سنتز و مشخصه‌یابی نانو لیپوزوم‌های بارگذاری‌شده با اسانس میخک و بررسی اثرات ضد باکتریایی و ضد قارچی آنها

نوع مقاله : پژوهشی- فارسی

نویسندگان

گروه زیست‌فناوری، دانشکده علوم و فناوری‌های زیستی، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران

چکیده

امروزه توسعه عوامل ضدمیکروبی جدید برای جایگزینی آنتی‌بیوتیک‌ها، به‌ویژه ترکیبات با منشأ زیستی بسیار شایان توجه است؛ بنابراین در این پژوهش، سنتز نانولیپوزوم‌ها و بارگذاری اسانس میخک درون آنها و استفاده به‌عنوان یک عامل ضدباکتری و ضدقارچ به‌ترتیب روی محیط‌های کشت مولر هینتون آگار و PDA بررسی شد. بدین منظور، لیپوزوم‌ها با استفاده از لسیتین به‌عنوان پیش‌ماده با روش تزریق اتانول در حضور اسانس میخک، سنتز شدند و ویژگی‌های فیزیکی شیمیایی آنها با روش‌های میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، طیف‌سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR)، پراکندگی نور پویا (DLS) و زتا سایزر بررسی شد. سپس اثرات ضدمیکروبی آنها روی باکتری‌های اشریشیا کلی و استافیلوکوکوس اورئوس و قارچ‌های آسپرژیلوس نایجر، آسپرژیلوس ترئوس و آسپرژیلوس فلاووس بررسی شد. نانولیپوزوم‌های بارگذاری‌شده با اسانس میخک، پایداری کلوئیدی بالایی با پتانسیل زتای 5/58- نشان دادند؛ چنان‌که پس از 6 ماه رسوبی دیده نشد. تصویربرداری TEM نشان داد نانوذرات، شکلی نیمه‌کروی و همگون با اندازه بین 100 تا 200 نانومتر دارند. نانولیپوزوم‌ها زیست‌سازگاری بالایی نشان دادند؛ چنان‌که 8/73 و 3/81 درصد از سلول‌های فیبروبلاست انسانی پس از گرماگذاری با غلظت 200 میکروگرم بر میلی‌لیتر از به‌ترتیب نانولیپوزوم‌های اولیه و بارگذاری‌شده با اسانس میخک همچنان زنده ماندند. نانولیپوزوم‌های بارگذاری‌شده با اسانس میخک، اثر ضدباکتریایی محدودی روی سویه‌های استافیلوکوکوس اورئوس و اشریشیا کلی نشان دادند؛ اما اثر ضدقارچ برجسته‌ای روی آسپرژیلوس نایجر، آسپرژیلوس ترئوس و آسپرژیلوس فلاووس داشتند؛ چنان‌که به‌ترتیب در غلظت‌های 2، 2 و 1 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر (وزنی حجمی) لیپوزوم‌ها سبب مهار کامل رشد میسلیوم قارچ‌ها شدند. بر پایه نتایج، نانولیپوزوم‌های بارگذاری‌شده با اسانس میخک می‌توانند یک عامل ضدقارچ مناسب برای کاربردهای غذایی و دارویی باشند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Synthesis and characterization of nano-liposomes loaded with clove essential oil and investigation of their antibacterial and antifungal effects

نویسندگان [English]

  • Armita Aryan Manesh
  • Abolghasem Abbasi Kajani
Department of Biotechnology, Faculty of Biological Science and Technology, University of Isfahan, Isfahan, Iran
چکیده [English]

Nowadays, the development of new antimicrobial agents to replace antibiotics, especially biological compounds, is of great interest. In this study, the synthesis of nanoliposomes loaded with clove essential oil and their use as antibacterial and antifungal agent were investigated. For this purpose, liposomes were synthesized using the ethanol injection method with lecithin as a precursor in the presence of clove essential oil. Their physicochemical properties were characterized using transmission electron microscopy (TEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), dynamic light scattering (DLS) and zetasizer analysis. Then, their antimicrobial effects were evaluated against Escherichia coli and Staphylococcus aureus bacteria, as well as Aspergillus niger, Aspergillus terreus and Aspergillus flavus fungi. Nanoliposomes loaded with clove essential oil showed high colloidal stability, with a zeta potential of -58.5 and no sedimentation was observed even after 6 months. TEM imaging showed that the nanoparticles had a hemispherical and homogeneous shape with a size range of 100-200 nm. Nanoliposomes showed high biocompatibility, with 73.8% and 81.3% of human fibroblast cells remaining viable after incubation with 200 μg/mL of the initial and clove essential oil-loaded nanoliposomes, respectively. Although nanoliposomes loaded with clove essential oil showed limited antibacterial effect against S. aureus and E. coli strains, they showed a potent antifungal effect on A. niger, A. terreus and A. flavus, with complete growth inhibition of fungal mycelia at concentrations of 2, 2, and 1 mg/mL, respectively. Based on the results, clove essential oil-loaded nanoliposomes can be a suitable antifungal agent for food and pharmaceutical applications.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nanoliposomes
  • Clove essential oil
  • Antibacterial
  • Antifungal

مقدمه

بیماری‌های عفونی، ازجمله مشکلات مهم سلامت در قرن حاضر هستند؛ چنان‌که پس از بیماری‌های قلبی عروقی، دومین عامل مرگ‌ومیر در جهان به شمار می‌روند (1). استفاده زیاد از آنتی‌بیوتیک‌ها برای درمان بیماری‌های عفونی، به گسترش مقاومت چنددارویی باکتری‌ها منجر شده است؛ به‌طوری‌که سازمان بهداشت جهانی، مقاومت به آنتی‌بیوتیک را به‌عنوان یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های سلامت بشر معرفی کرده است. بنابراین، نیاز به روش‌های درمانی جدید برای این بیماری‌ها بسیار درخور توجه و پژوهش قرار گرفته است (2).

