《Journal of Pharmaceutical Sciences》：Cinnamon oil-driven lipid nanocarrier system for topical miconazole delivery: QbD-based development and characterization
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脂质基纳米载体结合米康唑与肉桂精油开发新型纳米乳凝胶，通过QbD方法优化制剂配方，纳米乳凝胶粒径222.7nm，6小时累计释放86.46%，物理化学性质稳定，显著增强对念珠菌的抗真菌活性。
Sarah I. Bukhari | Rama Kharsa | Munirah Al Otaibi | Shahad Al Anazi | Fatimah Alsaleh | Entedar Aldosari | Rehab A. Alshammari | Tamer M. Shehata | Heba S. Elsewedy
沙特阿拉伯利雅得国王沙特大学药学院药剂学系，邮编11451
摘要
基于脂质的纳米载体通过增强药物递送和协同效应，为局部抗真菌治疗提供了一种有前景的方法。因此，本研究计划采用质量源于设计（Quality by Design, QbD）的方法，开发一种含有抗真菌药物和天然成分的纳米脂质基质。我们制备了几种含有天然肉桂精油（Cinnamon Essential Oil, CEO）和咪康唑（Miconazole, MCZ）的纳米乳液（Nanoemulsions, NEs），并优化了最佳配方，以将其整合到凝胶基质中，形成局部纳米乳剂（Nanoemulgel, NEG）系统。据我们所知，这是首次利用质量源于设计方法开发同时负载MCZ和CEO的纳米脂质基质的研究。优化标准基于最小粒径和最大的体外释放百分比。对NEG进行了多种参数的表征，以验证其均匀性和适用于局部递送的特性。此外，还进行了6小时内的体外释放实验、动力学建模和稳定性分析，以确认释放行为和机制以及制剂的物理和化学稳定性。最后，通过抗真菌活性测定检查了CEO和MCZ组合作为抗真菌剂的有效性，以及NEG作为纳米载体的适用性。成功制备了具有理想纳米尺寸（222.7 nm）和高体外释放率（86.46%）的优化MCZ负载纳米乳液，并将其整合到预配好的凝胶基质中，形成了MCZ负载的NEG。该制剂表现出良好的理化性质，包括pH值（5.9）、粘度（11650 cP）、涂抹性（50.7 mm）、挤出性（89.3 g/cm2）和药物含量（99.1%）。它在6小时内显著延长了药物释放时间（54.5%），并在两种不同条件（室温和冰箱）下储存6个月后仍保持稳定性。结果表明，MCZ负载的NEG显著增强了对抗白色念珠菌（Candida albicans）的抗真菌效果，表明NEG为局部抗真菌治疗提供了一个协同作用的平台。
引言
全球医疗系统面临着严重的真菌感染问题，尤其是表面真菌病，这是最常见的皮肤病之一。这些感染通常由酵母或霉菌引起，导致多种疾病，如念珠菌病。念珠菌病主要由白色念珠菌（Candida albicans）引起。这些真菌通常存在于皮肤、口腔、胃肠道和泌尿生殖道中，作为正常菌群存在。然而，在某些情况下，如免疫系统抑制、激素失衡或抗生素滥用时，它们可能变得致病。念珠菌属真菌可能是分离出的表面真菌病原体中的重要组成部分。念珠菌病被认为是一个严重的临床问题，每年有数万例报告。念珠菌病的患病率因研究设计、地理区域、宿主人群和诊断方法的不同而大相径庭。这些数据突显了安全、高效局部抗真菌制剂的需求，同时也强调了能够提高局部疗效并减少全身副作用的递送系统的重要性。尽管已有几种传统的局部MCZ制剂被有效使用，但仍存在一些局限性，如药物释放量有限、可能引起局部刺激以及需要频繁涂抹。此外，市场上大多数抗真菌产品仅含有药物成分，没有与可能产生协同作用的天然化合物结合。此外，由于长期不当使用，传统抗真菌剂逐渐产生了抗药性，这成为治疗真菌感染的一个主要问题。因此，迫切需要更好的治疗策略。
局部药物递送是治疗局部皮肤感染的理想途径，因为它可以方便地直接将药物递送到作用部位，同时减少全身副作用。与其他给药方式相比，这种方法的优势在于能够避免首过代谢。然而，传统的局部制剂（如软膏、乳霜和凝胶）常常存在药物溶解度低、渗透性有限和稳定性问题，这些都会影响制剂的治疗效果。因此，开发先进的局部药物递送方法对于克服这些限制至关重要。
