FMOC-3F-PHE水凝胶的应用花椒属植物armatum而且樟树增强其抗菌活性的油

客观的

虽然精油在医学上有很多应用，但过去并没有进行太多研究来解决主动靶向、提高生物利用度和降低高浓度下的毒性的问题。在这里，我们使用Fmoc-3F-Phe氨基酸水凝胶来解决这些问题，通过封装精油，花椒属植物armatum而且樟树并允许这些油在细菌分析中持续释放大肠杆菌写明ATCC 25922， P.豪西NBRC 3851，卢特斯KACC 13377，和枯草芽孢杆菌ATCC 66333用于通过控释机制延长其功效来探测增强的抗菌性能。

结果

我们发现当花椒属植物油对三种快速生长细菌的抑菌效果无明显差异，但对缓慢生长细菌的抑菌效果差异较大枯草芽孢杆菌。水凝胶包裹油能较长时间地保持其抗菌性能，而直接涂油则不能。即使是对高挥发性樟脑油，直接使用时，其本身也没有表现出任何抗菌性能，而水凝胶包裹的樟脑油能够表现出优异的抗菌性能枯草芽孢杆菌而且m .危害通过禁止升华通过封装。

药用植物自未知的时间以来一直被用作主要的药物来源。现在的研究表明，这些类型的药用植物是各种代谢产物的丰富来源，具有许多治疗特性[1，2，3.］．此外，药用植物近年来因其与传统药物相比的种种优点而受到广泛关注，例如副作用较小，甚至具有更强的生物相容性[4］．虽然药用植物源性精油(EO)的药用用途是深远的，但由于缺乏靶向能力、特异性较低、浓度较高时具有毒性、生物利用度差以及油的升华引起的吸收效率降低，这些油的治疗效果似乎仍然有限[1，4］．在这里，现代给药系统(如水凝胶)提出了解决这些关键问题的替代途径，而这些问题很少被用于与EOs一起配制来解决这些问题[2，3.，4，5］．

水凝胶是一种具有三维聚合物网络的半固体材料，具有固体和液体性质，具有许多商业应用和生物医学用途[6，7］．虽然大多数报道的自组装水凝胶都是由生物聚合物制成的，但低分子量(LMW)非聚合物自组装水凝胶因其更好的生物相容性、生物降解性和更弱的非共价力而越来越受欢迎，这些非共价力可以形成更柔软和可调的凝胶[8］．Fmoc-Phe氨基酸基水凝胶属于这类水凝胶，由于其易于水凝胶化和大量应用，近年来得到了广泛的研究[9］．为了我们的研究目的，我们使用了Fmoc-3F-Phe水凝胶剂，这种水凝胶剂过去曾被用于形成均匀而坚硬的凝胶，并以其在正常室温下快速形成凝胶网络而闻名[10］．这些水凝胶被用来与EOs合成，花椒属植物armatum(花椒)和樟树(樟脑)，可用于烹饪、商业和顺势疗法[11，12，13，14］．在使用的两种EOs中，樟脑油以高度挥发性和不可储存而闻名[14，15，16］．我们使用凝胶将这两种EOs结合，并将其沉积在细菌表面，以研究水凝胶作为EOs的有效传递系统，以增强油的杀菌效果。

