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前面。柔软。2022年11月10日
秒。自组装和自我组织
卷2 - 2022 | https://doi.org/10.3389/frsfm.2022.1041881

可持续antibiofilm自组装胶体系统

戴安娜莫兰^1、2 ^__, www.雷竞技rebatfrontiersin.org

克拉拉Saweres-Arguelles³ ^__, www.雷竞技rebatfrontiersin.org

Verdiana Marchiano^1、2, www.雷竞技rebatfrontiersin.org

Shayesteh Bazsefidpar^2、3, www.雷竞技rebatfrontiersin.org

以斯帖Serrano-Pertierra^2、3,

玛丽亚•马托斯 ^1、2,

吉玛古铁雷斯 ^1、2和 www.雷竞技rebatfrontiersin.org

玛丽亚卡门Blanco-Lopez^2、3*

¹奥维耶多大学化学与环境工程系,奥维耶多,西班牙
²Instituto de Biotecnologia德阿斯图里亚斯大学奥维耶多,西班牙奥维耶多大学
³奥维耶多大学物理和分析化学,奥维耶多,西班牙

生物膜找到一个有利的环境,在工业过程如食品、化妆品、或医学假肢和设备,负责大约80%的人类细菌感染。预防和/或消灭微生物的电影是一个世界性的需要。越来越新颖的抗菌化合物的发现和使用利息没有副作用。额外的挑战是对抗抗菌素耐药性,一些细菌和微生物开发与传统抗生素。同时,近年来,可持续性和自然源的antibiofilm化学原则也是一个优先级的需求。胶体系统,如囊泡、粒子悬浮液或乳液biocompound交付越来越有用的工具,因为他们的能力,以保护复合封装针对外部因素及其可能被用作目标交付系统。在过去的十年中,这些类型的系统已经广泛用于传统的封装和新颖的化合物具有抗菌特性。本研究总结了不同类型的天然化合物对几种类型的细菌及其可行性测试在不同类型的封装胶体系统。

1介绍

微生物可以形成非常复杂的生态系统,称为生物膜,它能够在各种环境中开拓殖民地。大约40% -80%的细菌细胞驻留在生物膜(弗莱明和Wuertz, 2019)。生物膜的形成及其持久性可能对公众健康产生有害的影响及其相应的经济影响。

生物膜找到一个有利的环境在工业环境中涉及食品加工:乳制品,肉类,海鲜,等等。这些设施通常为细菌提供合适的条件,如营养来源,温度,湿度,从而使他们能够成长在食品接触表面,加工机械和其他设备。因此,生物膜构成食品变质和复杂化的主要原因他们完全根除。详细审查的生物膜对食品工业的影响,明白了Galie et al . (2018)和引用。

在临床领域,生物膜估计负责大约80%的人类细菌感染,包括持续的慢性感染(Attinger特,2012年;Romling Balsalobre, 2012)。他们可以开发医疗设备表面:导管、心脏起搏器、植入物和通风。此外,生物膜的形成对化学制剂提供了更多的保护,如消毒剂、杀虫剂或抗菌素。从这个意义上讲,抗菌素耐药性是一个主要的医疗威胁(和更新,无法控制)。

预防和消除生物膜在食品工业和医疗领域是至关重要的。当前抗菌消毒剂(如醇类、醛类和强氧化剂,等等)有残余影响和产生有害的副产品。此外,细菌对杀虫剂产生抗药性(阿卜杜拉et al ., 2014)。因此,越来越需要新的,绿色和可持续技术来抵消抗菌素耐药性。

胶体药物输送系统已经开发为替代机制管理与控制释放biocompounds,这些都会增加电影根除,增强抗菌化合物对时间的影响而产生的效应non-encapsulated biocompounds。不同类型的胶体系统可以在文献中找到,乳剂是最常见的系统。然而,其他类型的胶体和nanocolloids可以在文献中找到,囊泡的一样,已经临床测试(黄et al ., 2022)。

大多数类型的胶体系统是基于表面活性剂的使用,比如niosomes是一种囊泡主要由非离子表面活性剂(Marchiano et al ., 2020)。此外,还可以找到一些其他类型表面活性剂胶束或surfactant-stabilized乳剂等,这种纳米乳。

