ارزیابی اثر ضد باکتریایی دی لیمونن نانوانکپسوله شده در نانواسفنج بتاسیکلودکسترین

نویسندگان
عذرا صالحی 1
عاطفه رضایی 2
مسعود سامی 3
1 گروه بهداشت و کنترل کیفی مواد غذایی، دانشکده تغذیه و علوم غذایی، دانشگاه علوم پزشکی شیراز، شیراز، ایران.
2 گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده تغذیه و علوم غذایی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران
3 گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده تغذیه و علوم غذایی، مرکز تحقیقات امنیت غذایی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران
10.22034/FSCT.19.132.355
چکیده
با افزایش مقاومت باکتری ها به آنتی بیوتیک ها و افزایش آگاهی مردم از ارتباط بین غذا و سلامتی انسان، مطالعات و بررسی های متعددی جهت پیدا کردن ترکیبات آنتی باکتریال بالقوه صورت گرفته است. دی لیمونن یک ترکیب زیست فعال مایع و بدون رنگ از خانواده ترپن ها است که فعالیت آنتی اکسیدانی و ضد میکروبی بالایی دارد. با این حال به دلیل فراریت بالا حلالیت پایین و حساسیت نسبت به نور کاربردهای آن در صنایع غذایی و دارویی محدود شده است. در این پژوهش، برای غلبه و رفع این محدودیت ها دی لیمونن در نانواسفنج بتاسیکلودکسترین نانو­انکپسوله شد. به همین منظور، از نسبت مولی 1:4، 1:6و 1:8 بتاسیکلودکسترین به دی فنیل کربنات به عنوان اتصال دهنده عرضی و همچنین از نسبت های وزنی 1:2، 1:4و 1:6 دی لیمونن به نانواسفنج استفاده شد. نتایج نشان داد حلالیت دی لیمونن پس از انکپسوله شدن در نانواسفنج بتاسیکلودکسترین 154 برابر افزایش یافت. دی لیمونن انکپسوله شده فعالیت ضد باکتریایی بالاتری را در مقایسه با دی لیمونن آزاد نشان داد و حداقل غلظت بازدارندگی رشد (MIC) و حداقل غلظت کشندگی (MBC) دی لیمونن پس از انکپسوله شدن در نانواسفنج به ترتیب 324 و 648 مرتبه کاهش یافت. نتایج نشان داد که نانواسفنج بتاسیکلودکسترین یک حامل مناسب برای ترکیبات آب گریز و حساس است و کمپلکس سنتز شده می تواند به عنوان یک ترکیب بالقوه به عنوان نگهدارنده با افزایش فعالیت ضد باکتریایی در برنامه های غذایی مورد استفاده قرار گیرد. توجه به این نکته ضروری است که نتایج این مطالعه در شرایط آزمایشگاهی به دست آمده است و مطالعات بیشتری در مورد سمیت آن ها (in vivo) جهت تأیید کاربرد در حوزه صنایع غذایی مورد نیاز است.
کلیدواژه‌ها
دی لیمونن
ضد باکتری
نانواسفنج بتاسیکلودکسترین
انکپسولاسیون

موضوعات

عنوان مقاله English

Evaluation of the antibacterial activity of encapsulated d-limonene in β-cyclodextrin-based nanosponge

نویسندگان English

azra salehi 1
atefe rezaei 2
Masoud Sami 3
1 Department of Food Hygiene and Quality Control, School of Nutrition and Food Sciences Nutrition Research Center, Food Security Research Center, Shiraz University of Medical Sciences, Shiraz, Iran
2 Department of Food Science and Technology, School of Nutrition and Food Science, Food Security Research Center, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
3 Department of Food science and Technology, School of Nutrition and Food Science, Food Security Research Center, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran.
چکیده English

Following the increasing resistance of bacteria to antibiotics and increasing public awareness of the relationship between food and human health, several studies have been conducted to find potential antimicrobial agents. D-limonene (L) is a liquid and a colorless bioactive compound of the terpene family that has high antioxidant and antimicrobial activity. Due to its low solubility, high volatility, and sensitivity to light, its applications in the food and pharmaceutical industries are limited. In this study, L was incorporated in β-cyclodextrin nanosponges (CD-NS) to overcome these limitations. For the preparation of L-NS, different molar ratios of β-CD and Diphenyl carbonate (DPC) as cross-linker (1:4, 1:6, and 1:8 of CD: DPC) and different ratios (w/w) of L: NS (1:2, 1:4, and 1:6) were prepared. The results showed the solubility of L increased after encapsulation in the nanosponges. Encapsulated L showed higher antibacterial activity compared to free L and minimum inhibitory concentration (MIC) and minimum bactericidal concentration of L decreased 324 and 648 times after encapsulation. Our results propose that CD-NS is a suitable carrier for hydrophobic and sensitive compounds and L-NS can be used as a potential preservative with enhanced antibacterial activity in food applications. It is important to note that the results of this study were obtained in vitro and further studies related to their toxicity (in vivo) are needed for confirmation of their application in the era of nutrition and genomics.