结果与讨论

花椒种子和樟脑叶的EOs是通过水蒸馏法提取的1: 1.2)。然后将其包裹在Fmoc-3F-Phe水凝胶中，形成凝胶- eos，以研究放置在细菌测定后通过凝胶缓慢释放的油的抗菌效率大肠杆菌(EC)，hauseri (PH)，黄曲霉(MH)而且枯草芽孢杆菌(BS)细菌。对于实验，首先，抗菌试验准备，以确定抑制区(ZOI)导致直接应用的油，低和高浓度溶解在异丙醇通过圆盘扩散法(附加文件)1: 1.6和1.7)。在缓释机制的理想条件下，凝胶应该能够在自身内部维持高浓度的EO，然后允许油从其系统中缓慢释放，以确保长期稳定的剂量，以提高疗效。因此，通过使用井法在高浓度下形成Gel-EOs，也重复了抗菌测定实验(附加文件1: 1.8)。从得到的结果可以推断出花椒属植物对于所有四种测试的细菌，使用低至0.47 mg的油可以显示可测量的ZOI (~ 9 mm)。1A, B和附加文件1:图S1A-C，表S1;表格1)．虽然用于溶解油的溶剂，异丙醇本身对细菌是有毒的，这就是为什么溶剂控制也显示出抑制活性，在0.47 mg时EOs的ZOI更高(9毫米vs. 7毫米)，这表明在细菌中的额外抑制是由放置在实验上的油引起的。在质量为0.63、1.25和1.88 mg时，随着EO量的增加，ZOI相应增加(附加文件)1:表S1A, B)。对于所有四种细菌，ZOI的用量都低至0.47 mg，这是一个非常低的量，以显示对细菌的效力，为了本研究的目的，使用远高于0.47 mg的量来形成凝胶- eos，以允许油的缓释，并提高或延长探针的效率。然而，可以观察到，ZOI只是略高的实验花椒属植物凝胶- eo，而不是直接用油当等量的油用于细菌时电子商务，PH值而且毫升(比较附加文件1:表S1A, B;图S1)。三种细菌的孵育时间保持在14小时，22小时的随访读数没有显示ZOI的显着差异(附加文件1:图S1)。因此，可以推断，对于这三种类型的细菌，尽管使用凝胶获得的结果略有改善，但直接使用油进行测定与使用凝胶- eos的测定之间的差异很小，没有显示出重大差异。然而，在情况下，可以观察到显著差异废话其中，直接应用EO在孵育14 h时显示出大量的ZOI，但到22 h时ZOI几乎完全消失(图2)。1、表1)．相比之下，Gel-EO在14小时显示出相当数量的ZOI，即使到22小时，ZOI仍保持可观的数量，只是略有下降(对比图。1A, B和图。1C, D;表格1A附表格1B).这一结果表明，EO从凝胶- eos中扩散的速度较慢，这使得油从其系统中缓慢但持续地扩散到细菌上，延长了其对可能生长缓慢的细菌的抗菌作用，如废话．很可能仅仅使用EO并不能在较长的孵育时间内保持其抗菌性能废话但在水凝胶网络内的诱捕可以通过持续释放大大延长。

抗菌测定枯草芽孢杆菌不同剂量(0.47毫克，0.63毫克，1.25毫克和1.88毫克)花椒属植物纸盘在孵育期间使用的油(一个14h时，B22 h);1.25毫克和1.88毫克花椒属植物在孵育时间用Fmoc-3F-Phe水凝胶包裹的油(C14小时，D22小时)

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成功地利用了水凝胶花椒属植物为了提高油的抗菌性能，我们尝试进一步利用凝胶包封更多的挥发油，如樟脑油。这种油由于其升华性质，尤其难以处理。这种油的气相色谱质谱分析显示95%的化学成分樟属，这是已知的高度挥发性(附加文件1:色谱图1，表S3)。过去发表的报告显示，其抑制各种类型细菌的能力有很大的差异，其中一些结果显示对某些细菌菌株有良好的效果，而另一些报告显示对相同类型的菌株完全没有这种效果[17，18，19，20.，21］．虽然在不同地理区域分离出的油可能会导致这种差异，但众所周知，这种油具有高度升华的性质，这可能会导致重复实验的结果不一致。因此，在我们的实验中，我们试图将这种挥发油诱捕形成凝胶- eos，看看是否可以改善细菌抑制效果。在我们的实验中，我们发现，当油直接应用于使用圆盘法进行的四种细菌测定时，在不同的油量(0.47、0.94、1.88和3.75 mg)下，我们无法发现油本身的任何抗菌效果(图4)。2A-D，附加文件1:表S2A)。直至孵育22 h均未观察到。然而，当使用Gel-EOs重复实验时，观察到有很大改善的结果，其中油能够显示出出色的抗菌活性，对明显的ZOI毫升(9.3 ~ 13 mm)和废话(9.2-10毫米)在1.88和3.75毫克油的高量(比较图。2C, D, G, H和附加文件1:表S2A和表S2B)。即使在孵育22小时，ZOI仍保持大量，ZOI减少，但仍相当可观(附加文件1:表S2B)。有趣的是，使用水凝胶，可以获得细菌抑制废话而且美国职业足球大联盟仅使用该油可获得细菌，而没有抑制作用。可以假设，由于油的挥发性，完全暴露的油在琼脂板上升华得很快，不允许它完全有效地对抗细菌。然而，使用凝胶- eos，油的升华受到限制，从而允许油在更长的时间内对细菌起作用，这表明凝胶活性分子的缓释方式增强了抗菌活性。

抗菌测定一个大肠杆菌，Bp . hauseri，Cm .危害而且D枯草芽孢杆菌不同量的樟脑油(0.47毫克，0.94毫克，1.88毫克，3.75毫克)直接应用于纸盘和E大肠杆菌，Fp . hauseri，Gm .危害而且H枯草芽孢杆菌用不同量(1.88 mg和3.75 mg)的樟脑油包封在Fmoc-3F-Phe水凝胶中孵育14 h

