一种简单、稳定且无毒的氟康唑纳米乳液,其中含有基于咪唑的离子液体以及醋酸根和氨基酸基阴离子

《Colloids and Surfaces B: Biointerfaces》:Simple, stable, non-toxic nanoemulsion of fluconazole containing imidazolium-based ionic liquids with acetate and amino acid-based anions

【字体: 时间:2026年02月20日 来源:Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 5.6

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  本研究利用12碳链咪唑基离子液体(含乙酸和苯丙酸根)作为表面活性剂,通过超声、Ultra-turrax及联合方法制备氟康唑纳米乳剂。结果表明,离子液体能有效稳定乳剂,超声处理产纳米级、球形颗粒且低聚分散度,包封率>84%,抗真菌活性显著(尤其是念珠菌),细胞毒性可控,生物相容性良好,适用于局部及全身给药。

  
莱蒂西亚·齐贝蒂(Letícia Zibetti)、维尼修斯·D·拉科尔特(Vinícius D. Lacorte)、米卡埃拉·费德里齐(Micaela Federizzi)、亚历山大·梅内格列洛·富恩特弗里亚(Alexandre Meneghello Fuentefria)、维克托·P·多斯桑托斯(Victor P. dos Santos)、比安卡·科斯塔·马亚-多-阿马拉尔(Bianca Costa Maia-do-Amaral)、达尼埃莱·R·诺盖拉-利布雷洛托(Daniele R. Nogueira-Librelotto)、马科斯·A·维莱蒂(Marcos A. Villetti)、卡罗琳·R·本德(Caroline R. Bender)、克拉丽莎·P·弗里佐(Clarissa P. Frizzo)
巴西圣玛丽亚联邦大学(Federal University of Santa Maria,UFSM)化学系,CEP,RS 97105-900

摘要

在这项研究中,评估了基于咪唑鎓的离子液体(ILs),这些离子液体含有12个碳原子的烷基链(C12MIM)和羧酸根阴离子(醋酸根和苯丙氨酸根),作为负载氟康唑的纳米乳液的表面活性剂。研究了使用超声波、Ultra-Turrax以及两者结合的乳化方法。结果表明,含有羧酸根阴离子的离子液体是制备稳定氟康唑乳液的有效表面活性剂。超声波是最有效的乳化方法,能够生成粒径小、分散度低且稳定性高的球形液滴。所有乳液的包封效率都很高,药物累积释放量超过84%。观察到强烈的抗真菌活性,尤其是对Candida菌株,而在生物活性浓度下细胞毒性水平仍可接受。溶血试验和HET-CAM试验证实了良好的生物相容性和低刺激性,表明其适用于局部和系统应用。

