![Institutional Repository [SANDBOX]](images/dias.logo.png "Institutional Repository [SANDBOX]"){kind=logo}
Institutional Repository [SANDBOX]
Technical University of Crete
Technical University of Crete
EN
|
EL
| URI | http://purl.tuc.gr/dl/dias/E3CC510D-A324-4F0E-819A-A142E348B422 | - |
| Identifier | https://doi.org/10.26233/heallink.tuc.99127 | - |
| Language | en | - |
| Extent | 302 pages | en |
| Extent | 10.4 megabytes | en |
| Title | Improvement of water quality and bioproduction of high added-value products from the integrated cultivation of marine sponges in fish aquaculture systems | en |
| Title | Βελτίωση ποιότητας υδάτων και βιοπαραγωγή φυσικών προϊόντων υψηλής προστιθέμενης αξίας από τη συγκαλλιέργεια θαλάσσιων σπόγγων σε ιχθυοκαλλιεργητικές μονάδες | el |
| Creator | Varamogianni-Mamatsi Despoina | en |
| Creator | Βαραμογιαννη-Μαματση Δεσποινα | el |
| Contributor [Thesis Supervisor] | Kalogerakis Nikos | en |
| Contributor [Thesis Supervisor] | Καλογερακης Νικος | el |
| Contributor [Committee Member] | Μανδαλάκης, Εμμανουήλ Γ | en |
| Contributor [Committee Member] | Dailianis Thanos | en |
| Contributor [Committee Member] | Venieri Danai | en |
| Contributor [Committee Member] | Βενιερη Δαναη | el |
| Contributor [Committee Member] | Psyllaki Eleftheria | en |
| Contributor [Committee Member] | Ψυλλακη Ελευθερια | el |
| Contributor [Committee Member] | Stabili Loredana | en |
| Contributor [Committee Member] | Gaudêncio, Susana, 1977- | en |
| Publisher | Πολυτεχνείο Κρήτης | el |
| Publisher | Technical University of Crete | en |
| Academic Unit | Technical University of Crete::School of Chemical and Environmental Engineering | en |
| Academic Unit | Πολυτεχνείο Κρήτης::Σχολή Χημικών Μηχανικών και Μηχανικών Περιβάλλοντος | el |
| Description | Research work implemented at the Institute of Marine Biology, Biotechnology and Aquaculture of Hellenic Center for Marine Research (HCMR) in Heraklion, in collaboration with the PhD study program offered by the School of Chemical and Environmental Engineering of Technical University of Crete. | en |
| Description | Ερευνητική εργασία που υλοποιήθηκε στο Ινστιτούτο Θαλάσσιας Βιολογίας, Βιοτεχνολογίας και Υδατοκαλλιεργειών του Ελληνικού Κέντρου Θαλάσσιων Ερευνών (ΕΛΚΕΘΕ) στο Ηράκλειο, σε συνεργασία με το διδακτορικό πρόγραμμα σπουδών της Σχολής Χημικών Μηχανικών και Μηχανικών Περιβάλλοντος του Πολυτεχνείου Κρήτης. | el |
| Content Summary | Mariculture, typically supported by marine cage systems, constitutes a significant economic sector for several countries across the world and plays an increasing role in fish supply. During the last decades, a pronounced activity has been reported in the Mediterranean Sea, with Greece being one of the major producers of seabream and seabass finfish worldwide. With the gradual increase of global population, and consequently, the demands for fish and fish-related products, mariculture systems are expected to face an even more unparalleled growth. To enhance productivity, fish farmers currently use larger densities of feed and chemicals that are necessary to ensure the health and growth within the