کلیدواژه‌ها English

D-limonene
Antibacterial
β-cyclodextrin nanosponge
Encapsulation
1. Costa MDS, Rocha JE, Campina FF, Silva ARP, Da Cruz RP, Pereira RLS, et al. Comparative analysis of the antibacterial and drug-modulatory effect of d-limonene alone and complexed with β-cyclodextrin. European journal of pharmaceutical sciences : official journal of the European Federation for Pharmaceutical Sciences. 2019;128:158-61.
2. Aissou M, Chemat-Djenni Z, Yara-Varón E, Fabiano-Tixier A-S, Chemat F. Limonene as an agro-chemical building block for the synthesis and extraction of bioactive compounds. Comptes Rendus Chimie. 2017;20(4):346-58.
3. Ghasemi S, Jafari S, Assadpour E, Khomeiri M. Nanoencapsulation of d-limonene within nanocarriers produced by pectin-whey protein complexes. Food Hydrocolloids. 2017;77.
4. Su J, Guo Q, Mao L, Gao Y, Yuan F. Effect of gum arabic on the storage stability and antibacterial ability of β-lactoglobulin stabilized d-limonene emulsion. Food Hydrocolloids. 2018;84:75-83.
5. Ghasemi S, Jafari SM, Assadpour E, Khomeiri M. Nanoencapsulation of d-limonene within nanocarriers produced by pectin-whey protein complexes. Food Hydrocolloids. 2018;77:152-62.
6. Shringirishi M, Prajapati SK, Mahor A, Alok S, Yadav P, Verma A. Nanosponges: a potential nanocarrier for novel drug delivery-a review. Asian Pacific Journal of Tropical Disease. 2014;4:S519-S26.
7. Carvalho RdCVd, Sousa VCd, Santos LP, Santos ILd, Diniz RC, Rodrigues RRL, et al. Limonene-carvacrol: A combination of monoterpenes with enhanced antileishmanial activity. Toxicology in Vitro. 2021;74:105158.
8. Allahyari S, Esmailnezhad N, Valizadeh H, Ghorbani M, Jelvehgari M, Ghazi F, et al. In-vitro characterization and cytotoxicity study of flutamide loaded cyclodextrin nanosponges. Journal of Drug Delivery Science and Technology. 2021;61:102275.
9. Simionato I, Domingues FC, Nerín C, Silva F. Encapsulation of cinnamon oil in cyclodextrin nanosponges and their potential use for antimicrobial food packaging. Food and Chemical Toxicology. 2019;132:110647.
10. Dora CP, Trotta F, Kushwah V, Devasari N, Singh C, Suresh S, et al. Potential of erlotinib cyclodextrin nanosponge complex to enhance solubility, dissolution rate, in vitro cytotoxicity and oral bioavailability. Carbohydr Polym. 2016;137:339-49.
11. Shende PK, Gaud RS, Bakal R, Patil D. Effect of inclusion complexation of meloxicam with β-cyclodextrin- and β-cyclodextrin-based nanosponges on solubility, in vitro release and stability studies. Colloids and surfaces B, Biointerfaces. 2015;136:105-10.
12. Tejashri G, Amrita B, Darshana J. Cyclodextrin based nanosponges for pharmaceutical use: a review. Acta pharmaceutica (Zagreb, Croatia). 2013;63(3):335-58.
13. Rezaei A, Varshosaz J, Fesharaki M, Farhang A, Jafari SM. Improving the solubility and in vitro cytotoxicity (anticancer activity) of ferulic acid by loading it into cyclodextrin nanosponges. International journal of nanomedicine. 2019;14:4589-99.
14. Balouiri M, Sadiki M, Ibnsouda SK. Methods for in vitro evaluating antimicrobial activity: A review. Journal of Pharmaceutical Analysis. 2016;6(2):71-9.
15. Ansari KA, Vavia PR, Trotta F, Cavalli R. Cyclodextrin-based nanosponges for delivery of resveratrol: in vitro characterisation, stability, cytotoxicity and permeation study. AAPS PharmSciTech. 2011;12(1):279-86.
16. Pushpalatha R, Selvamuthukumar S, Kilimozhi D. Cross-linked, cyclodextrin-based nanosponges for curcumin delivery - Physicochemical characterization, drug release, stability and cytotoxicity. Journal of Drug Delivery Science and Technology. 2018;45:45-53.
17. Torne S, Darandale S, Vavia P, Trotta F, Cavalli R. Cyclodextrin-based nanosponges: effective nanocarrier for tamoxifen delivery. Pharmaceutical development and technology. 2013;18(3):619-25.
18. Rezaei A, Khavari S, Sami M. Incorporation of thyme essential oil into the β-cyclodextrin nanosponges: Preparation, characterization and antibacterial activity. Journal of Molecular Structure. 2021;1241:130610.
19. Rezaei A. Encapsulation of ferulic acid into cyclodextrin nanosponges:antibacterial activity and controlled release2021.