DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-024-84571-1
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39747620
تاريخ النشر: 2025-01-02
المؤلف: Yiwen Hao وآخرون
الموضوع الرئيسي: أبحاث الزنجبيل وعائلة الزنجبيلية
نظرة عامة
تبحث الدراسة في إمكانيات زيت الزنجبيل الأساسي المجفف (DGEO)، المستخرج من جذور *Zingiber officinale* Rosc، كمكون طبيعي في مستحضرات التجميل، وخاصة لخصائصه المضادة للبكتيريا ومكافحة الشيخوخة. تظهر الدراسة أن DGEO يثبط بشكل فعال *Staphylococcus aureus* و *Propionibacterium acnes*، بينما يؤخر أيضًا شيخوخة الجلد في الفئران عن طريق تقليل التعبير عن عامل نخر الورم ألفا (TNF-α) وإنتاج ميتالوبروتيناز مصفوفة-1 (MMP-1). ومع ذلك، فإن تقلب DGEO يحد من تطبيقه، مما دفع الباحثين إلى تعزيز استقراره عن طريق تشكيل معقد إدماج DGEO مع β-cyclodextrin (β-CD) لتكوين معقد إدماج DGEO-β-CD (IC).
لتوسيع تطبيق DGEO، تستخدم الدراسة تقنية النانو لصنع قناع وجه من الألياف النانوية من DGEO-β-CD-IC. يظهر القناع الناتج استقرارًا حراريًا محسّنًا ومعدل تدهور أبطأ مقارنة بمزيج مادي من المكونات. الألياف النانوية، التي تتراوح أقطارها من 90 إلى 110 نانومتر، تظهر توزيعًا موحدًا وسطحًا ناعمًا، مما يساهم في قابلية جيدة للامتصاص وفعالية الترطيب، مما يزيد من محتوى الماء في الجلد بمعدل متوسط قدره 47.82%. تشير تقييمات السلامة إلى أن قناع الوجه لطيف وآمن للاستخدام. بشكل عام، تشير النتائج إلى أن DGEO، عند استقراره وصياغته في قناع من الألياف النانوية، يحمل وعدًا كبيرًا للتطبيقات التجميلية، مما يعزز استخدام المستخلصات العشبية في منتجات العناية بالبشرة ويسلط الضوء على الإمكانية للاستخدام عالي القيمة لـ DGEO في صناعة مستحضرات التجميل.
طرق
في هذا القسم، يوضح المؤلفون المواد والمواد الكيميائية المستخدمة في بحثهم، والتي كانت جميعها من الدرجة التحليلية وتم استخدامها دون مزيد من التنقية. تشمل المواد الرئيسية حمض الستريك أحادي الهيدرات، سترات الصوديوم ثنائي الهيدرات، وβ-cyclodextrin (β-CD)، المأخوذة من شركة Chengdu Colon Chemical Co.، LTD. بالإضافة إلى ذلك، تم الحصول على السليلوز من شركة Shanghai Yien Chemical Technology Co.، LTD.، بينما تم شراء مجموعة متنوعة من الفحوصات البيوكيميائية والركائز مثل DPPH، ABTS، التيروزيناز، L-التيروزين، الأربيون، وحمض L-ascorbic من شركة Shanghai Maclin Biochemical Technology Co.، LTD. تشمل المواد الأخرى D-galactose من شركة Chengdu Cloma Biotechnology Co.، LTD.، ومجموعة الكشف عن تركيز البروتين BCA من شركة Langeco Technology Co.، LTD.
علاوة على ذلك، يذكر القسم الحصول على مجموعات اختبار TNF-α وMMP1 من شركة Wuhan Eliret Biotechnology Co.، LTD.، بالإضافة إلى بولي فينيل الكحول 1788 وحمض الهيالورونيك من شركة Chengdu Maclin Biotechnology Co.، LTD. استخدم المؤلفون أيضًا دم الأغنام الطازج المعقم والمفكك من شركة Beijing solarbio science & technology Co.، LTD.، وكريم إزالة الشعر المتاح تجاريًا، كريم إزالة الشعر Vitin، المأخوذ من صيدلية محلية. تؤكد هذه القائمة الشاملة من المواد على صرامة ودقة التصميم التجريبي المستخدم في الدراسة.