纳米技术涉及在纳米尺度上对材料的操控，从而产生了多种纳米载体。研究表明，这些纳米载体能够显著提高药物在多个部位的递送效果，尤其是在局部递送方面。多项研究探索了纳米载体在递送抗炎剂、镇痛剂、抗癌剂、抗精神病剂、抗菌剂和抗真菌剂等方面的效率。基于脂质的纳米载体因其能够改善药物的溶解度、渗透性和稳定性而受到广泛关注。它们的多功能性和增强药物疗效的能力使其成为开发新治疗策略的强大平台。这些纳米载体包括纳米乳液和纳米乳剂等系统，能够提高药物的稳定性并增强其溶解度，无论药物是亲水性的还是亲脂性的。多种抗真菌剂已被纳入这些纳米载体中，并显示出显著的治疗效果提升，例如咪康唑（MCZ）。MCZ属于咪唑类抗真菌剂，对多种念珠菌具有广谱活性。其作用机制是通过抑制羊毛甾醇14-α-脱甲基酶，从而影响真菌细胞膜的完整性。此外，它还能抑制麦角甾醇和过氧化物酶的合成，导致细胞死亡。然而，由于其水溶性低和生物利用度低，需要开发基于纳米技术的递送系统。此前已有研究将MCZ纳入脂质体、固体脂质纳米颗粒、纳米乳液和纳米乳剂中，均显示出良好的局部递送效果。此外，许多天然产物（如精油）因其安全性和有效性而被用于治疗真菌感染。肉桂精油（CEO）是从肉桂属植物（Cinnamomum）的树皮或叶子中提取的精油，具有抗氧化、抗炎、抗菌和抗真菌作用。其对白色念珠菌的抗真菌效果主要归功于其中的活性成分，如肉桂醛、芳樟醇和丁香酚。与其他精油相比，CEO在较低浓度下就表现出抗真菌效果，且不会引起皮肤刺激。结合多种具有抗真菌效果的药物被称为联合疗法，这是一种扩大局部应用潜力并减少副作用的有前景的方法。
为了更好地开发纳米制剂，可以采用实验设计（Design of Experiments, DOE）方法。这是一种统计和系统化的方法，用于了解不同变量对药品关键质量属性的影响。它允许研究多个变量及其相互作用，以获得更优化的制剂并提高重现性。
尽管先前的研究已经探讨了MCZ和CEO负载在多种纳米载体中的抗真菌活性，但据我们所知，尚未有研究同时研究它们的组合效果。因此，本研究的新颖之处可能在于其综合配方策略。以往的研究采用了基于纳米技术的先进技术来提高MCZ在局部制剂中的渗透性和疗效，但这些研究通常仅使用油相作为脂质介质，而没有研究其对治疗效果的影响。此外，早期研究可能缺乏优化过程，无法检测物质的关键属性及其对研究结果的影响。
本研究旨在制备和表征用于局部递送MCZ的脂质纳米载体，并结合CEO。为了确保制剂的质量，采用了质量源于设计（QbD）方法。最终，评估了所开发制剂的抗真菌效果，以验证MCZ和CEO的协同抗真菌作用。
材料
MCZ购自Sigma-Aldrich公司（圣路易斯，密苏里州）。CEO购自NOW? Essential Oils（NOW Foods，布卢明代尔，伊利诺伊州）。作为表面活性剂的Tween 80购自Alpha Chemika公司（孟买，印度）。作为辅助表面活性剂的二乙二醇单乙醚（Transcutol? P）购自Gattefosse SAS公司（法国圣普里斯）。作为凝胶剂的羧甲基纤维素钠（NaCMC）购自Sigma-Aldrich公司（圣路易斯，密苏里州）。
响应面分析
采用中心复合设计确定了十种NE制剂的独立变量用量，如表2所示。模型F值分别为615.54和918.5，表明模型具有显著性。模型项A和B的P值均小于0.0001，表明它们具有显著性。关于拟合度，发现（A）和（B）的拟合度分别为3.03和0.2278，不具有显著性。
结论
本研究成功应用了质量源于设计（QbD）方法，开发并优化了用于咪康唑局部递送的纳米乳液。肉桂精油被用于纳米乳液的制备，增强了制剂的抗真菌活性。为了实现更高效的局部应用，将优化后的配方整合到凝胶基质中，形成了纳米乳剂系统。表征研究证实了该制剂的适用性和物理稳定性。
资助
本研究由沙特阿拉伯国王费萨尔大学研究生院和科学研究部资助，资助编号为KFU252953。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
本研究得到了沙特阿拉伯国王费萨尔大学研究生院和科学研究部的支持[资助编号KFU252953]。作者还衷心感谢AlMaarefa大学（利雅得，沙特阿拉伯）的支持。