还有其他类型的胶体系统是基于其他类型的化合物,例如,聚合物或其他无机材料,是水凝胶的性质不同或乳剂中,胶束和囊泡稳定这些化合物的存在(Ahmadian et al ., 2022)。

然而,其他可持续系统也可以找到如使用天然可降解聚合物纳米粒子(NPs)做准备。这些天然聚合物可以从不同的天然来源的蛋白质或淀粉(李et al ., 2018)。

本研究总结了近期作品关于抗菌活性biocompound封装使用不同类型的胶体载体。biocompounds封装类型的几种类型的胶体系统描述,其次是胶体系统的描述和准备常用的准备。图1提出一种原理图最常见的胶体作为抗菌载体。

图1

图1。一般类型的胶体作为抗菌载体。创建BioRender.com。

2天然抗菌化合物

封装过程的物质,在这种情况下,抗菌化合物,包括捕获到另一个,导致软粒子尺寸躺在nano -微-或毫米尺度(扎内蒂et al ., 2018)。

被封装的主要抗菌天然化合物近年来姜黄素,天然染料,是根据植物姜黄的物种。姜黄素是抗氧化剂,抗炎、抗癌、抗菌、光动力治疗的和有用的。然而,姜黄素水溶性和低生物利用度很低,而且几乎不吸收,即使是这样,这是消除迅速从身体。只是溶于某些有机溶剂很难使用姜黄素作为治疗药物(Trigo-Gutierrez et al ., 2021)。

另一个天然化合物抗菌、抗诱变剂的抗癌,抗氧化性能是香兰素,提取香草豆荚的花。然而,大多数香兰素生产综合。只有1%的香兰素自然是来自香草,剩下的由化学合成过程,因为它是更多的经济利润。香兰素的主要问题是其短保质期(Calva-Estrada et al ., 2018)。

其他天然化合物已被证实可以抑制细菌的生长(革兰氏阴性和革兰氏阳性)[1],真菌和酵母是不同的植物的精油(EOs)。国际标准化组织(ISO)定义了一个光电”产品获得植物来源的天然原料,通过蒸汽蒸馏,由机械流程外果皮的柑橘类水果,或干馏,分离后的水phase-if某些物理过程”(国际标准化组织,2014年)。这些类型的化合物的主要限制是波动性和疏水性(里奥斯,2016;梅斯et al ., 2019)。

抗生素的另一种选择是使用金属微粒子或纳米粒子。他们抑制最耐药菌株的扩散通过针对多个生物分子(斯莱文et al ., 2017)。抗菌活性的四个主要的机制是:1)直接接触微生物,2)形成的离子状态,3)活性物种(ROS)的生产,和4)渗透到内部环境的细菌(翟et al ., 2022)。这种纳米颗粒迅速聚集在生物中,影响其抗菌活性(Sharma et al ., 2020)。

这些常见的问题可以解决这些抗菌药物使用封装技术,提高他们处理,物理化学和微生物稳定性和释放(Hemmati et al ., 2021)。表1显示了一些最近的抗菌研究,讨论封装上述主要的抗菌化合物。

表1

表1。抗菌化合物通常封装。

在与姜黄素的封装,拉赫巴尔Takrami等人研究了抑制耐药铜绿假单胞菌菌株通过结合curcumin-loaded胶束与环丙沙星治疗浓度低于最低抑制浓度(MIC)。一半的麦克风的环丙沙星一起封装姜黄素的浓度400μg /毫升诱导细菌死亡分离菌株的50%。这个的差别是由于对这些mexX和oprM基因,参与射流泵系统的一个主要机制负责耐药性革兰氏阴性细菌生物膜的结构。这使得调节内环境的微生物去除有毒代理人(包括抗菌药物)(索托,2013)。通过抑制这种机制,减少环丙沙星撤回,因此治疗更有效。这证明了协同效应的姜黄素抗生素对耐药菌株,表明他们的结合使用(拉赫巴尔Takrami et al ., 2019)。鲁佩尔et al。(2021)也取得了姜黄素的抗菌浓度较低铜绿假单胞菌。这是使用抗菌完成光动力疗法(APDT)的可见光(在本例中为一个蓝色激光)激活光敏剂分子无毒(姜黄素)生成活性氧杀死任何细菌通过氧化破裂(Cieplik et al ., 2018)。为此,姜黄素在不同nanomicelles封装。最好的结果与精胺封装时,随着更高的形式电荷相互作用更好的研究细菌的外膜。姜黄素也对革兰氏阳性细菌(证明是有效的鲁佩尔et al ., 2021)。Pourhajibagher等人使用APDT反对变异链球菌结合声波降解法。这种组合从90.8%增加了失活(只是APDT)到99.9% (APDT +超声破碎法)。这是因为更多的活性氧(10.8倍),生产超声波形成微气泡崩溃的灾难性的,令人兴奋的姜黄素和产生活性氧,如前所述(Pourhajibagher et al ., 2020)。