ترکیبات گیاهی از طریق سازوکارهایی همچون تشکیل کمپلکس با آنزیم‌های خاص یا مهار مستقیم آنزیم‌ها، اثرات سمی بر ساختار و یکپارچگی غشا، خاموش‌کردن رادیکال‌های آزاد، تحریک سلول‌های کشنده طبیعی در انسان و تعدیل غلظت استروئید می‌توانند اثرهای زیستی گوناگونی داشته باشند (3). اسانس‌های گیاهی، سرشار از ترکیباتی هستند که از طریق سازوکارهای گوناگونی همچون اختلال در غشای سلولی، مهار سنتز پروتئین و تداخل با تکثیر DNA، اثرات ضدمیکروبی نشان می‌دهند و به‌عنوان جایگزین مناسبی برای آنتی‌بیوتیک‌ها شایان توجه قرار گرفته‌اند (4). اسانس میخک، به‌دلیل داشتن ترکیبات زیست‌فعال گوناگون همچون فنول‌ها (اوژنول و اوژنول استات)، ترپن‌ها (بتا-کاریوفیلن و آلفا- هومولن) و هیدروکربن‌ها، ویژگی‌های آنتی‌اکسیدانی، ضدالتهابی، ضدباکتریایی، ضدقارچی و ضدحشره از خود نشان می‌دهد که کاربردهای گوناگونی در صنایع آرایشی، غذایی و دارویی دارند (5).

با این حال اسانس میخک همچون دیگر اسانس‌ها در تماس با نور و دمای بالا، بسیار ناپایدار و تجزیه‌پذیر است که بر کیفیت و زیست‌فعالی آن اثر می‌گذارد. کپسوله‌کردن به‌عنوان یک راهبرد امیدوارکننده برای حل این چالش در نظر گرفته می‌شود که می‌تواند ماندگاری اسانس را افزایش دهد و پایداری فیزیکوشیمیایی و کاربرد آن را در زمینه‌های مختلف بهبود بخشد (6، 7). از اسانس‌های کپسوله‌شده به‌طور معمول در سامانه‌های غذایی برای افزایش پایداری، پوشاندن طعم‌های نامطلوب و آزادسازی کنترل‌شده استفاده می‌شود (8). نانومواد، با توجه به ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی منحصربه‌فردشان، روش‌های جدید و کارامدی را برای عبور از غشاها و دیواره‌های باکتریایی، پمپ‌های خروج و تشکیل بیوفیلم فراهم می‌کنند. در این زمینه، به دسته‌های گوناگونی از نانومواد همچون نانوذرات فلزی، لیپوزوم‌ها و نانوذرات پلیمری توجه ویژه‌ای شده است (9). نانوسامانه‌های دارورسانی، به‌دلیل پتانسیل‌ آنها در بهبود فراهمی زیستی دارو و کارایی هدف‌گیری بررسی شده‌اند (2).

در میان نانوسامانه‌های گوناگون، لیپوزوم‌ها به‌عنوان یک حامل امیدوارکننده برای ترکیبات زیست‌فعال گوناگون، ازجمله اسانس‌ها، ویتامین‌ها و اسیدهای چرب در نظر گرفته می‌شوند. کپسوله‌کردن اسانس‌ها در لیپوزوم‌ها سبب محافظت آنها در برابر تخریب اکسیداتیو و آزادسازی کنترل‌شده آنها در بدن انسان می‌شود. همچنین لیپوزوم‌ها به‌دلیل ویژگی‌های زیستی متمایز خود، کاربردهای متعددی در صنایع دارویی و غذایی دارند (10). در میان روش‌های گوناگونی که تاکنون برای سنتز لیپوزوم‌ها پیشنهاد شده است، روش تزریق اتانول به‌دلیل مزیت‌های متعددی ازجمله سادگی، پیاده‌سازی سریع و تکرارپذیری بسیار شایان توجه قرار گرفته است (11). در این پژوهش، لیپوزوم‌ها با روش تزریق اتانول سنتز و با اسانس میخک بارگذاری شدند. پس از مشخصه‌یابی لیپوزوم‌ها، اثرات ضدباکتریایی و ضدقارچی آنها بررسی شد.

