通过壳聚糖-聚乙烯醇贴片实现牛油果精油纳米乳剂的局部递送：一种具有潜力的抗菌策略，适用于生物医学应用

《Journal of Drug Delivery Science and Technology》：Topical Delivery of Niaouli Essential Oil Nanoemulsion via Chitosan:Polyvinyl Alcohol Patches: A Promising Antimicrobial Strategy for Potential Biomedical Applications

奈奥利精油纳米乳剂负载壳聚糖-聚乙烯醇贴片制备及其抗真菌性能研究。通过优化油水乳化体系，采用高速均质法成功制备平均粒径15 nm的奈奥利精油纳米乳剂（NEO-NEs），并负载于CS-PVA聚合物贴片。最佳配方（20 μL NEO-NEs）展现出300倍膨胀比和稳定结构，经细胞毒性测试证实生物相容性良好。GC-MS分析显示NEO富含萜类成分，具备时效性抗氧化活性。释放实验表明48小时内实现缓释，对白色念珠菌等真菌具有显著抑制效果。该技术为开发长效抗真菌贴片提供新策略。

Didem Demir | Semih Latif ?pek | Oskay Kahraman | Sibel Da?l? | Seda Ceylan

土耳其梅尔辛塔尔苏斯大学化学与化学过程技术系

摘要

尼奥乌利精油（NEO）作为一种生物活性化合物，因其抗病毒、抗真菌、抗菌和抗氧化特性而备受关注。为了解决直接使用NEO所面临的局限性，研究人员开发了纳米乳液配方，以实现产品的稳定性、长期释放和可控使用。在本研究中，制备了NEO纳米乳液（NEO-NEs），并将其嵌入聚合物基质中，评估其作为抗菌贴片的潜在应用效果。共制备了三种不同的油水乳液配方，并对乳液颗粒大小进行了分析。为了获得最佳的NEO-NEs配方，还制备了薄聚合物薄膜作为载体。基于壳聚糖（CS）和聚乙烯醇（PVA）的聚合物基质在不同体积的NEO-NEs（10、20和30 μL）存在下进行了物理化学表征。含有20 μL NEO-NEs的样品表现出均匀的形态，并且在不会影响结构稳定性的情况下膨胀比例达到了初始重量的约300倍。直接和间接的细胞毒性测试均表明，NEO-NEs添加剂对生物相容性没有不良影响。气相色谱-质谱（GC–MS）分析确定了NEO的主要成分，显示其含有丰富的萜类化合物，这些化合物具有时间依赖性的抗氧化活性。释放研究显示，NEO-NEs能够在48小时内实现可控、稳定且持续的释放。微生物学评估显示其具有显著的抗真菌活性，尤其是对白色念珠菌（Candida albicans）的效果显著。总体而言，本研究的结果突显了含有NEO的聚合物贴片在预防真菌感染方面的巨大潜力。

引言

精油（EOs）是从芳香植物的不同部位（包括根、叶、树脂、花、果实、种子、茎木和树皮）中提取的挥发性芳香混合物，具有强烈而独特的香气1, 2, 3。多年来，精油被广泛应用于化妆品[4]、制药[5]、食品工业[6]、芳香疗法[7]和植物疗法[8]等领域。尽管在过去二十年里引起了研究人员的广泛关注，但事实证明，包括古埃及人、希腊人、罗马人、中国人和波斯人在内的许多古代文明早已利用精油的治愈、芳香和美容特性[9, 10]。

精油的化学成分主要由萜类和苯丙素衍生物以及醛类、醇类、酯类、酚类、醚类和酮类等化学物质组成[8, 11, 12]。研究表明，精油的治愈、治疗和抗菌特性主要归因于这些生物活性化合物[13]。例如，薰衣草油（Lavandula angustifolia Mill.）作为FDA批准的精油[14]，其主要成分（芳樟醇和芳樟酰乙酸）不仅具有抗菌和抗氧化作用，还能抑制人类前列腺癌细胞的生长[15]。茶树油（TTO，Melaleuca alternifolia）因其抗炎和抗菌特性而闻名，与未使用油的对照组相比，能加速伤口愈合[16]。薄荷精油（Mentha piperita）因其生物活性和药理作用也被证明对治疗烧伤和银屑病等皮肤病有效[17]。然而，这些精油以自由形式直接使用存在诸多限制，如高疏水性、低溶解度、对外部因素（光、温度和氧气）的敏感性以及因高挥发性导致的不稳定性[18, 19, 20]。因此，需要开发新的策略来克服这些限制。微/纳米封装[21]和微/纳米乳液[22]已成为增强精油多种功能性的有效方法。NEO纳米乳液具有显著优势，如提高物理稳定性、防止环境（光和氧气）降解、与生物膜有效相互作用以及实现可控和持续释放。