引言

氟康唑是一种属于三唑类的合成药物,用于治疗真菌感染。它对酵母菌、皮肤真菌和真菌具有广谱抗真菌活性[1]。尽管效果显著,但它也存在明显的局限性和副作用。由于溶解度较低,限制了药物制剂的制备,并影响了药物在体内的释放[1]、[2]、[3]。为了提高其疗效并减少副作用,人们探索了避免系统吸收的策略,例如改变给药途径[4]。
在这种背景下,纳米乳液作为一种有前景的递送疏水性药物的系统,因为它们能够提高活性成分的溶解度、生物利用度和稳定性,同时与皮肤相容[5]、[6]。然而,由于这些系统的热力学不稳定性,使用有效的表面活性剂对于确保其稳定性至关重要[7]。离子液体(ILs)是熔点低于100°C的有机盐,具有高热稳定性、蒸气压低和广泛的溶剂兼容性等特性[8]。基于咪唑鎓的离子液体含有长烷基链,通常被称为表面活性离子液体(SAILs),它们兼具两亲性,能够在水介质中自组装成胶束、囊泡及相关超分子聚集体[9]。重要的是,SAILs的分子结构可以合理调节,以调控亲脂性、疏水性和界面活性等物理化学参数,使其成为形成胶束和乳液的理想平台[10]。
与传统表面活性剂相比,SAILs具有可设计性的优势,同时具有广泛的溶解度和混溶性、低熔点,以及无需共表面活性剂即可形成稳定聚集体的能力[11]。最近的研究进一步表明,SAILs能够生成具有可调界面特性的复杂胶束和微乳结构,从而增强药物溶解度并实现可控释放。例如,Kaur等人(2019年)[12]报道,无需共表面活性剂制备的二烷基咪唑鎓SAIL微乳在高达120°C的温度下仍保持稳定,并且能够稳定蛋白质。Ali等人(2020年)[13]发现,基于SAIL的生物相容性微乳具有更高的药物载量和更低的细胞毒性。最近,Singh等人(2025年)[14]证明,羟乙基咪唑鎓SAIL在水中形成特殊的胶体结构,其中烷基链的长度对聚集体的紧凑性和稳定性有关键影响。
2021年,Hennemann等人(2021年)[15]研究了含有12个碳原子(C12MIMBr)和16个碳原子(C16MIMBr)烷基链以及溴离子的咪唑鎓离子液体在氟康唑乳化中的应用。研究表明,这些离子液体在乳化氟康唑方面效果显著,且所需的离子液体量较少。所有乳液在HET-CAM测试中的刺激性均较低。一些细胞系中这些离子液体在低浓度(<1%)下的细胞毒性也有报道[16]。烷基链的长度被认为对毒性有显著影响,因为它们更容易穿透细胞膜,这使得在药品中的应用变得困难或不可行[17]、[18]、[19]。
为了满足环境要求并实现可接受的毒性,研究了含有羧酸根阴离子的离子液体,因为它们具有较低的毒性、更好的生物降解性、更高的水溶性和抗菌活性[20]、[21]、[22]。一些含有氨基酸衍生物阴离子的离子液体被发现具有强抗菌活性[23]、[24]、[25]。Gindri等人(2014年)[26]表明,含有8个和10个碳原子间隔链以及苯丙氨酸根阴离子的双电荷咪唑鎓离子液体在非细胞毒性浓度下具有抗菌活性,从而证明了这些离子液体作为体内应用的潜力。
关于聚集能力,Rodríguez-Palmeiro等人(2015年)[27]得到基于咪唑鎓的离子液体与醋酸根阴离子([C12MIM][Ace])的临界聚集浓度(CAC)为1.79 mM的结果,表明它们可用于乳化。此外,Yang等人(2019年)[28]研究了含有14个碳原子烷基链以及L-丙氨酸、L-脯氨酸和L-苯丙氨酸衍生物阴离子的咪唑鎓离子液体。根据表面张力和电导率测量,作者报告的临界胶束浓度范围为1.10至5.86 mmol/L,其中含有L-苯丙氨酸的离子液体的临界胶束浓度更低。
这些发现表明,含有有机阴离子的离子液体在保持聚集行为的同时,相对于卤化物阴离子具有较低的毒性和更好的生物相容性[16]。因此,文献中广泛报道了在离子液体配方中使用有机阴离子[22]、[24]、[25]、[29]。
因此,本研究旨在开发具有有效抗真菌活性和可接受细胞毒性的稳定氟康唑乳液。为此,将评估含有12个碳原子烷基链和羧酸根阴离子(醋酸根和苯丙氨酸根)的基于咪唑鎓的离子液体作为负载氟康唑的纳米乳液的表面活性剂。此外,将采用不同的乳化方法(超声波、Ultra-Turrax以及两者的结合)来确定最稳定的系统。最后,将评估这些离子液体及其形成的乳液的抗真菌活性和细胞毒性。离子液体和氟康唑的化学结构如图1所示。

材料

1-溴十六烷、1-溴十二烷、1-甲基咪唑、AMBERLITE IRN-78离子交换树脂、L-苯丙氨酸、磷酸盐缓冲盐水(PBS)(由NaCl 82克、Na2HPO4 10.5克和NaH2PO4 3.55克组成)以及氟康唑均购自Sigma-Aldrich(美国密苏里州圣路易斯)。HPLC级丙酮和冰醋酸购自Vetec Química Fina(巴西);HPLC级乙腈、乙醚和氯仿购自Synth(巴西);乙醇、己烷和Tween 80购自Dinamica

结果与讨论

通过平均粒径和PDI(多分散度)对制备的27种乳液进行了表征,以确定羧酸根的性质、油相的浓度以及制备方法对乳液性质的影响。然后评估了在稳定性、最小粒径和最低PDI方面表现最佳的配方,考察了它们的ζ电位、粘度、释放动力学、形态、抗真菌敏感性等特性

结论

本研究证明,含有羧酸根阴离子的离子液体可用作制备稳定氟康唑乳液的有效表面活性剂。系统的物理化学和生物特性并未因阴离子的变化而显著改变,表明无论反离子类型如何,乳液都保持稳定和有效。

CRediT作者贡献声明

维克托·P·多斯桑托斯(Victor P. dos Santos):撰写——审稿与编辑、撰写——初稿、可视化、软件操作。亚历山大·梅内格列洛·富恩特弗里亚(Alexandre Meneghello Fuentefria):撰写——审稿与编辑、撰写——初稿、监督、资源协调、研究开展、资金获取、数据管理、概念构思。米卡埃拉·费德里齐(Micaela Federizzi):撰写——审稿与编辑、撰写——初稿、方法学设计、研究实施、数据分析。卡罗琳·R·本德(Caroline R. Bender):撰写——审稿与编辑、撰写——初稿、监督、软件操作,

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。
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