不同种属来源植物精油纳米乳剂的制备及抗菌性能研究

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天然植物精油是一种从植物原料中获得的天然芳香产品,具有多种生物活性。天然植物精油作为抗菌剂使用的主要挑战是稳定性低、挥发性强,将天然植物精油配制成纳米乳剂可以改善精油在医药和食品领域的实际应用。本论文选择薄荷油、肉桂醛、茶树油等三种不同种属来源的天然植物精油,将其分别制备成纳米乳剂,筛选纳米乳剂的最优处方并对所制备纳米乳剂的性质、抗菌性能、作用机制进行研究,同时对它们在不同细胞层面上安全性进行评估。研究结果如下:(一)薄荷油是最受欢迎和广泛使用的精油之一。通过Turbiscan Lab?扫描分析、动态光散射、激光共聚焦扫描显微镜等一系列表征方法,确定了最佳纳米乳剂处方为薄荷油10%、乳化剂8%(Tween-60:EL-20=3:1)和去离子水82%(w/w)。通过检测经薄荷油纳米乳剂处理的金黄色葡萄球菌(S.aureus)和大肠杆菌(E.coli)中活性氧和丙二醛的水平,并用生物扫描电镜(SEM)观察细菌的形态,评估纳米乳剂对细菌的抑制作用。结果表明,薄荷油纳米乳剂对大肠杆菌有较强的抑制作用,对金黄色葡萄球菌抑制作用较弱。在薄荷油纳米乳剂0.02 μg/μL-0.2 μg/μL浓度范围内,BEAS-2B肺细胞的凋亡率低于对照细胞的10%。上述结果显示,按最优处方制备的薄荷油纳米乳剂具有良好的抗菌性能,这为今后进一步探索薄荷油作为天然抗菌材料提供了参考。(二)肉桂醛具有较强的生物活性,对食源性病原体有明显的杀灭作用。本研究筛选出了肉桂醛纳米乳剂的最佳处方,并通过马尔文粒子分析仪、激光共聚焦扫描显微镜和Turbiscan Lab?扫描分析对其进行了表征。结果表明,最佳处方为肉桂醛6%w/w,乳化剂EL-90 10%w/w,去离子水84%w/w。肉桂醛纳米乳剂液滴尺寸小,可达48 nm,液滴分布均匀。肉桂醛纳米乳剂的多重光散射光谱波动非常稳定。研究发现,由于肉桂醛纳米乳剂的亲脂性和氧化应激作用,它对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有较强的抗菌活性。大肠杆菌在0.5 mg/μL浓度下达到最低杀菌浓度。与大肠杆菌相比,肉桂醛纳米乳剂对金黄色葡萄球菌的抑制作用较弱。此外,肉桂醛纳米乳剂对L02肝细胞具有高度的细胞相容性,对照组的存活率为96.7%,总凋亡率为3.25%,处理组(0.05 μg/μL、0.15 μg/μL和0.25 μg/μL)的L02细胞存活率分别为95.6%、95.1%和86.3%。本研究结果为今后医药与食品领域抗菌剂的开发提供了有效的参考。(三)茶树油具有优异的抗菌性能,是一种潜在的天然抗菌剂。通过Turbiscan Lab?扫描分析、动态光散射、激光共聚焦扫描显微镜等一系列表征方法,确定了最佳茶树油纳米乳剂处方为茶树油10%w/w、乳化剂Tween-40 8%w/w和去离子水82%(w/w)。得到最优茶树油纳米乳剂粒径大小为134 nm,纳米乳剂液滴分布均匀且稳定性强,在乳化剂为8%w/w的含量下多重光散射光谱较稳定。研究发现,茶树油纳米乳剂对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有较强的抗菌活性,将未经过剪切且相同含量的茶树油、Tween-40与去离子水混合物同样对细菌进行处理,杀菌效果远不如茶树油纳米乳剂。与大肠杆菌相比,茶树油纳米乳剂对金黄色葡萄球菌的抑制作用较弱。此外,茶树油纳米乳剂对L02肝细胞具有较高的生物安全性,空白组及各浓度处理组存活率均在90%以上,当茶树油纳米乳剂浓度为0.05 μg/μL时存活率为93.3%与空白组存活率93.6%几乎一致,浓度为0.25μg/μL时,肝细胞存活率为90%,且在各个实验浓度下,肝细胞总凋亡率全部低于10%,结果表明茶树油纳米乳剂细胞安全性高。最后,本实验通过研究纳米乳剂递送抗菌剂的稳定性、安全性问题,结果发现天然植物纳米乳剂可以作为实际医药与食品系统中常见合成抗菌剂的候选者和替代品。本研究结果对将植物精油纳米乳剂作为一种潜在的医药、食品工业抗菌剂的设计和使用具有重要意义。
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