culture. A significant portion of these administered substances remains freely dissolved in the water column, or can either end up as particles in marine sediments, leading to sound threats for aquatic and human life. Unconsumed fish feeds, accompanied by massive excretions of fish faeces and other metabolic waste products are the main cause for nutrient enrichment of water and sediments near fish farms. On the other hand, aggressive administration of therapeutants, such as antibiotics, parasiticides, anesthetics, disinfectants and hormones, or antifouling booster biocides that are used to prevent fouling in submerged production structures, can potentially lead to high organic loadings, chemical pollution and bioaccumulation of contaminants in fish stocks or other marine life. Other pollutants that may occur in fish farm environments include heavy metals and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), discharged from offshore and coastal anthropogenic activities. As a result, nutrient and organic pollution can provoke a series of adverse effects, including water deterioration, hypoxia, biological pollution, eutrophication and habitat destruction, with severe economic losses for fish farmers. To alleviate aquaculture pollution through eco-sustainable and socially acceptable manners, integrated multi-trophic aquaculture (IMTA) systems emerge as feasible solution. Such systems combine fish aquaculture with rearing of secondary extractive species, in a way that nutrients and fish wastes are recycled to promote growth of the co-cultured organisms, while the latter present an additional monetary benefit to the enterprise, through their own economic value. Over the years, many organisms have been documented as promising IMTA candidates. Among them, marine sponges stand as excellent candidates, in light of their innate filter-feeding properties and their capability to retain a variety of organic waterborne substances, from particulate to dissolved forms. Besides their high bioremediation capacity for an array of biological and organic pollutants, their biomass is considered a “gold mine”, given their applicability in various biotechnological fields, from bath sponges to bioactive compounds resources. However promising, only few existing studies have conceived the “sponge-driven bioremediation/bioproduction” concept in aquacultures worldwide, with Greece being practically inactive. Considering the thriving aquaculture sector of Greece and the vast diversity of sponges existing in Aegean Sea, it is essential to gain a better view of the integration potential of native sponge species in fish farms. The aim of this dissertation is to (a) assess the bioremediation capacity of Mediterranean sponges through controlled laboratory experiments involving typical aquaculture biological and chemical pollutants and to (b) explore the valorization potential of candidate sponges through the targeted analysis of known metabolites and bioactivity screening. The cleanup experiments were employed for the four ubiquitous Mediterranean species Agelas oroides, Axinella cannabina, Chondrosia reniformis and Sarcotragus