Electrospun PHBV nanofiber containing Tea Tree Oil: physicochemical and antimicrobial activity

Aiming to produce an antimicrobial dressing for wound healing applications, in this work Tea Tree oil (TTO) was incorporated into PHBV nanofibers by absorption. It was observed increase in the nanofiber diameter due to 5% TTO absorption efficiency, which also led to a 54% decrease in the contact angle. The releasing assay indicates a 6.8% oil release in the first 24 h – being probably the oil deposited at the polymer surface – followed by a minimal release at 48 h. The set of antimicrobial assays performed suggests the incorporation of TTO optimized the antimicrobial activity of the polymer for E. coli and C. albicans, while against S. aureus no significant difference was observed. The MTT assay showed no cytotoxicity of PHBV, but the incubation of L929 fibroblast cells with PHBV-TTO reduced cell viability. Overall, the PHBV nanofibers containing TTO present great potential as an antimicrobial dressing.

Keywords:
antimicrobial activity; nanofiber; PHBV; tea tree oil; wound healing

Authorship

Verônica Ribeiro dos Santos

data curation

formal analysis

investigation

methodology

validation

visualization

writing

original draft

Laboratório de Biocerâmicas, Instituto de Ciência e Tecnologia, Universidade Federal de São Paulo – UNIFESP, São Paulo, SP, BrasilUniversidade Federal de São PauloBrasilSão Paulo, SP, BrasilLaboratório de Biocerâmicas, Instituto de Ciência e Tecnologia, Universidade Federal de São Paulo – UNIFESP, São Paulo, SP, Brasil

http://orcid.org/0000-0002-9487-3114

Samara Domingues Vera

investigation

methodology

Gabrielle Lupeti de Cena

investigation

methodology

Laboratório de Bioquímica de Pepitídeos, Instituto de Ciência e Tecnologia, Universidade Federal de São Paulo – UNIFESP, São Paulo, BrasilUniversidade Federal de São PauloBrasilSão Paulo, BrasilLaboratório de Bioquímica de Pepitídeos, Instituto de Ciência e Tecnologia, Universidade Federal de São Paulo – UNIFESP, São Paulo, Brasil

http://orcid.org/0000-0001-9351-3451

Adrielle de Paula Silva

investigation

methodology

Laboratório de Nanomateriais e Nanotoxicologia, Instituto de Ciência e Tecnologia, Universidade Federal de São Paulo – UNIFESP, São Paulo, SP, BrasilUniversidade Federal de São PauloBrasilSão Paulo, SP, BrasilLaboratório de Nanomateriais e Nanotoxicologia, Instituto de Ciência e Tecnologia, Universidade Federal de São Paulo – UNIFESP, São Paulo, SP, Brasil

http://orcid.org/0000-0001-5725-4958

Ana Paula Lemes

resources

supervision

writing

review & editing

Laboratório de Tecnologia em Polímeros e Biopolímeros, Instituto de Ciência e Tecnologia, Universidade Federal de São Paulo – UNIFESP, São Paulo, SP, BrasilUniversidade Federal de São PauloBrasilSão Paulo, SP, BrasilLaboratório de Tecnologia em Polímeros e Biopolímeros, Instituto de Ciência e Tecnologia, Universidade Federal de São Paulo – UNIFESP, São Paulo, SP, Brasil

http://orcid.org/0000-0002-8126-6075

Kátia da Conceição

resources

supervision

writing

review & editing

http://orcid.org/0000-0003-4506-4553

Dayane Batista Tada

resources

supervision

writing

review & editing

http://orcid.org/0000-0002-0674-2481

Alexandre Luiz Souto Borges

resources

supervision

writing

review & editing

Departamento de Materiais Dentários e Prostodontia, Instituto de Ciência e Tecnologia, Universidade Estadual Paulista – UNESP, São Paulo, SP, BrasilUniversidade Estadual PaulistaBrasilSão Paulo, SP, BrasilDepartamento de Materiais Dentários e Prostodontia, Instituto de Ciência e Tecnologia, Universidade Estadual Paulista – UNESP, São Paulo, SP, Brasil

http://orcid.org/0000-0002-5707-7565

Eliandra de Sousa Trichês ^* * eliandra.sousa@unifesp.br

conceptualization

project administration

resources

supervision

visualization

writing

review & editing

http://orcid.org/0000-0002-9923-8611

* eliandra.sousa@unifesp.br

5. Author’s Contribution

• Conceptualization – Eliandra de Sousa Trichês.

• Data curation – Verônica Ribeiro dos Santos.