关于EOs,改进稳定性和溶解性,通过封装,提高其抗菌活性。这是在阿玛尼et al。(2021)。迷迭香精油(REO)封装成淀粉纳米颗粒具有高直链淀粉含量表明,这些人们保护的EO环境,增强其抗菌性能。这是观察到考虑到最低杀菌浓度(MBC)高于其他人l . monocytogenes(7.05对3.52毫克/毫升)当免费REO受雇。然而,封装时,MBC不仅在所有的细菌都是一样的测试,但也减少了在所有情况下(2.5毫克/毫升阿玛尼et al ., 2021)。封装的好处是证明刘et al。(2021);抗菌活性的Mānuka EO (MEO)改进封装到酵母细胞通过减少细菌数量的三倍在同一时间(1小时)。本研究的一个有趣的结论是,封装了MEO抗菌性能在一个富含有机物的环境。这表明控释防止非特异性反应的生物活性化合物会被有机物在环境不受欢迎地,恶化其抗菌活性(刘et al ., 2021)。

一个常见的封装化合物是壳聚糖纳米颗粒(CNP)。这些纳米粒子有抗菌活性。这些测试在一些研究给予不同的结果取决于EO封装(Shetta et al ., 2019;Hadidi et al ., 2020;Soltanzadeh et al ., 2021)。免费cnp显示抗菌性能,因为他们的带正电的氨基结合细菌壁破坏他们的膜。然而,在所有的综述研究,可以看出拥有有限的抗菌活性。这可以解释考虑壳聚糖的交联聚合物与三聚磷酸盐(TPP),阴离子,cnp的准备,限制了可用性的阳离子cnp穿透生物膜带负电荷的基质破坏细菌(Soltanzadeh et al ., 2021)。Hadidi等人测试丁香EO-loaded CNP,最高的抑制作用与丁香总是实现EO封装到CNP对革兰氏阴性和革兰氏阳性细菌(Hadidi et al ., 2020)。Shetta et al。(2019)也取得了非常低的杀菌浓度的绿茶石油通过封装CNP对两种细菌。虽然这是总的趋势,封装并不总是最好的方法来达到最高的抗菌活性(Shetta et al ., 2019)。在Soltanzadeh et al。(2021)革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌抑制研究通过封装柠檬草EO成壳聚糖。然而,在这种情况下,自由EO有更多的抗菌活性比EO封装在CNP对革兰氏阴性细菌。得到了相同的结果Shetta et al。(2019)当封装薄荷EO CNP。他们解释说它考虑的化学交互作用和良好的加载抗菌剂在cnp以及缓慢释放的生物活性化合物,产生更多的亲水性颗粒抵抗渗透的封装分子的亲脂性的细菌壁这种微生物。因此,封装这些类型的EO只能推荐对革兰氏阳性细菌。

同时,几种金属NPs检测他们的抗菌活性。Sharma ZnFe等人了₂O₄)下载壳聚糖不仅避免了生物膜的形成,还有助于已形成生物膜的抑制作用。他们把这种现象归因于ROS的生成。ZnFe₂O₄是一个有一个狭窄的带隙的半导体,因此提出了光催化活性。与电子在导带和空穴的存在的价,发生氧化还原反应产生大量的电子空穴对系统,产生自由基。水与孔反应生产哦,和唯一的电子从导带与溶解O反应₂给一个超氧化物离子,具有抗菌活性。同样重要的是要考虑到涂层ZnFe₂O₄NPs与壳聚糖、带隙减少,所以电子的运动是增强,促进活性氧的产生,然后增加抗菌活性(Sharma et al ., 2020)。一个不同的机制提出的杀菌活性陈et al。(2019),在那里他们封装铜NPs成石墨烯。铜^{2 +}泄漏的封装NPs是非常有限的,所以机制取决于能够捕捉微生物和释放铜离子会杀死细菌。与碳形成的NPs封装有一个非常大的比表面积,增加细菌的接触面积,提高吸附进去。抗菌活性尤为显著的革兰氏阴性细菌,随着铜离子与细胞膜相互作用,和微生物捕获的石墨烯(陈et al ., 2019)。同样发生在汗,Al-Thabaiti (2019)封装生物银粒子为淀粉:银离子会形成复杂的氨基酸存在于细胞膜与细胞质和穿透细菌。金属的公司将再次影响DNA复制的能力,也抑制呼吸过程中,微生物和生产结构改变,最后杀死它。