foetidus, which were distinguished for their high natural abundance, variability in body form and satisfactory performance under rearing conditions. The in vitro capability to mitigate aquaculture-related biological pollution was assessed for three phytoplanktonic cells, in an attempt to simulate sponges’ response to eutrophic algal blooms. The tested microalgal substrates were exhibiting different size/motility characteristics and belonged to genera of Nannochloropsis sp. (~3.2 μm, nonmotile), Isochrysis sp. (~3.8 μm, motile), and Phaeodactylum (~21.7 μm, nonmotile). Sponge explants were exposed for 7 h to microalgae-enriched seawater under different experimental setups. First, it was shown that all four candidates were capable of retaining their cleanup capacity across a span of four or five successive days. When exposed to varying cell concentrations approximating the gradient from oligotrophic to highly eutrophic systems, sponges maintained their optimal filtering activity. The same argument was partially true when exposed to different illumination conditions. Different feeding preferences were observed among sponge species for microalgal substrates with distinct size and motility traits. Overall, the study sponges exhibited a wide range of retention efficiencies for the different phytoplankton cells, with the highest average values found for the species A. oroides (70%) and S. foetidus (44%). The same candidate sponges were further investigated for their ability to remove typical aquaculture-related dissolved organic pollutants from seawater. This series of in vitro experiments involved the exposure to (i) individual chemicals belonging to antibiotics (i.e., oxytetracycline), antifouling biocides (i.e., diuron and Irgarol 1051) and polycyclic aromatic hydrocarbons (i.e., 2,6-dimethylnapththalene, phenanthrene), as well as (ii) complex organic mixtures, involving filtrates of fish feed and excreta. All sponges were capable of uptaking the various organic substances, by exhibiting a pronounced preference for lipophilic pollutants. To further support this argument, a strong positive correlation was revealed between sponge’s cleanup capacity and substrate hydrophobicity. Among the examined sponges, A. oroides demonstrated the greatest filtering performance across an array of dissolved organic substances, with the highest rates reported for the highly lipophilic pollutants. At a later stage, we intended to shed light on the processes dictating dissolved organic matter (DOM) removal by sponges. In all studied species, active pumping was found to play a prominent role in the assimilation of dissolved pollutants. This was explained by the much faster rates exhibited from this mechanism compared to the values derived for passive adsorption of pollutants onto dead sponges’ surface. Finally, the uptaken pollutants were shown to be strongly retained by sponges and they were hardly released back to seawater as a result of desorption or sponge excretory mechanisms. The final criterion to assess the suitability of the selected sponge species as components of integrated aquaculture, was the valorization