مواد و روش‌ها

مواد

اتانول (99 درصد)، دی‌متیل سولفوکسید (9/99 درصد) و ال-آلفا لسیتین (97 درصد) از شرکت مرک (آلمان) خریداری شد. محیط‌های کشت باکتریایی و قارچی از شرکت کندالب (اسپانیا) خریداری شد. 3-(4،5-دی‌متیل تیازول-2-ایل)-2،5-دی‌فنیل تترازولیوم برومید (ام‌تی‌تی)، از شرکت سیگما (آلمان) خریداری شد. محیط کشت آر پی ام آی-1640، تریپسین، سرم جنین گاوی و ترکیب آنتی‌بیوتیک‌های پنی‌سیلین-استرپتومایسین تولیدی شرکت گیبکو از فروشگاه‌های داخل کشور خریداری شد. پودر آنتی‌بیوتیک سفکسیم اهدایی از طرف شرکت داروسازی فارابی بود.

اسانس‌گیری گیاه میخک

اسانس میخک با روش تقطیر با آب از پودر خشک جوانه گیاه میخک تهیه شد. بدین منظور، 10 گرم پودر میخک به همراه 100 میلی‌لیتر آب مقطر درون بالن به مدت 30 دقیقه تحت امواج فراصوت قرار گرفت. سپس فرایند اسانس‌گیری در دستگاه کلونجر در دمای 150 درجه سانتی‌گراد به مدت 4 ساعت انجام شد (12).

سنتز لیپوزوم‌ها و بارگذاری اسانس میخک

مشخصه‌یابی لیپوزوم‌ها

برای بررسی شکل و اندازه نانوذرات، یک قطره از نمونه کلوئیدی روی گرید کربنی مخصوص پوشش یافته و خشک شد و با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری مدل EM208S شرکت فیلیپس هلند بررسی شد. برای اندازه‌گیری قطر هیدرودینامیکی و پتانسیل زتای نانوذرات کلوئیدی، از دستگاه زتا سایزر مدل Nano ZSP ساخت شرکت Malvern انگلستان استفاده شد. برای شناسایی گروه‌های عاملی سطح نانوذرات، نمونه‌ها به‌صورت قرص فشرده در ترکیب با پتاسیم بروماید درآمدند و با دستگاه طیف‌سنج FTIR مدل FT/IR-6300 ساخت شرکت جاسکوی ژاپن در محدوده عدد موجی 400 تا 4000 بر سانتی‌متر بررسی شدند.

بررسی سمیت لیپوزوم‌های بارگذاری‌شده با اسانس میخک

میزان سمیت سلولی لیپوزوم‌ها پیش و پس از بارگذاری با اسانس میخک روی رده سلولی فیبروبلاست انسان با روش MTT بررسی شد. بدین منظور، ابتدا 200 میکرولیتر محیط کشت به همراه ده هزار سلول به هر چاهک پلیت 96 خانه افزوده شد و پس از 24 ساعت گرماگذاری در دمای 37 درجه سانتی‌گراد در فشار 5 درصد دی‌اکسید کربن در انکوباتور مرطوب، غلظت‌های گوناگون نانوذرات (شامل 0، 10، 50، 100 و 200 میکروگرم بر میلی‌لیتر) به‌طور جداگانه به سلول‌ها در چاهک‌های گوناگون، افزوده و دوباره برای 48 ساعت در همان شرایط گرماگذاری شد. سپس محیط کشت و نانوذرات جدا شدند و 100 میکرولیتر محیط کشت تازه به همراه MTT (با غلظت 5/0 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر) به هر چاهک، افزوده و دوباره برای 4 ساعت در شرایط مشابه گرماگذاری شد. سپس محیط کشت چاهک‌ها جدا شد و بلورهای فورمازان باقی‌مانده در کف چاهک‌ها در 100 میکرولیتر دی‌متیل سولفوکسید، حل و جذب هر چاهک در طول موج 570 نانومتر اندازه‌گیری شد. نسبت سلول‌های زنده، از تقسیم‌کردن میزان جذب سلول‌های تیمارشده بر میزان جذب سلول‌های کنترل (بدون تیمار) محاسبه شد.

بررسی ویژگی‌های ضدباکتریایی لیپوزوم‌های بارگذاری‌شده با اسانس میخک

ویژگی‌های ضدباکتریایی نانوذرات روی دو سویه باکتری اشریشیا کلی (ATCC 25922) و استافیلوکوکوس اورئوس (ATCC 25923) با استفاده از آزمون‌های انتشار در چاهک آگار در سه تکرار بررسی شد. بدین منظور، ابتدا کلونی‌های باکتریایی در 15 میلی‌لیتر محیط کشت مایع لوریا برتانی در ارلن در شرایط استریل، تلقیح و به مدت 24 ساعت درون شیکر انکوباتور با دمای 37 درجه سانتی‌گراد و دور 150 دور در دقیقه گرماگذاری شدند. سپس کشت‌های باکتری با محیط کشت مایع لوریا برتانی رقیق شدند تا جذب آنها در طول موج 630 نانومتر به 08/0 تا 13/0 برسد. سپس یک میلی‌لیتر از کشت رقیق‌شده به محیط کشت جامد مولر هینتون آگار، افزوده و به‌طور کامل پخش شد. در پایان، چاهک‌هایی به قطر 6 میلی‌متر روی هر پلیت ایجاد شد و در هر چاهک، 100 میکرولیتر از آنتی‌بیوتیک سفکسیم (1000 میکروگرم بر میلی‌لیتر) و غلظت‌های گوناگون نانولیپوزوم‌های بارگذاری‌شده با اسانس میخک (2400، 3000، و 3600 میکروگرم بر میلی‌لیتر) به‌صورت جداگانه، افزوده و پس از 18 ساعت گرماگذاری در انکوباتور در دمای 37 درجه سانتی‌گراد قطر هاله‌ها اندازه‌گیری شد (14).