3种不同类型的胶体用于封装

在本节中,不同类型的胶体,可作为抗菌活性化合物的载体及其制备方法。表2总结了在这一节中讨论的所有参数的不同类型的胶体。

表2

表2。最近的研究在不同的例子用于封装胶体化合物的抗菌活性和对他们进行测试。

3.1囊泡

囊泡是胶体系统大量用于医药、化妆品和食品工业作为药物或biocompounds运营商。从本质上说,他们是由一个水的核心周围的膜组件可以磷脂,非离子表面活性剂或聚合物(Tibbitt et al ., 2016)。他们的本性,疏水性和亲水性化合物可以封装基于他们对水的亲和力核心或有机层。根据大小和不同数量的层数目的层,他们可以分为小单膜囊泡(suv)在20 - 100纳米的范围大小,大单膜囊泡(乐芙适)和更大的规模大于100纳米,和multilamellar囊泡(mlv)最小尺寸为500 nm (Goncalves et al ., 2018)。

这些类型的纳米材料有很多优点,克服抗生素耐药性。其中一个是可能得到抗菌素和抗生素对浓度的特定目标来获得理想的治疗效果,因为细菌的防御机制之一是降低抗生素的酶在到达网站的行动之前(凯利et al ., 2020)。此外,囊泡可以与细菌细胞膜相互作用,由于合并的能力和与细胞膜融合(马et al ., 2013),可以进入复杂结构的生物膜通过水通道,由于大小(Galie et al ., 2018)。在生产方面,优势是低成本的制造业和试剂和易于扩展。然而,也有一些缺点,必须考虑等损失的可能性的药品在生产阶段和相对保质期和稳定性基于类型的囊泡(Ghafelehbashi et al ., 2019)。

不同的分类可以被认为是指的膜组件,不仅影响的化学和物理性质和稳定性也该药物的药代学和药效学封装。常见的囊泡中使用抗菌素和抗生素封装中描述下面的段落。

脂质体与规模小于200纳米囊泡的主要组件是磷脂,脂质双分子层。表面可以用积极的还是消极的带电分子共轭给脂质体电荷,使其适用于不同路线的政府在人体,延长药物的释放,或通过吸附与细菌的细胞膜,内吞作用,交换,或转让的脂质(Dimov et al ., 2017)。通常,胆固醇是作为一个组件添加不仅以稳定脂质结构和流动性也可能药物渗漏。脂质流体状态(T > T_米,T_米被熔化温度)和凝胶状态;液体是利用负载脂质体,因为脂质更渗透水(T > T_米)。

Niosomes具有非离子表面活性剂作为膜组件,两亲性分子亲水的头部和疏水尾。他们更稳定的磷脂。表面活性剂的选择是考虑hydrophilic-lipophilic平衡(HLB)包装和关键参数(CPP)值(Mahale et al ., 2012)。HLB值表明平衡表面活性剂的亲水亲脂性的部分。范围从0到20;低的值是指更多的亲脂性的表面活性剂和较高的亲水性表面活性剂。4号到8号之间的值表明良好的表面活性剂囊泡的制备(Varun et al ., 2012)。CPP预测自组装结构,因此囊泡的几何。1/2≤CPP≤1建议的值形成的双分子层囊泡(通用电气et al ., 2019)。

是由多聚体合成两亲性嵌段共聚物分子量高,例如,聚(乙二醇)(挂钩)。复合释放由于聚合物对外部刺激的反应如pH值、温度和辐射。这种类型的囊泡的优点是可以更好地控制药物的释放和直接一个特定的目标,稳定高于脂质体和生物降解性(李和Feijen, 2012年)。