potential of their cultivated biomass. For this reason, the two best-performing species in terms of bioremediation capacity, namely A. oroides and S. foetidus, were selected and further analyzed for targeted known biomolecules and bioactivities. This assessment was performed in specimens subjected to rearing in direct proximity to a fish aquaculture for more than a year, as well as to conspecifics from adjacent sponge populations, to estimate the effect of farming on the natural bioproduction potential. An array of natural products was identified in the extracts of both farmed and wild sponges, with the majority of them belonging to alkaloids, benzenoids, indoles, lipids and polyketides. Metabolomic analysis revealed also species-specific chemical patterns, with A. oroides and S. foetidus extracts dominated by alkaloids and lipids, respectively. More importantly, farmed and wild explants of each species demonstrated similar chemical fingerprints, with the majority of the metabolites showing modest differences in their content and on a sponge mass-normalized basis. Furthermore, farmed sponge extracts presented similar or slightly lower antibacterial activity against methicillin-resistant Staphylococcus aureus, compared to the extracts resulting from wild sponges. Anticancer assays against human colorectal carcinoma cells (HCT-116) revealed marginally active extracts from both wild and farmed S. foetidus populations. As shown, sponges, along with other marine organisms, harbor a wealth of bioactive compounds with potential biotechnological applications in drug, cosmetics and food industry. In this context, a comprehensive overview of the most popular bioassays used in natural products biodiscovery is provided, along with their properties and practical considerations for their selection. A particular focus is given on the exploration of antimicrobial, antibiofilm, cytotoxic, antiviral, antioxidant and anti-ageing potential of the associated extracts. Furthermore, quality control procedures and flowlines involved in bioactivity-guided identification and purification of compounds are introduced. The review concludes with an application-oriented study focusing on drug discovery, dietary supplements, and cosmetics, the industrial pipelines most commonly supplemented with marine-derived natural products. Safety and regulatory issues that are critical to the transition of substances to a higher stage of development are also presented, along with an outlook on trends and future developments. Altogether, sponge farming can be regarded as a promising source of high added-value natural products, in addition to an effective cleanup technology for different types of aquaculture pollution. Based upon the bioremediation/bioproduction potential of the different sponge species investigated throughout this dissertation, both A. oroides and S. foetidus are proposed as the best candidates for future large-scale farming adjacent to fish farms. | en |