بررسی ویژگی‌های ضدقارچی لیپوزوم‌های بارگذاری‌شده با اسانس میخک

ویژگی‌های ضدقارچی نمونه‌ها روی سه گونه قارچ آسپرژیلوس نایجر (ATC 1015)، آسپرژیلوس ترئوس (ATCC 20541) و آسپرژیلوس فلاووس (ATCC 200026) با آزمون سمیت تماسی روی محیط کشت جامد PDA بر پایه گزارش‌های پیشین (15، 16) بررسی شد. ابتدا گونه‌های قارچی روی محیط کشت PDA کشت شدند و در دمای 35 درجه سانتی‌گراد به مدت 5 تا 7 روز (با توجه به گونه قارچی) گرماگذاری شدند تا اسپورهای قارچی پدیدار شوند. برای انجام آزمون سمیت تماسی، غلظت‌های گوناگونی (5/0، 1 و 2 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر) از لیپوزوم‌های بارگذاری‌شده با اسانس میخک به محیط کشت PDA، افزوده و به‌خوبی ترکیب و استریل شد و پیش از جامدشدن، در پلیت‌ها توزیع شد. پلیت حاوی محیط کشت بدون نانوذرات نیز به‌عنوان گروه کنترل تهیه شد. سپس یک برش با اندازه 1×1 سانتی‌متر از پلیت حاوی کلنی فعال قارچی با استفاده از لوپ، جدا و در مرکز هر پلیت جای‌گذاری شد. پلیت‌ها در دمای 35 درجه سانتی‌گراد برای 5 تا 7 روز گرماگذاری شدند و در این مدت، رشد میسلیوم در دو جهت عمود بر هم، اندازه‌گیری و میانگین آن محاسبه شد و در پایان، درصد بازدارندگی رشد میسلیوم با استفاده از رابطه زیر محاسبه شد: 

مطالعات آماری

آزمایشات در سه تکرار، انجام و نتایج به‌صورت میانگین ± انحراف معیار (SD) سه تکرار مستقل بیان شد. از آزمون تحلیل واریانس (ANOVA) برای بررسی آماری نتایج، استفاده و فاصله اطمینان 99 درصد برای معنی‌داربودن اختلافات در نظر گرفته شد.

نتایج

سنتز و مشخصه‌یابی لیپوزوم‌های بارگذاری ‌شده با اسانس میخک

در اختیار داشتن یک روش سنتز آسان و کارامد برای تولید انبوه لیپوزوم‌هایی با اندازه مناسب و ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی مطلوب، یکی از پیش‌نیازهای اصلی برای تمام کاربردهای زیست‌پزشکی است؛ بنابراین، در گام اول تلاش شد با تغییر غلظت اسانس در مخلوط واکنش سنتز، شرایط بهینه برای ساخت لیپوزوم‌های کلوئیدی پایدار با بیشینه ظرفیت بارگذاری اسانس به دست آید. در نهایت، غلظت 20 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر لسیتین و ماده مؤثره و نسبت فاز آلی به آبی 1 به 5 به‌عنوان ترکیب بهینه واکنش به دست آمد. در این شرایط، لیپوزوم‌های کلوئیدی تا 6 ماه پایداری خود را در دمای اتاق کاملاً حفظ کردند و هیچ‌گونه رسوبی دیده نشد. تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی عبوری از لیپوزوم‌های بارگذاری‌شده با اسانس میخک نشان داد اغلب نانوذرات، نیمه‌کروی بودند و اندازه‌ای بین 100 تا 200 نانومتر دارند (شکل 1). بررسی و مقایسه شیمی سطح لیپوزوم‌ها پیش و پس از بارگذاری با اسانس با روش طیف‌سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه، وجود تفاوت بارز بین آنها و وجود گروه‌های عاملی گوناگون ازجمله هیدروکسیل، کربونیل و کربوکسیل را نشان داد که عامل اصلی بار سطحی لیپوزوم‌ها هستند (شکل 1). بر پایه آزمون DLS، متوسط قطر آب‌پوشی لیپوزوم‌ها 125 نانومتر و شاخص پراکندگی (PDI) آنها 2/0 بود که بر توزیع اندازه مطلوب آنها دلالت دارد. همچنین، پتانسیل زتای لیپوزوم‌ها 55- بود که پایداری کلوئیدی بالای آنها را نشان می‌دهد و با نتایج طیف‌سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه تطابق دارد.

شکل 1- تصویر میکروسکوپ الکترونی عبوری از نانولیپوزوم‌های بارگذاری‌شده با اسانس میخک (راست) و طیف مادون قرمز تبدیل فوریه نانولیپوزوم‌ها پیش و پس از بارگذاری با اسانس میخک (چپ).