Proniosomes干配方,包括水溶性载体,如甘露醇和表面活性剂。Niosomes通过与水溶液中水化产生包含药物。与传统niosomes,物理稳定性更高与更长的存储,它减少了聚合问题和渗漏的药物(Blazek-Welsh罗德,2001)。

囊泡为抗菌复合封装可以通过几种方法做好准备。

薄膜水化是一个主要的合成方法。表面活性剂和胆固醇都溶解在有机相在一个瓶,然后是有机溶剂使用旋转蒸发器蒸发考虑浴的温度被转变温度以上的脂质双层膜或表面活性剂使用。这样,电影在墙上形成瓶,然后水溶液中添加到瓶水合物这部电影以一个恒定旋转在浴缸里。感兴趣的化合物溶解在有机相、水相,根据其性质。之后,悬架是由声波降解法均质。Multilamellar囊泡了使用这种方法(Thabet et al ., 2022)。

当使用乙醇注入法,膜组件总是溶解在有机溶剂(乙醇)和通过注射针在水溶液中搅拌在恒定的温度下,有机溶剂的沸点以上。然后使用一个旋转蒸发器蒸发溶剂;因此,单膜囊泡形成(Mozafari 2005)。

在反相蒸发法、泡膜的原料溶解在氯仿和乙醇的混合物添加到水相。这混合物用形成乳剂,有机溶剂蒸发。在蒸发过程中,得到了大单膜囊泡(Kaddah et al ., 2018)。图2简要阐述了,先前所描述的三种方法。

图2

图2。主要的示意图表示泡′s合成方法(一)薄膜水化法,(B)乙醇注入法和(C)逆相蒸发法。

3.2乳剂

乳剂是由至少两个非混相液相形成的化合物在哪个是分散了。简单的和多个乳剂可以发现,他们的主要区别是基于液滴的数量位于下降,示意图中所描述的图3。

图3

图3。类型的乳剂基于阶段使用的数量。

基于液滴的大小和他们的热力学稳定性,三个主要类型的乳剂可以发现:macroemulsions,通常叫乳剂,这种和纳米乳(图1)。宏观热力学和这种不稳定,和能源需要它的形成;这两种类型的区别是液滴的大小尺寸。Macroemulsions包含液滴大小约几微米,而这种包含一个液滴的大小低于200纳米(经常扩展到500海里)(McClements贾法里,2018)。然而,纳米乳是自发形成的热力学稳定,一个阶段是不断地添加到另一个。

在任何情况下,所有类型的乳剂至少需要第三个化合物作为稳定剂的存在,一个阶段到另一个。稳定剂可以位于周围的间期分散相的液滴。可以找到几种类型的稳定剂,如蛋白质聚合物,或粒子;当粒子用作稳定剂、乳剂命名皮克林乳液(架子和Lumsdon, 2000)。

关于使用的制备方法,几种方法可以找到;机械搅拌是最常用的方法在这两个阶段都是在高速混合稳定剂的存在。为了产生乳剂与低降大小(因为它是这种的情况下),第二步是经常需要使用声波降解法或高压均质化。

然而,其他低能量方法基于自发变化的浓度(逆相成分或图片)或温度(逆相温度或坑)可以发现,经常用于纳米乳的形成和这种(梅et al ., 2011;塘鹅和唯一,2012)。

乳剂用于多个目的,如药物输送、反应基质,制备新颖的材料,或润滑剂,与多个应用程序在临床、医药、食品和化妆品行业。在过去的30年里,他们的潜在应用抗菌药物研究(弗洛伊德,1999),特别注意都集中在过去的10年中精油的抗菌活性。这可能产生协同效应使用其他抗菌药物封装为一些制药生产一个绿色安全的材料和食品应用程序(Pandey et al ., 2022)。

3.3水凝胶

水凝胶是一种聚合物基体与主体结构,亲水在自然界中,和一个3 d结构赋予了存储的潜在使用液体或固体。水凝胶是由亲水性的天然或合成高分子链,可制作成不同类型根据其形状、大小和形式(Mirzaei et al ., 2021)。水凝胶的天然来源,如蛋白质和碳水化合物,如淀粉或海藻酸,提供优越的生物相容性和生物降解性。