基于这一策略，本研究首先旨在从尼奥乌利精油（NEO）制备纳米乳液配方，然后将其均匀分布到聚合物贴片中，以实现局部给药。这种给药方式能够将活性化合物直接输送到目标部位，从而提高治疗效果同时减少全身副作用。尼奥乌利精油（Melaleuca quinquenervia L.）在传统民间医学中常用于预防阴道真菌感染。现有文献主要关注NEO的抗菌特性[23]和对Candida auris的抗真菌活性[24]。关于NEO与聚合物材料结合的研究较少，其中一项研究了静电纺丝制备的含有NEO和聚己内酯（polycaprolactone）的材料的抗病毒特性（针对Escherichia coli MS2病毒）[25]，另一项则是对装载β-环糊精/NEO乳液的PVA/菊粉聚合物基质的物理化学和生物学特性进行了分析[26]。最近，我们的研究小组还报道了另一种研究，探讨了含有NEO纳米乳液的聚合物薄膜在感染伤口中的应用[22]。这些结果表明，含有NEO的薄膜对革兰氏阳性和E. coli引起的感染伤口有效。基于现有研究和经验，本研究的目的是将这种广为人知但尚未得到充分研究的NEO整合到另一种聚合物材料中，以填补相关知识空白。换句话说，目的是利用NEO的生物活性来改进基于CS-PVA的聚合物贴片的功能。所选的CS和PVA载体聚合物具有生物相容性和可降解性，在众多研究中已被证明是可靠的[27, 28, 29]。我们还将评估使用不同剂量可能带来的变化，进行深入的生物学分析，并阐明释放机制。因此，本研究从物理化学、生物学和释放特性等方面对生物功能性聚合物贴片进行了详细表征，旨在开发出用于预防真菌感染的可控长期释放抗真菌贴片。

材料

为了制备NEO纳米乳液（NEO-NEs），从土耳其艾登市的Monoville公司购买了纯度为100%的尼奥乌利精油，表面活性剂Tween 80则从美国Sigma Aldrich公司购买。用于贴片配方的壳聚糖（CS，中等分子量，190–310 kDa）、溶解CS的醋酸以及水解度为98-99%的聚乙烯醇（PVA，分子量31-50 kDa）也均来自Sigma Aldrich公司。蒸馏水用于溶液制备、清洗和稀释步骤。

纳米乳液配方的优化

在研究的第一部分，通过采用不同的配方制备NEO纳米乳液，尽量减小乳液颗粒大小。采用油水乳液形成NEO纳米乳液，并通过改变表面活性剂与水的比例来调整水相的组成。在NEO百分比固定的条件下，水相的比例分别设置为15:75、25:65和35:55（体积比）。基于动态光散射（DLS）测量的颗粒大小直方图如图2A、B和C所示

结论

通过制备油水乳液并在高速均质器的作用下减小颗粒大小，成功获得了NEO纳米乳液配方。由表面活性剂与水组成的分散相在决定乳液颗粒大小方面发挥了重要作用。在最佳条件下，将平均颗粒大小约为15 nm的NEO纳米乳液加入聚合物基质中，制备出了生物纳米复合聚合物贴片

作者贡献声明

Seda Ceylan：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、方法学设计、实验研究。 Sibel Da?l?：方法学设计、数据分析。 Oskay Kahraman：数据分析。 Semih Latif ?pek：方法学设计、实验研究、数据分析。 Didem Demir：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、项目监督、软件使用、实验研究、资金筹措、概念构思。

数据获取

本研究生成的所有数据可向通讯作者索取。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

利益冲突声明

作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。