茶树精油纳米脂质体的制备表征及对大肠杆菌的抑菌效果研究

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茶树精油(Melaleuca alternifolia,Tea tree oil,TTO)可有效杀灭多种细菌和霉菌而广泛应用于医药、化工等领域;但其易挥发,且对光照、氧气、温度等较为敏感,因而限制了其药效发挥。为了更好地发挥TTO疗效,需要开发新型药物制剂。纳米脂质体(Nanoliposomes,NL)是一种可自组装的载体系统,由带极性基团的脂类分散在溶液介质中而形成,广泛用于包封亲水性物质于水性隔室中,或将亲脂性和两亲性物质容纳在同心磷脂层中。NL具有生物相容性、可降解性、非免疫原性、无毒和靶向缓释等优点,可用于封装抗菌药物以延长抑菌时效。为增强TTO的稳定性和药效,本研究以NL为载体包封TTO,制备并优化茶树精油纳米脂质体(TTONL),并对其性能进行表征;然后考察TTONL对大肠杆菌(E.coli)体外抑菌活性以及对鸡实验性大肠杆菌病的预防保护效果。1.茶树精油纳米脂质体的制备为确定TTONL的制备条件,采用薄膜水化超声法制备TTONL,用有机溶剂萃取和破膜法测定游离TTO含量和TTO总量,以标准曲线计算包封率。然后以包封率和载药量为指标,考察卵磷脂和胆固醇质量比、TTO浓度、水化介质pH、水化温度、超声时间等单因素对TTONL制备的影响。结果发现,前三个单因素对TTONL包封率的影响较大,据此,采用Box-behnken响应面法,以包封率为响应值,优化TTONL的制备条件。结果显示,卵磷脂和胆固醇质量比为3.7:1,TTO浓度为0.5%,水化介质pH为7.4,为TTONL的最佳制备条件,得到的TTONL包封率为80.31±0.56%,与预测值81.562%的相对误差较小。上述结果表明薄膜水化超声结合响应面法制备TTONL的方法可获得较高的包封率。2.茶树精油纳米脂质体的性能表征在优化制备TTONL的基础上,以TTO和空白脂质体(ENL)为对照,对TTONL的形态特征、粒径大小、红外光谱特征、稳定性和药物释放情况进行评价。以透射电镜观察TTONL的超微形态;激光粒度分析仪测定其粒径和电势,红外光谱仪分析其红外光谱特征;将TTONL分别储存在常温和4℃下,在不同时间点(7、14、21、28、35 d)检测其粒径和多分散系数(PDI)的变化。将TTONL加入透析袋中,在90 h内测定TTO释放曲线。试验结果显示TTONL形状接近球形,大小均一;平均粒径为227.8±25.3 nm,带负电;红外光谱中TTO特征峰的消失提示TTONL制备成功;在35 d内,4℃环境下的TTONL的粒径和PDI变化幅度很小;在pH7.4条件下可缓慢释放。表明所制备的TTONL稳定性好并具有缓释特性。3.茶树精油纳米脂质体的体外抑菌活性研究为了考察TTONL对E.coli临床分离株的体外抑菌活性。采用微量肉汤稀释法测定TTONL对E.coli临床分离株的最低抑菌浓度(MIC)和最低杀菌浓度(MBC);将TTONL置于4℃下保存,分别在6个时间点(0、7、14、21、28、35 d)取样,检测其抑菌效果变化;用酶标仪测定TTONL对E.coli临床分离株生长的抑制作用;在扫描电镜下观察经TTONL处理后的E.coli超微结构的变化。结果发现,TTONL对E.coli的不同菌株具有浓度依赖性的抑制和杀灭效果,MIC和MBC分别为0.75 mg/mL和1.50 mg/mL,较TTO的抑菌活性提高4倍,且该作用可在35 d内保持稳定;1 MIC的TTONL处理8 h可完全杀灭E.coli,并使菌体出现不同程度的结构损伤。4.茶树精油纳米脂质体预防鸡大肠杆菌病的效果研究为考察TTONL对鸡大肠杆菌病的预防作用,本试验首先给鸡灌胃不同浓度TTONL(5、10、20 mg/kg)连续3 d,末次给药1 h后,鸡腹腔注射4×109 CFU/mL的临床分离E.coli菌株(0419-P1B1)建立大肠杆菌病模型,12 h后采血并处死,通过病理剖检、体重和脏器指数、肝脏载菌量、肠组织切片病变、抗氧化酶活性以及相关炎性细胞因子表达来评价TTONL对大肠杆菌病的预防效果。结果表明,与空白组(Con)相比,模型组(Mod)鸡体重显著下降,肝、脾指数显著升高,肝脏载菌量显著增加,十二指肠和盲肠病变明显;而TTONL可明显缓解上述症状和病理变化。进一步分析发现,TTONL可显著下调E.coli感染鸡血清丙二醛(MDA)浓度,提高超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)的活性;显著下调E.coli感染鸡十二指肠和盲肠中NLRP3、NF-κB(p65)、IL-18和IL-1β的mRNA表达量。综上所述,TTONL可通过抗氧化和抑制0419-P1B1引起的炎症反应而对鸡大肠杆菌病发挥预防保护作用。
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