水凝胶由于其独特的品质,引起了公众的关注低成本、水性组件和生物相容性(Manzoor et al ., 2022)。

水凝胶的制备、化学、物理或物理化学方法可以使用。基于polymerization-crosslinking化学方法方法是最常用的方法。首先,聚合温度和气氛控制形成水溶性凝胶,适合运输和交付的可溶性biocompounds (霍夫曼et al ., 2022)。

使用交联剂使凝胶矩阵与空心内部空化。内部空化适用于运输活性化合物的固体或液体阶段(哦,et al ., 2021;Arafa et al ., 2022;Manzoor et al ., 2022)。可能是物理或化学使用的交联剂。物理交联是基于聚合物溶液的混合与其他无机材料如金属颗粒或其他有机材料,如聚合物。然而,化学交联是基于其他化合物在聚合物基体的嫁接为了修改其疏水性(Manzoor et al ., 2022)。图4显示了水凝胶形成过程的示意图。

图4

图4。通过交联形成的水凝胶。

在过去的十年中,一些工作报告中,水凝胶作为抗菌剂通过封装的抗菌化合物或聚合物基体的使用测试抗菌活性(哦,et al ., 2021;Arafa et al ., 2022;霍夫曼et al ., 2022;Manzoor et al ., 2022)。

3.4粒子

3.4.1空心粒子

空心粒子通常是球形粒子在其内部空能力应用在涂料、微反应器、药物输送几个目的(Sharifzadeh Parsnasab, 2021;Kitayama et al ., 2022)。

可以发现不同的方法制备空心粒子,皮克林乳液和水热法等。

皮克林emulsion-based方法集中在O / W乳状液的制备使用粒子作为稳定剂和溶剂油蒸气压高的阶段,如酒精或其他有机溶剂。然后放在一个rotavapor皮克林乳液准备,在真空条件下的溶剂作为油相蒸发创建一个空心粒子在文献中也叫colloidosomes (Ao et al ., 2011;Sharifzadeh Parsnasab, 2021)。

水热法是一种常用的方法,纳米材料可以形成高与低损耗控制最终的大小和形状的原料使用。由于高控制压力和温度等操作条件,一个反应堆是用于合成(穆罕默德et al ., 2019;氮化镓et al ., 2020)。

最近,使用金属空心粒子和正在形成的复合材料和测试抗菌药物应用的有前景的结果最终工业应用(穆罕默德et al ., 2019;Lingamdinne et al ., 2021)。

3.4.2淀粉纳米颗粒

淀粉的相当大的多功能性使其成为一个潜在的候选人的发展高效和附加值的生物材料对许多领域,其中药将在生物医学领域中脱颖而出。这是因为淀粉基材料可以很容易地适应许多应用程序由于其作为模板,具体介绍了化合物(肉红玉髓et al ., 2022)。出于这个原因,淀粉纳米颗粒(snp)被认为是新的和有前途的生物材料的可持续利用等不同bioapplications (金正日et al ., 2015)。

snp可分解产生的淀粉颗粒通过不同的合成方法,包括物理和化学过程,两者的结合。合成方法和操作条件都将影响他们最终性质不同的进一步应用。

几种方法已经知道生产单核苷酸多态性(莫兰et al ., 2021),但两个软化学合成技术的日益增长的兴趣snp nanoprecipitation和微乳液方法,因为这些方法不需要复杂的设备、危险试剂,或极端条件下,有效控制大小,形状,单分散性,构成最终的纳米粒子可以实现(古铁雷斯et al ., 2020)。

两种方法涉及到连续稀释聚合物水溶液加入聚合物的有机相,导致降水形式的snp。nanoprecipitation方法,有机相由简单的溶剂如丙酮或绝对乙醇。另一方面,微乳液法,水相包含淀粉添加到一个油、表面活性剂和助混合物。这两个阶段是集中搅拌形成乳剂,并形成的液滴产生降水的聚合物纳米粒子。的示意图表示nanoprecipitation和微乳液方法表示图5一个分别)和b。

