, með meiri áherslu a sundrandi rafeindatengingu, og niðurstöðurnar bornar saman við fyrri gasfasa sundrunarrafeindatengingu rannsóknir á cis-Pt(CO)2Cl2 og cis-Pt(NH3)2Cl2, með yfirborðsrannsóknum á cis-Pt(CO)2Cl2 og með FEBID tilraunum á cis-Pt(CO)2Br2 og cis-Pt(CO)2Cl2.

Með það að markmiði að auka næmni geislanæmisefna gagnvart lágorku rafeindum voru gerðar umfangsmiklar rafeindatengingarrannsóknir á líkanefnasamböndunum pentafluorothiophenol, 2-fluorothiophenol og pentafluorobenzoic acid, þar sem við könnuðum perflúorun og hlutlausa HF myndun sem hugsanlega leið til að stuðla að sundrandi rafeind tengingarviðbrögð. Niðurstöðurnar voru bornar saman við fyrri vinnu um rafeindatengingu við pentaflúorfenól og bensósýru.

Um doktorsefnið

Maicol Cipriani fæddist á Ítalíu árið 1991. Hann hóf doktorsnám við Háskóla Íslands í ágúst 2017.