Figure 1. TEM image of CEO-loaded NLPs (right) and FTIR spectra of NLPs before and after loading with CEO (left).

بررسی سمیت لیپوزوم‌های بارگذاری‌شده با اسانس میخک

بررسی سمیت سلولی لیپوزوم‌ها پیش و پس از بارگذاری با اسانس میخک روی رده سلولی فیبروبلاست انسان نشان داد که لیپوزوم‌های ابتدایی، بسیار زیست‌سازگار هستند؛ به‌طوری‌که پس از 48 ساعت تماس با بیشترین غلظت نانوذرات (200 میکروگرم بر میلی‌لیتر)، 8/73 درصد از سلول‌ها همچنان زنده ماندند و در کمترین غلظت نانوذرات (10 میکروگرم بر میلی‌لیتر)، بیش از 99 درصد از سلول‌ها همچنان زنده بودند (شکل 2). جالب توجه اینکه پس از بارگذاری اسانس میخک، سمیت سلولی لیپوزوم‌ها در غلظت‌های بالا حتی کاهش یافت؛ به‌طوری‌که در غلظت 200 میکروگرم بر میلی‌لیتر، 3/81 درصد از سلول‌ها همچنان زنده ماندند. بررسی مورفولوژی سلول‌ها پس از تیمار نیز نتایج آزمون MTT را تأیید کرد؛ به‌طوری‌که تفاوت چشمگیری در مورفولوژی سلول‌های فیبروبلاستی پس از تیمار با لیپوزوم‌های بارگذاری‌شده با اسانس میخک دیده نشد (شکل 2). این نتایج بر زیست‌سازگاری بالای لیپوزوم‌ها پیش و پس از بارگذاری با اسانس میخک اشاره دارد.

شکل 2- مورفولوژی سلول‌های فیبروبلاستی (راست) و نتایج آزمون MTT (چپ) پس از تیمار با لیپوزوم‌های بارگذاری‌شده با اسانس میخک.

Figure 2. Morphology of fibroblast cells (right) and the results of MTT assay (left) after treatment with CEO-loaded NLPs.

بررسی ویژگی‌های ضدباکتریایی لیپوزوم‌های بارگذاری‌شده با اسانس میخک

بررسی هاله عدم رشد باکتری‌ها پس از تیمار با غلظت‌های گوناگون لیپوزوم‌های بارگذاری‌شده با اسانس میخک نشان داد نانوذرات، فعالیت ضدباکتریایی وابسته به دوز دارند و تنها در غلظت 3600 میکروگرم بر میلی‌لیتر فعالیت ضدباکتریایی معنی‌داری (۰.۰1p <) با قطر هاله 6/0 ± 3/8 میلی‌متر روی باکتری اس. اورئوس نشان داد. در همین شرایط، در هیچ‌یک از غلظت‌ها، فعالیت ضدباکتریایی روی باکتری ای.کلی دیده نشد.

جدول 1- قطر هاله عدم رشد (میلی‌لیتر) برای آنتی‌بیوتیک سفکسیم (ستون سمت راست) و غلظت‌های گوناگون نانولیپوزوم‌های بارگذاری‌شده با اسانس میخک (برحسب میکروگرم بر میلی‌لیتر) روی باکتری‌های استافیلوکوکوس اورئوس و اشریشیا کلی.

Table 1. The inhibition zone diameter (mm) for cefixime antibiotic (right column) and different concentrations (μg mL-1) of CEO-loaded nanoliposomes on S. aureus and E. coli bacteria.

1000

2400

3000

3600

Concentration

Species

9.1 ± 1.3

0

0

8.3 ± 0.6**

S. aureus

7.3 ± 0.9

0

0

0

E. coli

جدول 2- درصد بازدارندگی رشد میسلیوم قارچ‌های آسپرژیلوس نایجر، آسپرژیلوس ترئوس و آسپرژیلوس فلاووس پس از تیمار با غلظت‌های گوناگون (میلی‌گرم بر میلی‌لیتر) لیپوزوم‌های بارگذاری‌شده با اسانس میخک.

Table 2. The inhibition percentage of mycelium growth in A. niger, A. flavus, and A. terreus after treatment with different concentrations (mg mL-1) of CEO-loaded nanoliposomes.

 

2

1

0.5

0

Concentration

Species

100

85 ± 0.7

82.3 ± 0.9

0

A. niger

100

100

71.9 ± 0.5

0

A. flavus

100

68.3 ± 1.6

59.4 ± 1.9

0

A. terreus

 بررسی ویژگی‌های ضدقارچی لیپوزوم‌های بارگذاری‌شده با اسانس میخک

نتایج آزمون ضد قارچ نشان دادند لیپوزوم‌های بارگذاری‌شده با اسانس میخک، به‌طور مؤثری از رشد میسلیوم قارچ‌های آسپرژیلوس نایجر، آسپرژیلوس ترئوس و آسپرژیلوس فلاووس جلوگیری می‌کنند. در میان سه گونه بررسی‌شده، بیشترین اثر ضدقارچی روی گونه آ. فلاووس دیده شد؛ به‌طوری‌که در غلظت 1 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر لیپوزوم‌ها، رشد قارچ به‌طور کامل باز داشته شد. در دو گونه دیگر، نیاز به غلظت بیشتری از لیپوزوم‌ها بود و در غلظت 2 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر لیپوزوم‌های بارگذاری‌شده با اسانس میخک، رشد قارچ‌های آسپرژیلوس نایجر و آسپرژیلوس ترئوس به‌طور کامل مهار شد.