图5

图5。SNP合成的示意图表示(一)nanoprecipitation方法和(B)微乳液的方法。

如前所述,姜黄素是一种最典型的封装的抗菌化合物。近年来,Acevedo格瓦拉等人研究了姜黄素封装和交付时加载到本地和香蕉淀粉纳米颗粒进行乙酰化在体外胃肠道释放研究。在这两种情况下,取得了令人满意的结果。然而,姜黄素的释放是不完整的姜黄素被困在粒子(Acevedo-Guevara et al ., 2018)。继续模拟在体外消化研究,2019年,艾哈迈德等人研究儿茶素的释放行为封装到淀粉基纳米粒子从三个不同的来源(马栗树、荸荠和lotus杆)。他们得出的结论是,纳米颗粒可以保护环境。此外,发现单核苷酸多态性有助于保持生物活性属性的封装化合物(Ahmad et al ., 2019)。

此外,EOs也显示抗菌和抗氧化活性。然而,他们的应用程序由于其低水溶性的负面影响和简单的热降解。为此,邱et al . (2017)进行的一项研究评估的抗氧化和抗菌活动增强EOs封装在淀粉纳米颗粒由短葡聚糖链上成功实现扩展属性封装到这些。封装油的抗菌活性进行了测试金黄色葡萄球菌和大肠杆菌研究,作者得出结论,EOs显示更好的抗菌活性与革兰氏阳性(金黄色葡萄球菌对革兰氏阴性)比(大肠杆菌)细菌(邱et al ., 2017)。线后,Einipour等人对测试金黄色葡萄球菌以及评估伤口敷料的抗菌活性含万古霉素)下载醛snp。尽管使用snp的抗菌活性测试,结果得出更高版本的万古霉素没有单核苷酸多态性(Einipour et al ., 2022)。2020年,Nallasamy等人还测试了金黄色葡萄球菌,痢疾杆菌,伤寒和美国利用snp装满polyherbal配方称为Triphala Churna。结果得出结论,Triphala Churna封装在snp保留其抗菌和antibiofilm活动,这将使淀粉合适的药物输送系统(Nallasamy et al ., 2020)。

也,也不是Syahida等人进行了研究的基础上,增强抗菌效果的antibiotic-loaded snp检测链球菌和大肠杆菌,因为他们发现,多种抗生素引入单核苷酸多态性增加抑菌圈的直径相比,条件不使用加载单核苷酸多态性。结果是令人满意的,认为可以封装在单核苷酸多态性增加多个抗生素抑制属性没有并发症的电阻率(伊斯梅尔Gopinath, 2017)。

3.5聚合物胶束

保利(lactic-co-glycolic酸)(PLGA)是一种疏水性聚合物,由于其生物降解性,引起了人们广泛的关注系统性毒性低,功能和生物相容性。他们的应用程序在不同的行业,如食品、制药、生物医学(Danhier et al ., 2012;刘et al ., 2019)。PLGA共聚物通常的开环共聚合成乳酸(LA)和乙醇酸(GA)环二聚体,和结晶度,LA: GA比率,和分子量聚合物网络的孔隙度影响他们的特征(Zare et al ., 2020;Shariati et al ., 2022)。他们提供封装的可能性增加纳米粒子使复杂的胶体稳定系统和可能与生物分子相互作用通过修改表面属性。同时,他们提高金属NPs的生物相容性,降低其毒性(Zare et al ., 2020)。例如,Stankovićet al . (2016)调查抗菌药物抑制活性的PLGA /氧化锌对细菌菌株。他们的研究结果表明,固定后氧化锌PLGA基质,细胞毒性明显低于氧化锌NPs孤单。此外,他们没有毒性攻击宿主细胞,但抗菌活性菌株(Stankovićet al ., 2016)。在其他工作,挂等人成功地封装EtNBS PLGA。EtNBS是一种阳离子分子EtNBS (5-ethylamino-9-diethyl-aminobenzo [a] phenothiazinium氯),已被证明有可能杀死癌细胞;但是,它是一种有毒的化合物。封装后的结果表明,与PLGA纳米颗粒的毒性EtNBS明显减少。同时,他们发现EtNBS封装在PLGA能够深入渗透到3 d球体的缺氧和酸性核文化(挂et al ., 2016)。在过去的几年,PLGA纳米粒作为药物输送系统也得到了越来越多的兴趣。封装的药物在PLGA纳米粒子提高药物的治疗效果和减少药物的毒性。同时,PLGA纳米粒子使药物释放和维持长时间的控制方法。此外,他们可以通过内吞作用的机制,使吸收积累的药物在靶细胞(Ramalho et al ., 2019)。例如,Ramalho等人PLGA纳米粒子用于诱骗TMZ和O6-BG更好的“绿带运动”治疗。TMZ GBM化疗的药物;然而,它不能有效地治愈GBM患者。他们的研究结果表明,PLGA NPs创建了一个有效的方法对合并施打TMZ和O6-BG TMZ的固有耐药机制(Ramalho et al ., 2019)。