| Content Summary | Η θαλάσσια καλλιέργεια, υποστηριζόμενη συνήθως από συστήματα θαλάσσιων κλωβών, αποτελεί σημαντική οικονομική δραστηριότητα για πολλές χώρες σε όλο τον κόσμο και διαδραματίζει αυξανόμενο ρόλο στον εφοδιασμό ψαριών. Τις τελευταίες δεκαετίες, έχει αναφερθεί έντονη δραστηριότητα στη Μεσόγειο Θάλασσα, με την Ελλάδα να είναι ένας από τους σημαντικότερους παραγωγούς τσιπούρας και λαβρακιού παγκοσμίως. Με τη σταδιακή αύξηση του παγκόσμιου πληθυσμού, και κατά συνέπεια, των διατροφικών απαιτήσεων σε ψάρια και προϊόντων ιχθύων, τα συστήματα θαλάσσιας καλλιέργειας αναμένονται να παρουσιάσουν ακόμη μεγαλύτερη ανάπτυξη. Για την ενίσχυση της παραγωγικότητας, οι ιχθυοκαλλιεργητές χρησιμοποιούν επί του παρόντος μεγαλύτερες ποσότητες ιχθυοτροφών και χημικών ουσιών που είναι απαραίτητες για τη διασφάλιση της υγείας και την ανάπτυξη εντός της καλλιέργειας. Ένα σημαντικό μέρος αυτών των χορηγούμενων ουσιών παραμένει διαλυμένο στη στήλη του νερού ή μπορεί είτε να καταλήξει ως σωματίδια σε θαλάσσια ιζήματα, εγκυμονώντας σημαντικούς κινδύνους για την θαλάσσια και την ανθρώπινη ζωή. Οι μη καταναλωθείσες ιχθυοτροφές σε συνδυασμό με τις μαζικές εκκρίσεις περιττωμάτων και άλλων μεταβολικών αποβλήτων των ψαριών, είναι η κύρια αιτία για τον εμπλουτισμό των υδάτων και των ιζημάτων με θρεπτικά συστατικά κοντά σε ιχθυοτροφεία. Από την άλλη πλευρά, η χορήγηση θεραπευτικών ουσιών, όπως αντιβιοτικά, παρασιτοκτόνα, αναισθητικά, απολυμαντικά και ορμόνες, καθώς και η χρήση υφαλοχρωμάτων ενισχυμένων με βιοκτόνα που χρησιμοποιούνται για την πρόληψη της βιοεπικάθισης στις βυθισμένες δομές παραγωγής, μπορεί δυνητικά να οδηγήσει σε υψηλά οργανικά φορτία, χημική ρύπανση και βιοσυσσώρευση ρύπων στα εκτρεφόμενα ψάρια ή άλλους θαλάσσιους οργανισμούς που ενδιαιτούν στην ευρύτερη περιοχή. Άλλες χημικές εισροές περιλαμβάνουν βαρέα μέταλλα και πολυκυκλικούς αρωματικούς υδρογονάνθρακες (ΠΑΥ) που προέρχονται από ανθρωπογενείς δραστηριότητες στην ξηρά και τη θάλασσα. Συνεπακόλουθα, η ρύπανση από θρεπτικά και οργανικά συστατικά δύναται να προκαλέσει μια σειρά από δυσμενείς περιβαλλοντικές επιπτώσεις, όπως υποβάθμιση του νερού, υποξία, βιολογική ρύπανση, ευτροφισμό και καταστροφή των οικοτόπων, με σοβαρές οικονομικές απώλειες για τους ιχθυοκαλλιεργητές. Για να περιοριστεί η ρύπανση σε μία υδατοκαλλιέργεια μέσω οικολογικά βιώσιμων και κοινωνικά αποδεκτών τρόπων, τα ολοκληρωμένα συστήματα πολυτροφικής υδατοκαλλιέργειας (ΙΜΤΑ) αναδεικνύονται ως εφικτή λύση. Τέτοια συστήματα συνδυάζουν την ιχθυοκαλλιέργεια με την εκτροφή δευτερευόντων ειδών, τα οποία καταναλώνουν τα θρεπτικά συστατικά και τα απόβλητα των ψαριών επιτυγχάνοντας συνεχή ανάπτυξη και παράγοντας βιομάζα με σημαντική οικονομική αξία. Κατά την πάροδο των χρόνων, αρκετοί οργανισμοί έχουν αναδειχθεί ως πολλά υποσχόμενοι υποψήφιοι για συστήματα ολοκληρωμένης υδατοκαλλιέργειας. Μεταξύ αυτών, οι θαλάσσιοι σπόγγοι επιφυλάσσουν μεγάλο δυναμικό υπό το πρίσμα των έμφυτων ιδιοτήτων τους ως θαλάσσια φίλτρα και της ικανότητάς τους να συγκρατούν μια ποικιλία οργανικών υδατογενών ουσιών, σωματιδιακής ή διαλυμένης μορφής. Πέρα από το υψηλό δυναμικό βιοαποκατάστασης ως προς μία πληθώρα βιολογικών και οργανικών ρύπων, η βιομάζα των σπόγγων θεωρείται «ορυχείο χρυσού», δεδομένου των εφαρμογών της σε διάφορους βιοτεχνολογικούς τομείς, ως σφουγγάρια