شکل 3- نتایج آزمون سمیت تماسی غلظت‌های گوناگون (از راست به چپ 2، 1، 5/0 و 0 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر نانولیپوزوم‌های بارگذاری‌شده با اسانس میخک روی قارچ‌های آ. نایجر (بالا)، آ. فلاووس (وسط)، و آ. ترئوس (پایین).

Figure 3. The results of contact toxicity of different concentrations (0, 0.5, 1, and 2 mg mL-1) of CEO-loaded NLPs on A. niger (up), A. flavus (middle), and A. terreus (down).

بحث و نتیجه‌گیری

اسانس‌ها که بیشتر از مونوترپن‌ها و فنیل‌پروپن‌ها تشکیل شده‌اند، توسط گیاهان معطر برای مقابله با عوامل بیماری‌زای مختلف سنتز می‌شوند. کپسوله‌کردن ترکیبات اسانس‌های گیاهی که اغلب ناپایدار و فرار هستند، حلالیت و پایداری شیمیایی آنها را بهبود می‌بخشد. لیپوزوم‌ها به‌دلیل توانایی حمل هردو ترکیبات آب‌دوست و آب‌گریز، زیست‌سازگاری، زیست تخریب‌پذیری و عدم ایمنی‌زایی، برای جابه‌جایی ترکیبات زیست‌فعال اسانس‌ها مناسب هستند (17). لسیتین، یک ترکیب غذایی طبیعی از فسفاتیدهای کولین، اتانول‌آمین و اینوزیتول است که به‌طور کلی ایمن (GRAS) شناخته می‌شود. لسیتین، یکی از اجزای مهم بافت عصبی و فسفولیپید غالب در غشای بیشتر پستانداران است که به‌صورت تجاری از دانه‌های روغنی گیاهی همچون سویا، کلزا و تخمه آفتابگردان و منابع حیوانی همچون زرده تخم‌مرغ، شیر و بافت مغز به دست می‌آید (13). قیمت پایین لسیتین نیز یک مزیت بزرگ برای کاربرد گسترده آن در صنایع غذایی است؛ چنان‌که لسیتین سویا با خلوص متوسط را برای ساخت نانولیپوزوم‌های خوراکی مناسب دانسته‌اند (11). از سوی دیگر، روش تزریق اتانل، به‌دلیل سادگی، سرعت، تکرارپذیری و اینکه سبب تخریب لیپید یا تغییرات اکسیداتیو نمی‌شود، یک روش ایدئال برای افزایش سنتز لیپوزوم‌ها در مقیاس انبوه و تجاری است (18)؛ بنابراین، ساخت لیپوزوم‌های بر پایه لسیتین با روش تزریق اتانل برای بارگذاری اسانس‌های گیاهی، به نظر می‌تواند روشی مناسب برای کاربرد گسترده در صنایع غذایی و کشاورزی باشد. پژوهش‌های پیشین نیز نشان داده‌اند کپسوله‌کردن اسانس‌های گیاهی به‌صورت نانولیپوزوم، می‌تواند پایداری وخصوصیات زیستی آنها ازجمله سمیت تدخینی علیه شپشه آرد را افزایش دهد و به‌طور بالقوه در مدیریت آفات استفاده شود (19). افزایش فعالیت ضدباکتریایی اسانس آویشن شیرازی در برابر باکتری اشریشیا کلی پس از کپسوله‌کردن در نانولیپوزوم‌ها نیز گزارش شده و استفاده از ترکیبات طبیعی کپسوله‌شده در نانولیپوزوم‌ها به‌عنوان عوامل نگهدارنده قوی، نه‌تنها در صنایع غذایی بلکه در فرآورده‌های پزشکی و آرایشی معرفی شده است (20).

نتایج این پژوهش نیز نشان دادند نانولیپوزوم‌های ساخته‌شده بر پایه لسیتین، بسیار زیست‌سازگار بوده و سمیت ناچیزی روی سلول‌های فیبروبلاستی داشته‌اند. همچنین بر پایه نتایج این پژوهش، یک روش کارامد و سریع برای ساخت نانو لیپوزوم‌های بارگذاری‌شده با اسانس‌های گیاهی با پایداری کلوئیدی بالا و توزیع اندازه مناسب به دست آمد. هرچند نانولیپوزوم‌های حاصل، ویژگی‌های ضدباکتریایی مطلوبی نشان ندادند که پژوهش بیشتر برای رفع این محدودیت را ضروری می‌کند. اصلاح سطح نانولیپوزوم‌ها با ترکیبات ضدباکتریایی مناسب می‌تواند در این زمینه مفید باشد.

