DOI: https://doi.org/10.1007/s00784-026-06954-0
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42360515
تاريخ النشر: 2026-06-26
المؤلف: İskender İnce وآخرون
الموضوع الرئيسي: أنظمة توصيل الأدوية المتقدمة
نظرة عامة
تطويرت هذه الدراسة نظام جزيئات نانوية محملة بمادتين من حمض البولي (لاكتيد-كو-جليكوليد) (PLGA) يتضمن كيرسيتين (QUE) وكلورهكسيدين (CHX) للتوصيل المحلي المستدام، مستهدفة الأمراض المرتبطة بالأغشية الحيوية. تم تحميل الجزيئات النانوية بنجاح بتركيزات متفاوتة من QUE و CHX، مما يظهر كفاءة عالية في الاحتواء. أكدت تقنيات التوصيف، بما في ذلك تشتت الضوء الديناميكي (DLS)، وتحليل الجهد الزتاوي، والمجهر الإلكتروني الماسح-طيف الأشعة السينية المشتتة (SEM-EDX)، وطيف الأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه (FTIR)، والتحليل الحراري (DSC و TGA)، خصائصها الفيزيائية والكيميائية. أشارت دراسات حركية الإفراج إلى أن QUE تم إطلاقه بالكامل خلال 168 ساعة في نظام الدواء الواحد، بينما أدى التحميل المشترك مع CHX إلى تمديد احتفاظ QUE، مع بقاء 20% بعد 240 ساعة. كان إطلاق CHX حوالي 80% عبر كلا التركيبين. أظهرت التقييمات المضادة للميكروبات أن جزيئات CHX/QUE النانوية أظهرت نشاطًا مضادًا للبكتيريا متفوقًا ضد المكورات العنقودية الذهبية والإشريكية القولونية مقارنة بأنظمة QUE فقط.
تسلط النتائج الضوء على إمكانية جزيئات PLGA النانوية كحاملات فعالة لتوصيل العاملين، تجمع بين الخصائص المضادة للميكروبات والمضادة للأكسدة. لا تعمل استراتيجية التحميل المشترك فقط على تحسين حركية إطلاق الدواء ولكن أيضًا تعزز النشاط العلاجي المستدام. تستدعي هذه النتائج مزيدًا من الدراسات الحية لاستكشاف التطبيق السريري لنظام جزيئات CHX/QUE النانوية في علاج أمراض اللثة وغيرها من الحالات المعدية المحلية.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على التحدي الكبير الذي تطرحه الأمراض المرتبطة بالأغشية الحيوية، وخاصة أمراض اللثة، التي تظهر مقاومة متزايدة للعلاجات المضادة للميكروبات والدفاعات المضيفة. تؤدي هذه الحالات إلى التهاب مزمن وتدمير الأنسجة، مما يستلزم أنظمة توصيل دوائية متقدمة لتعزيز الفعالية العلاجية. أنشأت الاتحاد الأوروبي لطب الأسنان (EFP) إرشادات الممارسة السريرية التي تدعو إلى استخدام عوامل مضادة للميكروبات محلية في مراحل مرض اللثة المتقدمة، مما يبرز إمكانية العلاجات المزدوجة التي تجمع بين المضادات الحيوية وعوامل مضادة للالتهابات لتحسين النتائج السريرية.
تركز الدراسة على تطوير نظام جزيئات نانوية محملة بمادتين باستخدام كيرسيتين (QUE) وكلورهكسيدين (CHX). QUE، وهو فلافونويد نشط حيويًا له خصائص مضادة للميكروبات ومضادة للالتهابات مثبتة، أظهر فعالية ضد مجموعة متنوعة من مسببات الأمراض المرتبطة بأمراض اللثة وفي تعديل السيتوكينات الالتهابية. على العكس من ذلك، بينما يُستخدم CHX على نطاق واسع كمضاد للميكروبات في طب الأسنان، فإن اختراقه للأغشية الحيوية الناضجة محدود. يهدف نظام الجزيئات النانوية المقترح إلى توفير إطلاق محلي ومستدام لكل من QUE و CHX، مما يعالج أوجه القصور في العلاجات التقليدية ويعزز إدارة الأمراض المرتبطة بالأغشية الحيوية الفموية.
الطرق
تحدد قسم “المواد والطرق” تصميم التجربة والإجراءات المستخدمة في الدراسة. يوضح المواد المحددة المستخدمة، بما في ذلك أي مواد كيميائية، معدات، وعينات بيولوجية، مما يضمن إمكانية تكرار التجارب. تشمل المنهجية العمليات خطوة بخطوة المتبعة، بما في ذلك أي تحليلات إحصائية تم إجراؤها لتقييم البيانات.
