Proprietà morfo-meccaniche e antimicrobiche di membrane polimeriche elettrofilate contenenti olio essenziale di Thymus capitatus (L.) Hoffmanns. & Link.

Introduzione. Gli oli essenziali emergono come nuovi e promettenti agenti antimicrobici, efficaci nei confronti di un ampio spettro di microrganismi. Le nuove tecnologie mirano alla loro incorporazione in materiali polimerici al fine di sviluppare sistemi in grado di migliorarne la stabilità e prolungarne l’attività biologica. L’inclusione degli oli essenziali in fibre ultrafini con alta porosità ed affinità con la matrice extracellulare suggerisce una loro potenziale applicazione nel settore biomedico. Scopo. Sviluppare nanofibre di acido polilattico (PLA) contenenti olio essenziale (OE) di Thymus capitatus (L.) Hoffmanns. & Link. (ThymOE) e valutarne le proprietà morfologiche, meccaniche e l’efficacia antimicrobica sia in fase liquida che di vapore. Materiali e metodi. L’olio essenziale di Thymus capitatus (L.) Hoffmanns. & Link. (parti aeree raccolte a Salinelle Beach, Lascari, Palermo, voucher specimen depositato presso il Dipartimento STEBICEF, Università di Palermo), costituito in prevalenza da carvacrolo (81,2%) e in quantità minore da γ-terpinene (2,6%) e p-cimene (5%) è stato incorporato in membrane di PLA mediante electrospinning. Nello specifico, una soluzione di PLA (10 wt% in una miscela di cloroformio ed acetone 2:1 vol) è stata caricata con il 5, 10, 20 e 30 wt% di ThymOE rispetto al polimero. Le proprietà morfo-meccaniche delle membrane di PLA/ThymOE sviluppate sono state analizzate mediante microscopia elettronica a scansione (SEM) e mediante un dinamometro da laboratorio; il rilascio dell’olio essenziale è stato valutato tramite misure spettroscopiche (UV-Vis). Per quanto riguarda l’attività antimicrobica, le membrane di PLA/ThymOE 30% sono state saggiate nei confronti di Staphylococcus aureus ATCC 6538, Escherichia coli ATCC 10235, Candida albicans ATCC 10231 e Aspergillus niger ATCC 16404. In particolare, è stata determinata l’efficacia dell’olio essenziale rilasciato dalle membrane sia in fase liquida, mediante conta delle cellule vitali, che in fase di vapore mediante invert petri dish method. L’attività emolitica è stata, inoltre, determinata mediante valutazioni spettrofotometriche. Risultati. I risultati hanno dimostrato che l’aggiunta di ThymOE nelle membrane ha determinato un aumento delle proprietà meccaniche. In particolare, a bassi tenori di concentrazione, si è assistito ad un simultaneo incremento di modulo elastico, sforzo ed allungamento a rottura, mentre ad alte concentrazioni è stato osservato un pronunciato effetto tenacizzante. Inoltre, l’elevata area superficiale dei dispositivi ha consentito un rapido rilascio dell’olio essenziale, con il 70% della quantità totale di olio essenziale rilasciato entro le prime due ore. I dispositivi PLA/ThymOE hanno mostrato una buona attività antimicrobica con riduzioni della carica microbica pari a 2,18-3,4, 2.51-3,64, 2-2,54 unità logaritmiche (UL) rispettivamente per S. aureus, E. coli e A. niger. Di contro, una minore efficacia è stata registrata nei confronti di C. albicans. I vapori di ThymOE rilasciati dalle membrane hanno mostrato una significativa attività battericida nei confronti di S. aureus con riduzione di circa 5 UL. L’attività emolitica è risultata trascurabile (< 2%). Conclusioni. I risultati ottenuti documentano l’efficienza di incorporazione di ThymOE nelle nanofibre di PLA, le loro buone proprietà meccaniche e la capacità di rilasciare l’olio essenziale con attività antimicrobica sia in fase liquida che di vapore. Il sistema PLA/ ThymOE potrebbe avere distinti vantaggi in campo biomedico per il trattamento delle infezioni della pelle e delle mucose anche in aree inaccessibili al contatto diretto.