به هر حال، نانولیپوزوم‌های بارگذاری‌شده با اسانس‌ میخک اثر ضدقارچ برجسته‌ای روی قارچ‌های آسپرژیلوس داشتند که بر پتانسیل بالای آنها در نقش عامل ضدقارچ اشاره دارد. این نتایج با گزارش‌های پیشین دربارة افزایش اثر ضدقارچ اسانس میخک (21) و دیگر اسانس‌های گیاهی کپسوله‌شده در لیپوزوم‌ها (22، 23) همخوانی دارد. یک مطالعه جدید (24) نیز برهم‌کنش‌های زیاد لیپیدها با سلول‌های قارچی و پستانداران و تأثیر درجه اشباع لیپید بر میزان این برهم‌کنش‌ها را گزارش کرده است. مطالعات مولکولی و بیوشیمیایی بیشتر می‌تواند به یافتن روش‌های کارامدتر برای مقابله با عفونت‌های قارچی منجر شود.

Sebaaly et al. (2015) نیز از لیپوزوم‌هایی که با روش تزریق اتانول و ترکیب فسفولیپید طبیعی سویا و کلسترول ساختند، برای بهبود پایداری اسانس میخک و اوژنول استفاده کردند. دسته‌های لیپوزومی از نظر اندازه، شاخص پراکندگی، پتانسیل زتا، سرعت بارگذاری، راندمان کپسوله‌سازی و مورفولوژی مشخص و مقایسه شدند. آزمایش‌های مشخصه‌یابی، تشکیل لیپوزوم‌های چندلایه‌ای و کروی شکل نانومتری را نشان داد که از تخریب اوژنول در معرض پرتوی ماوراء بنفش جلوگیری کرده و از فعالیت آنتی‌اکسیدانی اوژنول محافظت کرده‌اند (25).

Sebaaly et al. (2015) در مطالعه ای دیگر نیز لیپوزوم‌های حاوی اسانس میخک و اوژنول را با استفاده از روش تزریق اتانول در مقیاس بزرگ (3 لیتر) سنتز کردند. آنها گزارش کردند لیپوزوم‌های همگن، پایدار، با اندازه نانومتری و چندلایه با فسفولیپید بالا، میزان بالای بارگذاری اوژنول و راندمان بالای کپسوله‌کردن اجزای اسانس میخک به دست آمد (26).

همچنین چندین گزارش نیز دربارة سنتز نانوذرات کیتوسان حاوی اسانس میخک، با فعالیت‌های آنتی‌اکسیدانی و ضدباکتریایی و ضدقارچی وجود دارد (15، 27)؛ اما بر پایه بررسی‌های ما، بررسی اثرات ضدمیکروبی اسانس میخک در نانولیپوزوم‌ها گزارش نشده است.

قدردانی

از حمایت‌های مالی دانشگاه اصفهان، کمال تشکر و قدردانی می‌شود.

  • Tabibzadehtehrani, Nazari M., Rastgoo P., Seyed N., Heydarikarsaf R., Hadiani A., et al. Bacterial-based drug delivery systems: A new way to combat infectious disease. Med Drug Discov. 2025;26:100205. https://doi.org/10.1016/j.medidd.2025.100205 
  • Zong T.X., Silveira A.P., Morais J.V., Sampaio M.C., Muehlmann L.A., Zhang J., et al. Recent Advances in Antimicrobial Nano-Drug Delivery Systems. Nanomaterials. 2022;12:11. https://doi.org/10.3390/nano12111855
  • Mangalagiri N.P., Panditi S.K., Jeevigunta N.L. Antimicrobial activity of essential plant oils and their major components. Heliyon. 2021;7:4. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2021.e06835
  • El-Demerdash A.S., Alfaraj R., Farid F.A., Yassin M.H., Saleh A.M., Dawwam G.E. Essential oils as capsule disruptors: enhancing antibiotic efficacy against multidrug-resistant Klebsiella pneumoniae. Microbiol. 2024; 15:1467460. https://doi.org/10.3389/fmicb.2024.1467460   
  • Liñán-Atero R., Aghababaei F., García S.R., Hasiri Z., Ziogkas D., Moreno A., et al. Clove Essential Oil: Chemical Profile, Biological Activities, Encapsulation Strategies, and Food Applications. Antioxidants. 2024; 13(4): 1–38. https://doi.org/10.3390/antiox13040488
  • Zhang Y., Lu J., Cui K., Wang H., Su J., Zhang W., et al. The encapsulation strategies of clove essential oil enhance its delivery effect in food preservation applications. Food Chemistry. 2025; 484. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2025.144465
  • Rodrigues D., Ambrosi A., Di M. Encapsulated essential oils: A perspective in food preservation. Future Foods. 2022;5:100126. https://doi.org/10.1016/j.fufo.2022.100126
  • Barman B., Budama-kilinc Y., Kutlu G., Karimidastjerd A., Khiabani A.H., Gok B., et al. Impact of Encapsulated Thyme , Clove , and Sage Essential Oils on the Antioxidant , Physicochemical , DNA Binding , and Cleaving Properties of Chewing Gum. ACS Omega. 2025;10:30512−30524. https://doi.org/10.1021/acsomega.5c02317
  • Obeid M.A., Alyamani H., Alenaizat A., Tunç T., Aljabali A.A., Alsaadi M.M. Nanomaterial-based drug delivery systems in overcoming bacterial resistance: Current review. Microbial Pathogenesis. 2025;203. https://doi.org/10.1016/j.micpath.2025.107455
  • Maiti T.K., Parvate S., Dixit P., Singh J., Reddy V.J., Bhuvanesh E., et al. Liposome for encapsulation of essential oil and fatty acids. In: Liposomal Encapsulation in Food Science and Technology. 2022;113–24. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-823935-3.00003-5
  • Charcosset C., Juban A., Valour J.P., Urbaniak S., Fessi H. Preparation of liposomes at large scale using the ethanol injection method: Effect of scale-up and injection devices. Chem Eng Res Des. 2015;94:508–15. https://doi.org/10.1016/j.cherd.2014.09.008
  • Wenqiang G, Shufen L. Comparison of essential oils of clove buds extracted with supercritical carbon dioxide and other three traditional extraction methods. Food Chem. 2007;101:1558–64. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2006.04.009
  • Li, Nan J., Wu H., Jin H., Zhao Q., Yang L. Middle purity soy lecithin is appropriate for food grade nanoliposome : Preparation , characterization , antioxidant and anti-inflammatory ability. Food Chem. 2022; 389:132931.                https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2022.132931  