μπάνιου αλλά και πηγές βιοδραστικών ενώσεων. Αν και ελπιδοφόρα, μόνο λίγες υπάρχουσες μελέτες έχουν διερευνήσει την ιδέα της βιοαποκατάστασης/βιοπαραγωγής από την συγκαλλιέργεια σπόγγων σε ιχθυοκαλλιέργειες παγκοσμίως, ενώ αντίστοιχες μελέτες εντός Ελλάδας είναι πρακτικά ανύπαρκτες. Λαμβάνοντας υπόψη τον ακμάζοντα τομέα της υδατοκαλλιέργειας στον ελλαδικό χώρο και την πλούσια ποικιλία σε σπόγγους που υπάρχει στο Αιγαίο Πέλαγος, είναι απαραίτητο να διερευνηθεί η δυνατότητα ενσωμάτωσης των γηγενών ειδών σπόγγων σε ιχθυοτροφικές μονάδες. Στόχος αυτής της διατριβής είναι (α) να αξιολογήσει την ικανότητα βιοαποκατάστασης των μεσογειακών σπόγγων μέσω ελεγχόμενων εργαστηριακών πειραμάτων που περιλαμβάνουν χαρακτηριστικούς βιολογικούς και χημικούς ρύπους των ιχθυοκαλλιεργειών και (β) να διερευνήσει το δυναμικό αξιοποίησης της παραγόμενης βιομάζας των σπόγγων μέσω της στοχευμένης ανάλυσης γνωστών μεταβολιτών και του ελέγχου της βιοδραστικότητας των εκχυλισμάτων τους. Τα πειράματα καθαρισμού πραγματοποιήθηκαν για τέσσερις ευρέως διαδεδομένους μεσογειακούς σπόγγους Agelas oroides, Axinella cannabina, Chondrosia reniformis και Sarcotragus foetidus, οι οποίοι επιλέχθηκαν βάσει της υψηλής φυσικής τους αφθονίας, των μορφολογικών χαρακτηριστικών τους και της ικανοποιητικής ανάπτυξή τους σε πειραματική σπογγοκαλλιέργεια. Η ικανότητα εξυγίανσης βιολογικά ρυπασμένων υδάτων ιχθυοκαλλιέργειας αξιολογήθηκε εργαστηριακά ως προς τρεις φυτοπλαγκτονικούς οργανισμούς, σε μια προσπάθεια προσομοίωσης της απόκρισης των σπόγγων σε ευτροφικά περιβάλλοντα με άνθιση φυτοπλαγκτού (algal blooms). Τα εξεταζόμενα μικροφύκη παρουσίαζαν διαφορετικά χαρακτηριστικά μεγέθους/κινητικότητας και ανήκαν στα γένη Nannochloropsis sp. (~3.2 μm, μη κινητικό), Isochrysis sp. (~3.8 μm, κινητικό) και Phaeodactylum (~21.7 μm, μη κινητικό). Μοσχεύματα σπόγγων εκτέθηκαν για 7 ώρες σε θαλασσινό νερό εμπλουτισμένο με μικροφύκη υπό διαφορετικές πειραματικές συνθήκες. Αρχικά, αποδείχθηκε ότι και οι τέσσερις υποψήφιοι σπόγγοι ήταν σε θέση να διατηρήσουν την ικανότητα καθαρισμού τους σε διάστημα τεσσάρων ή πέντε διαδοχικών ημερών. Υπό έκθεση σε μία βαθμίδα κυτταρικών συγκεντρώσεων που προσομοίαζαν ολιγοτροφικά έως και εξαιρετικά ευτροφικά συστήματα, οι σπόγγοι διατήρησαν τη βέλτιστη ικανότητα φιλτραρίσματός τους. Το ίδιο παρατηρήθηκε εν μέρει και κατά την πραγματοποίηση πειραμάτων υπό διαφορετικές συνθήκες φωτισμού. Διαφορετικές προτιμήσεις πρόσληψης παρατηρήθηκαν μεταξύ των εξεταζόμενων σπόγγων για μικροφύκη με διακριτό μέγεθος και κινητικά χαρακτηριστικά. Συνολικά, οι μελετώμενοι σπόγγοι εμφάνισαν ένα ευρύ φάσμα αποτελεσματικοτήτων συγκράτησης των διαφορετικών κυττάρων φυτοπλαγκτού που εξετάστηκαν, με τις υψηλότερες μέσες τιμές να σημειώνονται για τα είδη A. oroides (70%) και S. foetidus (44%). Οι ίδιοι υποψήφιοι σπόγγοι διερευνήθηκαν περαιτέρω για την ικανότητά τους να αφαιρούν από το νερό διαλυμένους οργανικούς ρύπους που απαντώνται σε περιβάλλοντα υδατοκαλλιέργειας. Αυτή η σειρά εργαστηριακών πειραμάτων περιλάμβανε την έκθεση σε (α) μεμονωμένες χημικές ουσίες που ανήκουν στα αντιβιοτικά (π.χ. οξυτετρακυκλίνη), αντιρρυπαντικά επιχρίσματα (π.