Liposomes loaded with Cymbopogon nardus L. Rendle essential oil: Characterization and potential in vitro and in vivo action against Candidozyma auris

Abstract

Background

The rapid dissemination of Candidozyma auris (previously known as Candida auris) and its multidrug resistance profile poses a significant challenge in therapy once it contributes to a mortality of 30–60% of infected patients.

Aims

This study aimed to evaluate the in vitro and in vivo antifungal activity of Cymbopogon nardus (L.) Rendle essential oil and citral oil, both free and incorporated into liposomes, against C. auris.

Methods

The liposomes were composed of a lipid phase containing soy phosphatidylcholine, ergosterol, cholesterol and oleylamine, along with an aqueous phase consisting of PBS. The liposome was characterized by measuring the following features: hydrodynamic size, polydispersity index, zeta potential, transmission electron microscopy, infrared vibrational spectroscopy, thermogravimetry and differential scanning calorimetry, and transmission electron microscopy. The antifungal activity of the C. nardus essential oil, the citral oil and liposome-loaded compounds was determined by minimum inhibitory concentration (MIC), biofilm assay and by a Galleria mellonella infection model. G. mellonella was also used to assess acute in vivo toxicity.

Results

The liposomes exhibited sizes ranging from 218.8 to 261.7 nm, polydispersity index <0.5, and a positive zeta potential. Furthermore, the liposomes showed good stability and a lipid layer in the outer region. Citral showed the best antifungal activity, with MIC 62.5 μg/mL, being the compound selected for its incorporation into liposomes, which further improved its antifungal potential. Citral and citral-liposomes showed important metabolic inhibition in mature biofilms (20%). No acute toxicity was observed for either sample in G. mellonella, and citral-liposomes showed promising antifungal action in the G. mellonella infection model.

Conclusions

Liposomes represent a promising strategy for the safe and effective delivery of citral to control C. auris infection.

Resumen

Antecedentes

La rápida propagación de Candidozyma auris (anteriormente conocida como Candida auris) y su perfil de resistencia a múltiples fármacos plantean un reto terapéutico importante, ya que la infección está asociada a una mortalidad del 30-60% de los pacientes infectados.

Objetivos

El presente estudio tuvo como objetivo evaluar la actividad antifúngica in vitro e in vivo del aceite esencial de Cymbopogon nardus (L.) Rendle y del aceite de citral, tanto sin incorporar como incorporados en un liposoma, contra C. auris.

Métodos

Los liposomas se componían de una fase lipídica con fosfatidilcolina de soja, ergosterol, colesterol y oleilamina, junto con una fase acuosa consistente en PBS. Para su caracterización, se midieron las siguientes propiedades: tamaño hidrodinámico, índice de polidispersidad, potencial zeta, microscopía electrónica de transmisión, espectroscopia vibracional en el infrarrojo, termogravimetría y calorimetría diferencial de barrido, y microscopía electrónica de transmisión. La actividad antifúngica del aceite esencial de C. nardus, del citral y de los compuestos cargados en liposomas se determinó mediante la concentración mínima inhibitoria (CMI), un ensayo de biopelícula y un modelo de infección con Galleria mellonella. G. mellonella también se utilizó para evaluar la toxicidad aguda in vivo.

Resultados

Los liposomas presentaron tamaños que oscilaban entre 218,8 y 261,7 nm, un índice de polidispersidad inferior a 0,5 y un potencial zeta positivo. Además, poseían una buena estabilidad y una capa lipídica en la región exterior. El citral mostró la mejor actividad antifúngica, con una CMI de 62,5 μg/ml, por lo que se seleccionó para su incorporación a los liposomas, lo que mejoró aún más su potencial antifúngico. El citral y los liposomas con citral mostraron una importante inhibición metabólica en biopelículas maduras (20%). No se observó toxicidad aguda en G. mellonella, y los liposomas con citral mostraron una prometedora acción antifúngica en el modelo de infección de G. mellonella.

Conclusiones

En conclusión, los liposomas representan una estrategia prometedora para la administración segura y eficaz de citral con el fin de controlar la infección por C. auris.