4 Antibiofilm drug-controlled释放

正如前面所解释的那样,胶体系统广泛应用于封装和控制释放生物活性化合物的许多应用程序由于其独特的性质。关于控制释放,可以区分两种机制:针对性和触发。目标机制发生在有反应的化合物存在于环境中。胶体系统修改将抗原、抗体、酶、蛋白质和维生素,等等,当目标胶体系统达到绝对互补的亲和力,它疫区的积累和释放封装化合物。另一方面,化学物质时发生的触发机制纳入胶体体系,促进其结构的变化,因为外部影响,也就是说,pH值的变化,离子浓度,温度,光照射。这些释放机制的影响因素进行描述图6。胶体系统达到生物膜表面后,释放可以通过五种不同的实现方法,描述了吊环et al。(2004):1)解吸的药物绑定到表面,2)通过纳米颗粒扩散矩阵,3)扩散通过聚合物nanocapsules墙,4)纳米颗粒矩阵侵蚀,和5)erosion-diffusion过程(吊环et al ., 2004)。

图6

图6。药物释放机制的影响因素。创建BioRender.com。

关于这个Einipour et al .,评价抗菌伤口敷料的使用基于淀粉纳米颗粒进行了控制释放沉浸在磷酸盐(PBS)解决方案和后续孵化在37°C。类似Nallasamy等人所进行的研究结果快速释放的药物在生理pH值为7.4。2021年,黄平君等人研究了化合物释放在不同环境pH值和温度显示一个几乎完全释放92%至7.4 pH值和37°C (2021年et al .,:“学校没有教导)。虽然这是最常见的一种释放机制,药物释放与外部光线照射,也可进行执行的案例研究挂et al。(2016)的化合物仍在nanocarrier直到辐照,刺激radical-mediated过程降解PLGA纳米粒和释放活性化合物。与此同时,赵et al。(2018)提出了热敏脂质体与一个正电荷和小尺寸输入的巩膜生物膜和可能引发热激活药物释放,导致生物膜分散和残留细菌的死亡。作者得出结论,near-infrared-activated运营商可以增强抗菌效率(赵et al ., 2018)。

5的结论

使用天然化合物的抗菌活性可能是一个有前途的替代传统抗生素使用,可能现在剩余的影响;此外,在过去的十年中,细菌已经开发出一些抵抗。

胶体系统,如粒子、囊泡或乳剂是一种很有前途的工具与抗菌活性天然化合物封装。

天然化合物封装可以避免化合物氧化或失活是由于外部因素,如光、温度、或博士此外,封装可能是一个优势,因为目标交付躲避所使用的一些biocompounds产生的副作用。同时,使用特定的材料胶粒形成对微生物如细菌可能产生协同作用。

作者的贡献

MCB、ES、GG和MM:这项研究的概念。DM, CS, VM,某人,GG:初稿的手稿。MCB和MM:修改的手稿。所有作者导致修订手稿、阅读和批准提交的版本。

资金

这项工作由Ministerio de Ciencia y Tecnologia,格兰特号码mci - 21 - pid2020 - 119087 - rb i00和Principado阿斯图里亚斯(FICYT PCTI 2018 - 2022),在格兰特SV-PA-21-AYUD / 2021/52132。欧洲区域发展基金(ERDF)的支持。这项工作也由欧洲h2020 - msca itn - 2018,根据授权协议编号为813439。克拉拉Saweres-Arguelles感谢她的奖学金mcinn 099240 - 22 - pre2021 AEI MCIN。

的利益冲突

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

出版商的注意

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引用

阿卜杜拉,M。,Benoliel, C., Drider, D., Dhulster, P., and Chihib, N. E. (2014). Biofilm formation and persistence on abiotic surfaces in the context of food and medical environments.拱门。Microbiol。196 (7),453 - 472。doi: 10.1007 / s00203 - 014 - 0983 - 1