• Formal analysis – Verônica Ribeiro dos Santos.

• Funding acquisition- Verônica Ribeiro dos Santos; Samara Domingues Vera; Eliandra de Sousa Trichês.

• Investigation – Verônica Ribeiro dos Santos; Samara Domingues Vera; Gabrielle Lupeti de Cena; Adrielle de Paula Silva.

• Methodology – Verônica Ribeiro dos Santos; Samara Domingues Vera; Gabrielle Lupeti de Cena; Adrielle de Paula Silva.

• Project administration – Eliandra de Sousa Trichês.

• Resources – Dayane Batista Tada; Kátia da Conceição; Ana Paula Lemes; Alexandre Luiz Souto Borges; Eliandra de Sousa Trichês.

• Software – NA.

• Supervision – Dayane Batista Tada; Kátia da Conceição; Ana Paula Lemes; Alexandre Luiz Souto Borges; Eliandra de Sousa Trichês.

• Validation – Verônica Ribeiro dos Santos.

• Visualization – Verônica Ribeiro dos Santos; Eliandra de Sousa Trichês.

• Writing – original draft – Verônica Ribeiro dos Santos.

• Writing – review & editing – Dayane Batista Tada; Kátia da Conceição; Ana Paula Lemes; Alexandre Luiz Souto Borges; Eliandra de Sousa Trichês.

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Figures | Tables | Formulas

Figures (8)
Tables (1)
Formulas (4)

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Figure 1
SEM images and fiber diameter distribution of PHBV and PHBV-TTO nanofibers.

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Figure 2
Water contact angle of the PHBV and PHBV-TTO nanofibers.

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Figure 3
FTIR spectra of pure TTO, PHBV and PHBV-TTO. (a) 4000-400 cm^-1 and (b) 2000-400 cm^-1.

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Figure 4
(a) Representative UV-vis spectra from the aliquots and (b) cumulative release of TTO from PHBV-TTO nanofibers (1, 3, 6, 24, and 48 hours).

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Figure 5
Growth inhibition of PHBV and PHBV-TTO against three strains.

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Figure 6
Microorganisms’ morphology at PHBV and PHBV-TTO nanofibers after growth inhibition assay.

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Figure 7
Images of agar plates showing the PHBV, PHBV-TTO nanofibers and controls on E. coli, S. aureus and C. albicans.

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Figure 8
Cell viability percentage of PHBV and PHBV-TTO nanofibers after 24 hours incubation.

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Table 1
Zone of inhibition measurements (mm).

(1)

(2)

(3)

(4)

Figure 1 SEM images and fiber diameter distribution of PHBV and PHBV-TTO nanofibers.

Figure 2 Water contact angle of the PHBV and PHBV-TTO nanofibers.

Figure 3 FTIR spectra of pure TTO, PHBV and PHBV-TTO. (a) 4000-400 cm^-1 and (b) 2000-400 cm^-1.

Figure 4 (a) Representative UV-vis spectra from the aliquots and (b) cumulative release of TTO from PHBV-TTO nanofibers (1, 3, 6, 24, and 48 hours).

Figure 5 Growth inhibition of PHBV and PHBV-TTO against three strains.

Figure 6 Microorganisms’ morphology at PHBV and PHBV-TTO nanofibers after growth inhibition assay.

Figure 7 Images of agar plates showing the PHBV, PHBV-TTO nanofibers and controls on E. coli, S. aureus and C. albicans.

Figure 8 Cell viability percentage of PHBV and PHBV-TTO nanofibers after 24 hours incubation.

Table 1 Zone of inhibition measurements (mm).

Strain	PHBV	PHBV-TTO	TTO
E. coli	7.45 ± 0.42	13.84 ± 1.33	21.63 ± 1.60
S. aureus	13.83 ± 1.59 ^*	13.68 ± 1.83 *	15.41 ± 1.52
C. albicans	0	10.13 ± 0.44	18.22 ± 1.53

^*
No significant difference (p>0.05 in 2-sample t).

(1)

m_{TTO} = m_{PHBV - TTO} - m_{PHBV}

(2)

Absorption eficiency (%) = \frac{m_{TTO}}{2,69 mg} \times 100 %

(3)

A = ε c l

(4)

T T O r e l e a s e d (%) = \frac{\sum m_{T T O t}}{A b s o r p t i o n e f f i c i e n c y}

How to cite

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Associação Brasileira de Polímeros Rua São Paulo, 994, Caixa postal 490, São Carlos-SP, Tel./Fax: +55 16 3374-3949 - São Carlos - SP - Brazil
E-mail: revista@abpol.org.br

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