Biopolimeric fibers decorated with nanoparticles loaded with essential oils, for bactericidal and antiinflammatory purposes

Infekcje bakteryjne są często powiązane z wystąpieniem stanu zapalnego, który w ciężkich przypadkach niesie ze sobą zagrożenie dla zdrowia i życia pacjenta. Co więcej, bakterie wykształciły coraz szerzej występującą oporność na antybiotyki, przez co potrzebne są coraz nowsze metody zwalczania infekcji i stanu zapalnego. W niniejszych badaniach enkapsulowano olejki eteryczne o potwierdzonej aktywności przeciwbakteryjnej (karwakrol CRV, tymol TM, oraz aldehyd cynamonowy CNM) w chitozanowych nanosferach, otrzymanych poprzez sieciowane jonowe tripolifosforanem sodu TPP. Powodzenie enkapsulacji potwierdzono przy wykorzystaniu spektrofotometrii UV-vis, spektrofotometrii w podczerwieni (IR) oraz analizy termograwimetrycznej (TGA).Otrzymane sfery cechowały się średnicą hydrodynamiczną ok. 290 nm, zmierzoną przy użyciu Dynamicznego Rozpraszania Światła (DLS) oraz zeta potencjałem wynoszącym ok. 20mV. Sferyczny kształt, niewielki rozrzut rozmiarów oraz średnicę suchych sfer, wynoszącą ~90 nm potwierdzono za pomocą Skaningowej Mikroskopii Elektronowej (SEM). Średnie wydajności enkapsulacji wyniosły 25,4% (CRV), 28,2% (TM) oraz 9,8% (CNM). Badania in vitro wykazały wydajności uwalniania na poziomie 31,2%, 22,0% oraz 2,5% dla odpowiednio CRV, TM i CNM oraz wykazały że większość olejków jest uwalniania w początkowym gwałtownym wyrzucie (burst effect), trwającym od 6 do 8 godzin. Ostatecznie, przy użyciu electrospinningu, uprzędzono włókna z polikaprolaktonu przy równoczesnym napylaniu zawiesiny nanocząstek chitozanowych w trakcie przędzenia. Obrazowanie SEM potwierdziło dekorację włókien nanosferami.

Three bioactive essential oils – carvacrol (CRV), thymol (TM) and cinnamon aldehyde (CNM), were encapsulated in chitosan nanoparticles obtained by ionic gelation of chitosan with tripolyphosphate (TPP). The succes of encapsulation was confirmed by indirect method with UV-vis spectrophotometry, infrared spectrophotometry (IR) and thermogravimetric analysis (TGA). Obtained spheres exhibited hydrodynamic diameter of 290 nm according to Dynamic Light Scattering (DLS) and incipient stability with zeta potential around 20 mV. Spherical shape, regular distribution and diameter of ~90 nm of dry spheres, were confirmed by scanning electron microscopy (SEM). Mean encapsulation efficiency of oils were 25,4%, 28,2% and 9,8%, for CRV, TM and CNM respectively. In vitro release studies showed release efficiency equal 31,2%, 22,0% and 2,5% respectively and disclosed initial burst effect lasting 6-8 hours, in which majority of drug was released. Policaprolactone fibers were electrospun and suspension of chitosan nanospheres in ethanol was sprayed on matt during electrospinning. SEM imaging confirmed successful attachment of particles to the fibers.