النتائج
في قسم النتائج، تقيم الدراسة فعالية DGEO المضادة للبكتيريا ومكافحة الشيخوخة (زيت أساسي محدد). تشير النتائج إلى أن DGEO يظهر خصائص مضادة للبكتيريا ملحوظة، حيث يثبط بشكل فعال نمو مجموعة متنوعة من الكائنات الدقيقة المسببة للأمراض. أظهرت التحليلات الكمية علاقة واضحة تعتمد على الجرعة، حيث أدت التركيزات الأعلى من DGEO إلى زيادة النشاط المضاد للبكتيريا.
بالإضافة إلى ذلك، تم تقييم آثار DGEO المضادة للشيخوخة من خلال اختبارات في المختبر، مما يكشف عن إمكانيته في تعزيز تكاثر خلايا الجلد وتقليل علامات الإجهاد التأكسدي. تشير هذه النتائج إلى أن DGEO يمكن أن يكون وكيلًا طبيعيًا واعدًا لكل من التطبيقات المضادة للبكتيريا وتجديد الجلد، مما يستدعي مزيدًا من التحقيق في آليات عمله والاستخدامات العلاجية المحتملة.
مناقشة
في هذه الدراسة، تم تقييم الخصائص المضادة للبكتيريا ومكافحة الشيخوخة لزيت الزنجبيل الأساسي المجفف (DGEO)، وخاصة فعاليته ضد *Staphylococcus aureus* و *Propionibacterium acnes*، اللذان يعدان من المساهمين الرئيسيين في التهابات الجلد وحب الشباب. تم تحديد الحد الأدنى من التركيزات المثبطة (MIC) لتكون 4 ملغ/مل لـ *S. aureus* و2 ملغ/مل لـ *P. acnes*، مما يشير إلى أن DGEO يظهر نشاطًا مضادًا للبكتيريا أقوى ضد الأخير. علاوة على ذلك، أظهرت التجارب الحية أن DGEO حسّن بشكل كبير من حالة الجلد في الفئران المسنّة، مما قلل من سماكة البشرة الناتجة عن الإشعاع فوق البنفسجي، مما يشير إلى إمكانيته كعامل طبيعي لمكافحة الشيخوخة.
لتحسين استقرار وذوبانية DGEO، تم احتواؤه مع β-cyclodextrin (β-CD)، مما شكل معقد إدماج DGEO/β-CD. ثم تم دمج هذا المعقد في قناع وجه من الألياف النانوية باستخدام تقنية النانو، التي تسمح بالتوصيل الفعال للمكونات النشطة مع الحفاظ على استقرارها. أظهرت الأقنعة الناتجة من الألياف النانوية قابلية جيدة للامتصاص وتأثيرات مرطبة، مع تحسين مستويات ترطيب الجلد بشكل كبير بعد التطبيق. أكدت تقييمات السلامة، بما في ذلك تحليل انحلال كريات الدم الحمراء واختبارات غشاء الكوريون للأجنة، أن أقنعة الألياف النانوية كانت غير مهيجة. هذه الطريقة المبتكرة التي تجمع بين تقنية النانو وإدماج السيكلوديكسترين لا تعزز فقط صياغة منتجات التجميل ولكن توفر أيضًا طريقة مستدامة لاستخدام المستخلصات العشبية في العناية بالبشرة.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-024-84571-1
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39747620
Publication Date: 2025-01-02
Author(s): Yiwen Hao et al.
Primary Topic: Ginger and Zingiberaceae research
Overview
The research investigates the potential of dried ginger essential oil (DGEO), derived from the roots of *Zingiber officinale* Rosc, as a natural ingredient in cosmetics, particularly for its antibacterial and anti-aging properties. The study demonstrates that DGEO effectively inhibits *Staphylococcus aureus* and *Propionibacterium acnes*, while also delaying skin aging in mice by down-regulating the expression of tumor necrosis factor-alpha (TNF-α) and the production of matrix metalloproteinase-1 (MMP-1). However, DGEO’s volatility limits its application, prompting the researchers to enhance its stability by complexing it with β-cyclodextrin (β-CD) to form a DGEO-β-CD inclusion complex (IC).
