| Abstract | Rezistencija mikroorganizama na antimikrobne lijekove danas je vrlo raširen problem koji dovodi do primjene većih doza lijekova i posljedično veće toksičnosti, neuspješnog liječenja i duljeg zadržavanja u bolnici te, na kraju, povećanog mortaliteta. Stoga se sve više istražuju terapijski nanosustavi nespecifičnog antimikrobnog djelovanja, na koje patogeni ne mogu razviti rezistenciju. Cilj ovog rada bio je ispitati antimikrobnu aktivnost lecitinsko-kitozanskih nanočestica s melatoninom na bakteriju S. aureus ATCC 29213. Kitozan kao polimer izbora ima antimikrobni učinak na široki spektar mikroorganizama, temeljen na nekoliko različitih mehanizama (elektrostatska interakcija s površinom mikroba, vezanje oligomera na DNK, keliranje metala) koji osiguravaju učinak bez mogućnosti razvoja rezistencije. Antimikrobni učinak melatonina pripisuje se njegovom svojstvu vezanja intracelularnih supstrata kao što su slobodno željezo i masne kiseline. Lecitinsko-kitozanske nanočestice s melatoninom pripravljene su ionotropnim geliranjem kitozana i lecitina. U pripravi nanočestica korištena su četiri tipa kitozana koja se međusobno razlikuju po molekulskoj masi (50-150 kDa ili 150-400 kDa) i/ili stupnju deacetilacije (75-90 % ili > 90 %). Srednji promjer i zeta-potencijal nanočestica kretali su se u rasponu od 239,0 do 297,4 nm, odnosno od 23,0 do 31,4 mV. Sadržaj melatonina iznosio je do 5,6 %. Lecitinsko-kitozanske nanočestice s melatoninom nisu inhibirale rast bakterije S. aureus pri koncentraciji kitozana u rasponu od 0,0977 μg/ml do 50 μg/ml. Najveće koncentracije melatonina u suspenzijama nanočestica pri određivanju antimikrobnog učinka bile su u rasponu od 53,2 do 62,3 μg/ml.Otopine kitozana inhibirale su rast bakterije S. aureus pri koncentracijama značajno većim od 50 μg/ml (0,625 mg/ml za otopinu kitozana molekulske mase 50-150 kDa i stupnja deacetilacije 75-90%; 1,25 mg/ml za otopine kitozana molekulske mase 50-150 kDa i stupnja deacetilacije 90% te kitozana molekulske mase 150-400 kDa i stupnja deacetilacije 75-90% ili 90%). Lecitinsko-kitozanske nanočestice pripravljene su metodom ionotropnog geliranja u vrlo razrijeđenim sustavima. Stoga su koncentracije kitozana (100 μg/ml) i melatonina (106,3 do 124,5 μg/ml) u suspenzijama nanočestica bile relativno male. Daljnja procjena terapijskog potencijala nanosustava uključivat će liofilizaciju nanočestica i naknadno resuspendiranje u manjem volumenu čime će se osigurati veća početna koncentracija kitozana i melatonina u sustavu. |
| Abstract (english) | Antimicrobial resistance is currently widespread problem resulting in administration of higher doses of drugs, addition of treatments with higher toxicity, longer hospital stays, and increased mortality. Therefore, drug delivery nanosystems with non-specific antimicrobial activity are rapidly gaining attention of scientific community, as they reduce the chance for antimicrobial resistance development.The aim of this work was to investigate the antimicrobial activity of melatonin-loaded lecithin/chitosan nanoparticles against S. aureus ATCC 29213. Chitosan as a polymer of choice shows antimicrobial activity against wide spectar of microorganisms, based on several different mechanisms (i.e. electrostatic interaction with microbial surface, oligomers DNA binding, metal chelating effect), preventing resistance development. Melatonin reduces lipid levels in microorganisms, and has a high metal binding capacity resulting in antimicrobial activity.Melatonin-loaded lecithin/chitosan nanoparticles were prepared by ionotropic gelation of lecithin and chitosan. Four types of chitosan used differed in molecular weight (50-150 kDa or 150-400 kDa) and/or deacetylation degree (75-90 % or > 90 %). Mean diameter and zeta potential of nanoparticles ranged between 239.0 and 297,4 nm and 23.0 and 31.4 mV, respectively. Melatonin loadings were up to 5.6%. Melatonin-loaded lecithin/chitosan nanoparticles did not inhibit S. aureus growth at chitosan concentration ranging from 0.0977 μg/ml to 50 μg/ml. The highest melatonin concentrations in the nanoparticle suspensions ranged between 53.2 and 62.3 μg/ml. Chitosan solutions inhibited S. aureus growth at chitosan concentrations that were signifficantly higher than 50 μg/ml (0.625 mg/ml for solution of chitosan with molecular weight of 50-150 kDa and deacetylation degree of 75-90%; 1.25 mg/ml for solution of chitosan with molecular weight of 50-150 kDa and deacetylation degree 90% and solution of chitosan with molecular weight of 150-400 kDa and deacetylation degree of 75-90% or 90%). Lecithin/chitosan nanoparticles were prepared by ionotropic gelation of lecithin and chitosan in very diluted systems. Thus, chitosan (100 μg/ml) and melatonin concentrations (106.3 to 124.5 μg/ml) in nanoparticle suspensions were rather low. Further assessment of therapeutic potential of nanosystem will include nanosuspension lyophilisation and resuspension in lower volume of suspending medium to obtain systems with higher chitosan and melatonin concentration. |
