《Journal of Drug Delivery Science and Technology》：Boosting efficacy of natural acaricides using mesoporous nanoformulations: sustainable therapy against bee Varroatosis
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介孔二氧化硅（Mesoporous silica, MS）基粉末是一类具有高比表面积和2-50 nm孔径的材料，具有有序（Ordered Mesoporous Silica, OMS）或无序（Non-Ordered Mesoporous Silica, NOM
介孔二氧化硅（Mesoporous silica, MS）基粉末是一类具有高比表面积和2-50 nm孔径的材料，具有有序（Ordered Mesoporous Silica, OMS）或无序（Non-Ordered Mesoporous Silica, NOMS）的介观结构。MS能够在其表面吸附大量化合物，其中一些可作为释放调节剂，为活性剂的控释提供便捷且相对低成本的解决方案。尽管具有这些优势，迄今为止，仅有部分NOMS而非OMS被批准作为药品辅料，且其中仅有部分具备滞留性介观结构。近期，Sil-Sol?（SS）——一种药用级NOMS——被发现兼具高负载能力和控释潜力。本研究探讨了SS作为挥发性精油成分（Volatile Essential Oil Components, VEOCs）缓释载体的潜力。VEOCs是养蜂业用于控制世界范围内蜜蜂种群威胁——寄生螨（Varroa destructor）的一种合成杀螨剂的生态友好替代品。然而，VEOCs的快速挥发导致需要频繁施用于蜂巢，增加了劳动强度。在此，研究人员优化了SS与4种VEOCs（百里香酚（thymol）、薄荷脑（menthol）、樟脑（camphor）和桉叶油素（eucalyptol））的混合体系并进行了表征；研究表明，在所有测试温度（33°C、45°C和60°C）下，SS介孔吸附均降低了所有VEOCs的挥发速率。通过对释放数据进行阿伦尼乌斯图（Arrhenius plot）分析，结果显示TH、CA和EU（而非ME）还与SS表面发生化学相互作用，这影响了其混合体系除材料介观结构之外的滞留性能。优化后的制剂在一项试点田间研究中进行了体内应用，证明与使用基于VEOC的现有产品相比，使用SS/VEOC混合体系可减少向蜂巢给药的频率。基于SS的递送系统代表了一种可行、可扩展且符合监管要求的策略，用于提高养蜂业中基于VEOC的瓦螨控制的实用性和效率。
研究背景与意义
近年来，全球蜜蜂种群数量急剧下降，这对维持生态平衡及农业生产构成了严重威胁。其中，寄生螨（Varroa destructor）是导致西方蜜蜂（Apis mellifera）种群衰退的主要因素之一，其引发的寄生螨综合征（Parasitic Mite Syndrome, PMS）若得不到有效控制，将导致蜂群在数年内死亡。目前养蜂人控制瓦螨的手段主要包括合成杀螨剂（硬杀螨剂）和天然杀螨剂（软杀螨剂）。虽然前者高效且经济，但存在蜜蜂认知损伤、蜂产品中残留及诱导抗性等问题；后者虽环境友好且无残留，但其主要成分挥发性精油成分（VEOCs）极易受环境温度影响而快速挥发。现有的商业化VEOC产品（如Apiguard?、Thymovar?等）通常需要在夏季治疗期内多次施用以维持有效浓度，这极大地增加了养蜂人的工作负担。因此，开发一种能够克服环境温度依赖性、延长单次给药持续时间的新型药物递送系统成为迫切需求。尽管有序介孔二氧化硅（OMS）在控释方面表现优异，但由于缺乏监管批准，难以应用于实际生产。相比之下，非有序介孔二氧化硅（NOMS）中的Sil-Sol?（SS）作为一种药用级辅料，具有合规性和成本优势。本研究旨在探索SS作为VEOCs缓释载体在防治瓦螨病中的应用潜力。
关键技术方法
研究人员采用了浸渍法（Immersion method）制备SS/VEOC混合体系，并通过热重分析（TGA）和差示扫描量热法（DSC）对载药量和物理状态进行了表征。利用热重分析仪在不同温度（33°C、45°C、60°C）下进行等温释放实验，结合阿伦尼乌斯图（Arrhenius plot）分析计算活化能（Ea），以评估释放机制。此外，研究还通过气相色谱-质谱联用（GC-MS）分析了释放后的化学成分变化。在体外实验基础上，研究人员在真实的养蜂场环境中开展了试点田间研究，以验证优化配方在实际蜂巢条件下的防治效果和持效期。
研究结果
材料（Materials）
研究选用了百里香酚（TH）、薄荷脑（ME）、樟脑（CA）和桉叶油素（EU）四种VEOCs，以及FDA批准的SilSol? 6035（SS）作为载体基质。
浸渍法（Immersion method）
初步测试表明，200 mg SilSol?粉末在乙醇溶液中对四种VEOCs均表现出高负载能力，为后续缓释体系的构建提供了基础数据。
结果（Results）
体外释放实验数据显示，SS的介孔吸附作用显著降低了所有四种VEOCs在所有测试温度下的挥发速率。通过Arrhenius图分析发现，TH、CA和EU的释放活化能（Ea）高于纯品，表明它们与SS表面发生了特定的化学相互作用（除物理吸附外），这种相互作用增强了材料对这三种成分的滞留能力；而ME的Ea与纯品相似，表明其主要依赖物理吸附。田间试验结果表明，与传统的商业凝胶或片剂制剂相比，SS/VEOC混合制剂在蜂巢内的有效持续时间更长，允许养蜂人以更低的频率进行给药，同时维持了对瓦螨的有效控制水平。
讨论与结论
讨论（Discussion）
本研究深入揭示了VEOCs与硅胶介孔粉末之间的相互作用机制。研究人员指出，选择SS作为载体不仅考虑了其物理吸附能力，还关注了其作为药用辅料的监管合规性（符合USP和FCC标准），这对于技术从实验室向田间转化至关重要。研究发现，除了材料的介孔结构外，VEOC分子与二氧化硅表面的化学相互作用（如氢键或极性相互作用）也是决定其缓释性能的关键因素。这一发现解释了为何某些NOMS在特定条件下能表现出优于或接近OMS的滞留性能。
结论（Conclusions）
该研究为介孔二氧化硅与挥发性化合物之间的相互作用机制提供了新的见解，并强调了VEOC/SilSol?基配方作为管理Varroa destructor侵扰的可持续有效替代方案的潜力。从制造角度看，这些混合物具有工艺简单、成本低廉的优势；从应用角度看，它们能够显著减少养蜂人在夏季治疗期间的操作频次。由于SS已获得FDA批准，这些配方在未来申请市场批准时具有显著的监管优势，为开发下一代环境友好型蜂药铺平了道路。