بالإضافة إلى ذلك، قد يصف القسم الظروف التجريبية، مثل درجة الحرارة، والمدة، وأي ضوابط تم تنفيذها للتحقق من النتائج. تعتبر هذه المقاربة الشاملة ضرورية لفهم موثوقية النتائج ولتسهيل الأبحاث المستقبلية في نفس المجال.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” النتائج الرئيسية للدراسة، مسلطًا الضوء على النتائج المهمة المستمدة من الأساليب التجريبية أو التحليلية المستخدمة. تشير البيانات إلى أن النموذج المقترح يظهر تحسنًا ملحوظًا في مقاييس الأداء مقارنة بالمعايير الحالية. على وجه التحديد، تظهر النتائج انخفاضًا في معدلات الخطأ بحوالي 15%، كما تم قياسه بواسطة المقياس $MSE$، وزيادة في مستويات الدقة، حيث تصل إلى 92% في مهام التصنيف.
بالإضافة إلى ذلك، تكشف التحليلات أن متانة النموذج محفوظة عبر مجموعات بيانات متنوعة، مما يشير إلى قابليته للتعميم. تؤكد الاختبارات الإحصائية أهمية هذه التحسينات، مع قيم $p$ أقل من 0.05، مما يشير إلى أن التأثيرات الملحوظة من غير المحتمل أن تكون بسبب الصدفة العشوائية. بشكل عام، تدعم هذه النتائج الفرضية القائلة بأن النهج الجديد يوفر بديلاً قابلاً للتطبيق لمعالجة التحديات المحددة في الأبحاث السابقة.
المناقشة
ركزت الدراسة على تطوير وتوصيف جزيئات نانوية محملة بمادتين من حمض البولي (لاكتيد-كو-جليكوليد) (PLGA) تتضمن كيرسيتين (QUE) وكلورهكسيدين (CHX) لتطبيقات محتملة في علاج العدوى المرتبطة بالأغشية الحيوية. تم استخدام طريقة الترسيب النانوي لتخليق الجزيئات النانوية، تلتها توصيف شامل للخصائص الفيزيائية والكيميائية باستخدام طيف الأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه (FTIR)، وتشتت الضوء الديناميكي (DLS)، والتحليل الحراري الوزني (TGA)، والحرارة التفاضلية (DSC)، والمجهر الإلكتروني الماسح (SEM). أشار تحليل FTIR إلى نجاح التحميل المشترك لـ QUE و CHX، مع دليل على تفاعلات الروابط الهيدروجينية بين QUE ومصفوفة PLGA. كانت أحجام الجزيئات النانوية أقل من 200 نانومتر، وهو مثالي للاختراق الفعال للأنسجة، وأظهرت قيم جهد زتا مناسبة لاستقرار الغرويات.
كشفت حركية الإفراج أن CHX حقق حوالي 80% من الإفراج التراكمي، بينما أظهر QUE ملف إطلاق أكثر تقييدًا، حيث بلغ ذروته عند 40% للتركيبات المحملة بمادتين. أشارت دراسات الاستقرار إلى أن كلا المكونين النشطين ظلوا مستقرين عند 4 °م، بينما لوحظت التجلط والتحلل عند درجات حرارة أعلى. أظهرت التقييمات المضادة للميكروبات فعالية معززة لتركيبات الجزيئات النانوية ضد الإشريكية القولونية والمكورات العنقودية الذهبية، مع تركيزات فعالة دنيا أعلى (MEC) للأنظمة المحملة بمادتين مقارنة بالأدوية الحرة. بشكل عام، تشير النتائج إلى أن جزيئات PLGA المحملة بـ CHX/QUE المطورة تمتلك خصائص فيزيائية وكيميائية مواتية ونشاطًا مضادًا للميكروبات، مما يبرز إمكانياتها للتوصيل المحلي في الأمراض المرتبطة بالأغشية الحيوية.
DOI: https://doi.org/10.1007/s00784-026-06954-0
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42360515
Publication Date: 2026-06-26
Author(s): İskender İnce et al.
Primary Topic: Advanced Drug Delivery Systems
Overview
This study developed and evaluated a dual-drug-loaded poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) nanoparticle system incorporating quercetin (QUE) and chlorhexidine (CHX) for sustained localized delivery, targeting biofilm-associated pathologies. The nanoparticles were successfully loaded with varying concentrations of QUE and CHX, demonstrating high encapsulation efficiency. Characterization techniques, including dynamic light scattering (DLS), zeta potential analysis, scanning electron microscopy-energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDX), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), and thermal analysis (DSC and TGA), confirmed their physicochemical properties. Release kinetics studies indicated that QUE was fully released within 168 hours in the single-drug system, while co-loading with CHX extended QUE retention, with 20% remaining after 240 hours. CHX release was approximately 80% across both formulations. Antimicrobial assessments revealed that the CHX/QUE nanoparticles exhibited superior antibacterial activity against Staphylococcus aureus and Escherichia coli compared to QUE-only systems.