χ. diuron και Irgarol 1051) και πολυκυκλικούς αρωματικούς υδρογονάνθρακες (π.χ. 2,6- διμεθυλναφθαλένιο και φαινανθρένιο), αλλά και (β) πολύπλοκα οργανικά μείγματα, που περιλάμβαναν διηθήματα ιχθυοτροφών και περιττωμάτων ψαριών. Όλοι οι σπόγγοι ήταν ικανοί να προσλαμβάνουν τις διάφορες οργανικές ουσίες, επιδεικνύοντας έντονη προτίμηση στους λιπόφιλους ρύπους. Πιο συγκεκριμένα, παρατηρήθηκε μια ισχυρή θετική συσχέτιση μεταξύ της καθαριστικής δράσης των σπόγγων και της υδροφοβικότητας των υποστρωμάτων. Μεταξύ των σπόγγων που μελετήθηκαν, το A. oroides επέδειξε την υψηλότερη απόδοση κατακράτησης ως προς τις διαφορετικές διαλυτές οργανικές ουσίες που εξετάστηκαν, με τα υψηλότερα ποσοστά να παρατηρούνται πάντα για τους περισσότερο λιπόφιλους ρύπους. Σε μεταγενέστερο στάδιο, διερευνήσαμε τις διεργασίες που διέπουν την απομάκρυνση της διαλυμένης οργανικής ύλης (DOM) από τους σπόγγους. Σε όλα τα είδη που μελετήθηκαν, η διαδικασία ενεργητικού φιλτραρίσματος των σπόγγων βρέθηκε να παίζει κυρίαρχο ρόλο στην αφομοίωση των διαλυμένων ρύπων. Κάτι τέτοιο δικαιολογήθηκε από τους αυξανόμενους ρυθμούς που παρατηρήθηκαν μέσω αυτού του μηχανισμού σε σχέση με τις τιμές που προέκυψαν από την παθητική προσρόφηση των ρύπων στην επιφάνεια των νεκρών σπόγγων. Τέλος, επιβεβαιώθηκε ότι οι προσλαμβανόμενοι ρύποι συγκρατούνται σταθερά από τους σπόγγους και μετά βίας επαναπελευθερώνονται πίσω στο θαλασσινό νερό μέσω της εκρόφησης ή των μηχανισμών απέκκρισης των σπόγγων. Το τελικό κριτήριο για την αξιολόγηση της εφαρμοσιμότητας των γηγενών σπόγγων σε ολοκληρωμένα συστήματα υδατοκαλλιέργειας, ήταν το δυναμικό αξιοποίησης της καλλιεργούμενης βιομάζας τους. Για το λόγο αυτό, τα είδη με τις καλύτερες επιδόσεις ως προς το δυναμικό βιοαποκατάστασης, αναλύθηκαν περαιτέρω για στοχευμένα γνωστά βιομόρια και βιοδραστικότητες. Η συγκεκριμένη διαδικασία υλοποιήθηκε για σπόγγους που προέρχονταν από καλλιέργειες σε γειτνίαση με ιχθυοκλωβούς, αλλά και από παρακείμενους φυσικούς πληθυσμούς, για να εκτιμηθεί κατά πόσο οι συνθήκες καλλιέργειας επηρεάζουν τη βιοσυνθετική ικανότητά τους. Στα εκχυλίσματα που μελετήθηκαν ανιχνεύθηκε μια ευρεία γκάμα φυσικών προϊόντων, τα οποία ανήκαν στα αλκαλοειδή, βενζενοειδή, ινδόλες, λιπίδια και πολυκετίδια. Επίσης, η μεταβολομική ανάλυση αποκάλυψε χαρακτηριστικά χημικά μοτίβα ειδικά για κάθε είδος σπόγγου, με τα εκχυλίσματα των A. oroides και S. foetidus να κυριαρχούνται από αλκαλοειδή και λιπίδια, αντίστοιχα. Ωστόσο, το πιο σημαντικό εύρημα ήταν ότι τα καλλιεργούμενα και φυσικά μοσχεύματα από καθένα είδος σπόγγου παρουσίαζαν παρόμοια χημικά αποτυπώματα, με την πλειονότητα των μεταβολιτών να εμφανίζουν μικρές διαφορές ως προς τη σχετική σύστασή τους και ως προς τις απόλυτες συγκεντρώσεις τους. Επιπλέον, τα εκχυλίσματα καλλιεργημένων σπόγγων παρουσίασαν παρόμοια ή ελαφρώς χαμηλότερη αντιβακτηριδιακή δράση έναντι του Staphylococcus aureus που είναι ανθεκτικός στη μεθικιλλίνη, σε σύγκριση με τα εκχυλίσματα που προέρχονταν από φυσικούς πληθυσμούς σπόγγων. Οι βιολογικές δοκιμασίες ως προς ανθρώπινα κύτταρα ορθοκολικού καρκινώματος (HCT-116) αποκάλυψαν οριακά δραστικά εκχυλίσματα τόσο από φυσικούς όσο και από καλλιεργημένους