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值得注意的是，在上述所有实验中，Fmoc-3F-Phe的水凝胶剂浓度保持在5 mM的低浓度，在此浓度下没有抗菌活性，尽管它本身似乎在非常高的浓度下具有抗菌性能(附加文件)1:图S2及表S5) [22］．然而，可以肯定的是，从Gel-EOs中观察到的两种油的ZOI仅从EOs中获得，因为Fmoc-3F-Phe溶液本身在这种低浓度下不显示任何抗菌性能(附加文件)1:图S3和表S6)。

因此，对于生长缓慢的细菌，使用水凝胶具有理想的使用情况，其中凝胶-EOs的缓释机制允许延长对细菌的效力。因为,废话为生长缓慢的细菌，在35℃时加倍时间为120分钟[23与…相比电子商务(37°C下25分钟[24]),PH值(37摄氏度下28分钟[25])和毫升(30°C下30分钟[26])，从以上结果可以推测，对于这两种油，Gel-EOs在较长的时间点表现出更好的效果。如果花椒属植物凝胶- eos的ZOI即使在22小时后仍持续存在，而直接使用油时ZOI已消失。对于樟脑，凝胶- eos在22 h时显示出清晰的ZOI，而直接使用的油则没有显示出任何ZOI。因此，很可能当油直接使用时，升华缓慢花椒属植物完全升华的樟脑油不允许它有效地对抗缓慢生长的细菌，如废话．这些油从水凝胶的缓释机制，因此有利于有效的活性对抗废话细菌甚至延长时间14-22小时毫升，樟脑凝胶- eos对存在明显ZOI的细菌显示出一定的活性，而直接使用则没有显示出任何活性。这表明，樟脑油应该是有效的对抗毫升而且废话细菌，但是油的升华不允许油对这些细菌起作用。在水凝胶中直接捕获油和缓释机制允许油对抗这些细菌。看来这种油实际上是无效的电子商务或PH值无论如何都是增长。

综上所述，樟脑油的挥发性似乎在过去从未真正得到解决，因此，可能是樟脑油的挥发性和升华性导致以前的实验报告差异很大，并给出不一致的结果。这种挥发油包封在水凝胶中，因此使其表现出抗菌作用废话而且毫升从而展示了低分子量水凝胶剂(如Fmoc-3F-Phe)封装挥发油的应用，从而通过控制释放系统中的油来增强其抗菌性能。此外，抗菌EOs的封装似乎特别适合于治疗缓慢生长的细菌，如废话在美国，这种油的封装使它能够在较长时间内保持效力，以对抗在接触后会造成更大伤害的细菌。

所有的工作都是用实验室菌株完成的。用临床菌株所做的实验将显示该油在治疗临床相关细菌方面的应用。然而，由于这项工作是在低收入国家尼泊尔进行的，临床和病理细菌的研究由于不可获得而不可行。此外，上述结果表明，精油具有较好的延缓生长的效果废话在美国，未来的工作需要进行，以测试油对各种缓慢生长的细菌的功效。

支持本文结论的数据集包含在文章和附加文件中。

流明瓦:

低分子量

Fmoc-phe:

Fluorenylmethoxycarbonyl-phenylalanine

气相:

气相色谱-质谱

ZOI:

抑制区

DMSO溶液:

二甲亚砜

H₂所以₄：

硫酸

贝索₄：

硫酸钡

作者要感谢RIBB成员Prajwal Rajbhandari, Mitesh Shrestha, Ashish Bhusal在整个项目中的持续支持和指导。我们要感谢Sunita Pandey和Janardhan Lammichhane(加德满都大学)的支持。我们要特别感谢世界科学院(TWAS)， Max Paoli博士(TWAS项目协调员)，Payal Patel女士(TWAS研究资助官员)提供的资金，使这个项目成为可能。

该项目由世界科学院(TWAS)资助;批准号17-492 RG/CHE/ AS_G-FR3240297726。

作者及隶属关系

1. 生物科学和生物技术研究所(RIBB)，尼泊尔加德满都

   Nasla Shakya和Annada Rajbhandary

2. 三钱德拉多校区，杜巴马加，加德满都，尼泊尔

   S. Budha Chettri和Susan Joshi

贡献

概念和总体设计由AR完成，NS完成了大部分微生物学工作。精油的分离和分析由SBC完成，实验设计和SJ的项目监督。所有作者都阅读并批准了最终的手稿。

相应的作者

对应到Annada Rajbhandary．

伦理批准并同意参与

不适用。

发表同意书

不适用。

相互竞争的利益

两位作者宣称他们之间没有利益冲突。

出版商的注意

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