 

  • Niu J., Lin Q., Li X., McClements D.J., Ji H., Jin Z., et al. Pickering emulsions stabilized by essential oil-tannin-chitosan particles: Microstructure, stability, antibacterial activity, and antioxidant activity. Food Hydrocoll. 2024;154. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2024.110145
  • Mahmoudi D., Abbasi Kajani A., Rabbani Khorasgani M. Synthesis, characterization, antioxidant and antimicrobial activities, and computational studies of chitosan nanoparticles loaded with vitamin E and clove essential oil. Sci Rep. 2025;15(1):1–12. https://doi.org/10.1038/s41598-025-18135-2
  • Mottaki M., Jafari S.M., Hosseini S.M., Sadeghi A., Heydari-Delfard F. Pickering emulsions stabilized by chitosan nanoparticles and loaded with clove essential oil as a green biopesticide: A case study on controlling fungal growth in oranges. Postharvest Biol Technol. 2025;219. https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2024.113234
  • Hammoud, Gharib R., Fourmentin S., Elaissari A., Greige-gerges H. New findings on the incorporation of essential oil components into liposomes composed of lipoid S100 and cholesterol. Int J Pharm. 2019; 561:161-170. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2019.02.022
  • Aguilar-Pérez K.M., Medina D.I., Parra-Saldívar R., Iqbal H.M.N. Nano-Size Characterization and Antifungal Evaluation of Essential Oil Molecules-Loaded Nanoliposomes. 2022;27:5728. https://doi.org/10.3390/molecules27175728
  • Faraji, Shakarami J., Varshosaz J., Jafari Sh. Essential Oils Encapsulation into Nanoliposome and Novel Application of Nanoliposome as a Storage Pesticide. Journal of Nano Research. 2020;62:96-107.       https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/JNanoR.62.96 
  • Khatibi S.A., Misaghi A., Moosavy M., Basti A.A., Koohi M.K., Khosravi P., et al. Encapsulation of Zataria multiflora Essential Oil into Nanoliposomes and in Vitro Antibacterial Activity Against Escherichia coli O157:H7. J. Food Process. Preserv. 2016;1-10.            https://doi.org/10.1111/jfpp.12955  
  • Hasheminejad N., Khodaiyan F., Safari M. Improving the antifungal activity of clove essential oil encapsulated by chitosan nanoparticles.  Food Chem. 2019;275: 113–22. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2018.09.085   
  • Aslan M., Ertaş N., Demi̇r M.K. Storage stability, heat stability, controlled release and antifungal activity of liposomes as alternative fungal preservation agents. Food Biosci. 2023;51. https://doi.org/10.1016/j.fbio.2022.102281  
  • Yazici, Duman G., Aslan I., Durucan A., Şahin F. The antifungal activity of liposomal ointment formulation of essential oil of Satureja hortensis. Current Opinion in Biotechnology. 2011; 22. https://B2n.ir/ut7024  
  • LaMastro V., CampbellM., Gonzalez P., Meng-Saccoccio T., Shukla A. Antifungal liposomes: Lipid saturation and cholesterol concentration impact interaction with fungal and mammalian cells. J Biomed Mater Res - Part A. 2023;111(5):644–59. https://doi.org/10.1002/jbm.a.37501
  • Sebaaly C., Jraij, Fessi H., Charcosset C., Greige-gerges H. Preparation and characterization of clove essential oil-loaded liposomes. Food Chem. 2015;178:52–62. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2015.01.067
  • Sebaaly C., Greige-gerges H., Agusti G., Fessi H., Charcosset C. Large-scale preparation of clove essential oil and eugenol-loaded liposomes using a membrane contactor and a pilot plant. J Liposome Res. 2015; 23:126-138. https://doi.org/10.3109/08982104.2015.1057849
  • Hadidi M., Pouramin S., Adinepour F., Haghani S., Jafari S.M. Chitosan nanoparticles loaded with clove essential oil: Characterization, antioxidant and antibacterial activities. Carbohydr Polym. 2020; 236:116075. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2020.116075