πληθυσμούς του είδους S. foetidus. Όπως φαίνεται, οι θαλάσσιοι σπόγγοι, μαζί με άλλους θαλάσσιους οργανισμούς, φιλοξενούν μία μεγάλη ποικιλία βιοδραστικών ενώσεων με δυνητικές βιοτεχνολογικές εφαρμογές στη βιομηχανία φαρμάκων, καλλυντικών και τροφίμων. Στο πλαίσιο αυτό, πραγματοποιήθηκε μια ολοκληρωμένη επισκόπηση των πιο δημοφιλών βιοδοκιμών που χρησιμοποιούνται κατά τη διαδικασία βιοανακάλυψης φυσικών προϊόντων, μαζί με τις ιδιότητές τους και διάφορες άλλες πρακτικές λεπτομέρειες σχετικά με την επιλογή και τη χρήση τους. Ιδιαίτερη έμφαση δόθηκε στις βιοδοκιμές που συνήθως εφαρμόζονται για τον έλεγχο των αντιμικροβιακών, αντιβιοφίλμ, κυτταροτοξικών, αντιικών, αντιοξειδωτικών και αντιγηραντικών ιδιοτήτων των εκχυλισμάτων. Επιπλέον, παρουσιάστηκαν οι διεργασίες ποιοτικού ελέγχου καθώς και η ροή εργασιών που ακολουθείται κατά την ταυτοποίηση και τη σταδιακή κλασμάτωση/απομόνωση των βιοδραστικών ενώσεων καθοδηγούμενης από βιοδοκιμές. Η ανασκόπηση ολοκληρώθηκε με την παρουσίαση μίας πρακτικής μελέτης στοχευμένη στην ανακάλυψη φαρμάκων, συμπληρωμάτων διατροφής και καλλυντικών, που αποτελούν τις βιομηχανικές οδούς που συχνά προμηθεύονται με φυσικά προϊόντα θαλάσσιας προέλευσης. Επίσης, επισημάνθηκαν διάφορα ζητήματα ασφάλειας και κανονισμών που είναι κρίσιμα για τη μετάβαση των υπό εξέταση ουσιών μεταξύ των διαφορετικών σταδίων ανάπτυξης και των διαφορετικών φάσεων των κλινικών μελετών, μαζί με τις προοπτικές, τις γενικότερες τάσεις και τις μελλοντικές εξελίξεις που αφορούν το πεδίο των βιοδοκιμών. Εν κατακλείδι, η σπογγoκαλλιέργεια μπορεί να θεωρηθεί ως αποτελεσματική τεχνολογία αποκατάστασης ρυπασμένων μονάδων υδατοκαλλιέργειας, αλλά και μία πολλά υποσχόμενη πηγή φυσικών προϊόντων υψηλής προστιθέμενης αξίας. Με βάση το δυναμικό βιοαποκατάστασης/βιοπαραγωγής των διαφόρων ειδών σπόγγων που μελετήθηκαν καθ’ όλη τη διατριβή, τόσο το A. oroides όσο και το S. foetidus προτείνονται ως οι καλύτεροι υποψήφιοι για μελλοντική συγκαλλιέργεια σε ιχθυοκαλλιεργητικές μονάδες. | el |
| Type of Item | Διδακτορική Διατριβή | el |
| Type of Item | Doctoral Dissertation | en |
| License | http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ | en |
| Date of Item | 2024-03-14 | - |
| Date of Publication | 2024 | - |
| Subject | Bioproduction | en |
| Subject | Integrated aquaculture systems | en |
| Subject | Mediterranean sponges | en |
| Subject | Bioremediation | en |
| Subject | Environmental biotechnology | en |
| Bibliographic Citation | Varamogianni-Mamatsi Despoina, "Improvement of water quality and bioproduction of high added-value products from the integrated cultivation of marine sponges in fish aquaculture systems", Doctoral Dissertation, School of Chemical and Environmental Engineering, Technical University of Crete, Chania, Greece, 2024 | en |
| Bibliographic Citation | Δέσποινα Βαραμογιάννη-Μαματσή, "Βελτίωση ποιότητας υδάτων και βιοπαραγωγή φυσικών προϊόντων υψηλής προστιθέμενης αξίας από τη συγκαλλιέργεια θαλάσσιων σπόγγων σε ιχθυοκαλλιεργητικές μονάδες", Διδακτορική Διατριβή, Σχολή Χημικών Μηχανικών και Μηχανικών Περιβάλλοντος, Πολυτεχνείο Κρήτης, Χανιά, Ελλάς, 2024 | el |
Copyright © DIAS 2013