To further expand the application of DGEO, the study employs electrospinning to create a nanofiber facial mask from the DGEO-β-CD-IC. The resulting mask exhibits improved thermal stability and a slower degradation rate compared to a physical mixture of the components. The nanofibers, with diameters ranging from 90 to 110 nm, display uniform distribution and smooth surfaces, contributing to good hydrophilicity and moisturizing efficacy, increasing skin water content by an average of 47.82%. Safety assessments indicate that the facial mask is mild and safe for use. Overall, the findings suggest that DGEO, when stabilized and formulated into a nanofiber mask, holds significant promise for cosmetic applications, enriching the use of herbal extracts in skincare products and highlighting the potential for high-value utilization of DGEO in the cosmetics industry.
Methods
In this section, the authors detail the materials and chemicals utilized in their research, all of which were of analytical grade and employed without further purification. Key reagents included citric acid monohydrate, sodium citrate dihydrate, and β-cyclodextrin (β-CD), sourced from Chengdu Colon Chemical Co., LTD. Additionally, cellulase was obtained from Shanghai Yien Chemical Technology Co., LTD., while various biochemical assays and substrates such as DPPH, ABTS, tyrosinase, L-tyrosine, arbutin, and L-ascorbic acid were procured from Shanghai Maclin Biochemical Technology Co., LTD. Other materials included D-galactose from Chengdu Cloma Biotechnology Co., LTD., and a BCA protein concentration detection kit from Langeco Technology Co., LTD.
Furthermore, the section mentions the acquisition of TNF-α and MMP1 test kits from Wuhan Eliret Biotechnology Co., LTD., as well as polyvinyl alcohol 1788 and hyaluronic acid from Chengdu Maclin Biotechnology Co., LTD. The authors also used fresh sterile defibrillated sheep blood from Beijing solarbio science & technology Co., LTD., and a commercially available hair removal cream, Vitin Hair Removal Cream, sourced from a local pharmacy. This comprehensive list of materials underscores the rigor and specificity of the experimental design employed in the study.
Results
In the results section, the study evaluates the antimicrobial and anti-aging efficacy of DGEO (a specific essential oil). The findings indicate that DGEO exhibits significant antimicrobial properties, effectively inhibiting the growth of various pathogenic microorganisms. Quantitative analysis demonstrated a clear dose-dependent relationship, where higher concentrations of DGEO resulted in increased antimicrobial activity.
Additionally, the anti-aging effects of DGEO were assessed through in vitro assays, revealing its potential to enhance skin cell proliferation and reduce oxidative stress markers. These results suggest that DGEO could serve as a promising natural agent for both antimicrobial applications and skin rejuvenation, warranting further investigation into its mechanisms of action and potential therapeutic uses.
Discussion
In this study, the antibacterial and anti-aging properties of dried ginger essential oil (DGEO) were evaluated, particularly its efficacy against *Staphylococcus aureus* and *Propionibacterium acnes*, which are significant contributors to skin infections and acne. The minimum inhibitory concentrations (MIC) were determined to be 4 mg/mL for *S. aureus* and 2 mg/mL for *P. acnes*, indicating that DGEO exhibits stronger antibacterial activity against the latter. Furthermore, in vivo experiments demonstrated that DGEO significantly improved skin conditions in aging mice, reducing epidermal thickening induced by UV irradiation, thereby suggesting its potential as a natural anti-aging agent.
To enhance the stability and solubility of DGEO, it was encapsulated with β-cyclodextrin (β-CD), forming a DGEO/β-CD inclusion complex. This complex was then incorporated into a nanofiber facial mask using electrospinning technology, which allows for the efficient delivery of active ingredients while maintaining their stability. The resulting nanofiber masks exhibited favorable hydrophilicity and moisturizing effects, with skin hydration levels significantly improved post-application. Safety evaluations, including red blood cell hemolysis and chick embryo chorioallantoic membrane tests, confirmed that the nanofiber masks were non-irritating. This innovative approach combining electrospinning and cyclodextrin inclusion not only enhances the formulation of cosmetic products but also provides a sustainable method for utilizing herbal extracts in skincare.