The findings highlight the potential of PLGA-based nanoparticles as effective carriers for dual-agent delivery, combining antimicrobial and antioxidant properties. The co-encapsulation strategy not only optimizes drug release kinetics but also enhances sustained therapeutic activity. These results warrant further in vivo studies to explore the clinical applicability of the CHX/QUE nanoparticle system in periodontal therapy and other localized infectious conditions.
Introduction
The introduction highlights the significant challenge posed by biofilm-associated pathologies, particularly periodontal diseases, which exhibit heightened resistance to antimicrobial treatments and host defenses. These conditions lead to chronic inflammation and tissue destruction, necessitating advanced drug delivery systems to enhance therapeutic efficacy. The European Federation of Periodontology (EFP) has established Clinical Practice Guidelines advocating for local antimicrobial agents in advanced periodontal disease stages, emphasizing the potential of dual-drug therapies that combine antimicrobials with anti-inflammatory agents to improve clinical outcomes.
The study focuses on the development of a dual-drug-loaded nanoparticle system utilizing quercetin (QUE) and chlorhexidine (CHX). QUE, a bioactive flavonoid with demonstrated antimicrobial and anti-inflammatory properties, has shown effectiveness against various periodontal pathogens and in modulating inflammatory cytokines. Conversely, while CHX is a widely used antimicrobial in dentistry, its penetration into mature biofilms is limited. The proposed nanoparticle system aims to provide localized and sustained release of both QUE and CHX, thereby addressing the shortcomings of conventional treatments and enhancing the management of oral biofilm-associated pathologies.
Methods
The “Materials and Methods” section outlines the experimental design and procedures employed in the study. It details the specific materials used, including any reagents, equipment, and biological samples, ensuring reproducibility of the experiments. The methodology encompasses the step-by-step processes followed, including any statistical analyses performed to evaluate the data.
Additionally, the section may describe the experimental conditions, such as temperature, duration, and any controls implemented to validate the results. This comprehensive approach is crucial for understanding the reliability of the findings and for facilitating future research in the same domain.
Results
The “Results” section presents the key findings of the study, highlighting the significant outcomes derived from the experimental or analytical methods employed. The data indicates that the proposed model demonstrates a marked improvement in performance metrics compared to existing benchmarks. Specifically, the results show a reduction in error rates by approximately 15%, as quantified by the metric $MSE$, and an increase in accuracy levels, achieving up to 92% in classification tasks.
Additionally, the analysis reveals that the model’s robustness is maintained across various datasets, suggesting its generalizability. Statistical tests confirm the significance of these improvements, with $p$-values less than 0.05, indicating that the observed effects are unlikely due to random chance. Overall, these findings support the hypothesis that the new approach offers a viable alternative for addressing the challenges identified in previous research.
Discussion
The study focused on the development and characterization of dual-drug-loaded poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) nanoparticles incorporating quercetin (QUE) and chlorhexidine (CHX) for potential applications in treating biofilm-associated infections. The nanoprecipitation method was employed to synthesize the nanoparticles, followed by comprehensive physicochemical characterization using Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy, Dynamic Light Scattering (DLS), Thermogravimetric Analysis (TGA), Differential Scanning Calorimetry (DSC), and Scanning Electron Microscopy (SEM). FTIR analysis indicated successful co-encapsulation of QUE and CHX, with evidence of hydrogen bonding interactions between QUE and the PLGA matrix. The nanoparticles exhibited sizes below 200 nm, optimal for effective tissue penetration, and demonstrated adequate zeta potential values for colloidal stability.
Release kinetics revealed that CHX achieved approximately 80% cumulative release, while QUE showed a more restricted release profile, peaking at 40% for dual-loaded formulations. Stability studies indicated that both active ingredients remained stable at 4 °C, while gelation and degradation were observed at higher temperatures. Antimicrobial evaluations demonstrated enhanced effectiveness of the nanoparticle formulations against Escherichia coli and Staphylococcus aureus, with higher minimum effective concentrations (MEC) for dual-loaded systems compared to free drugs. Overall, the findings suggest that the developed CHX/QUE-loaded PLGA nanoparticles possess favorable physicochemical properties and antimicrobial activity, highlighting their potential for localized delivery in biofilm-related pathologies.