Thesis (M.Sc)-Cairo University, 2025.

Bibliography: pages 117-141.

This thesis investigates the development, optimization, and evaluation of hesperidin-loaded lipid nanoparticles for enhanced wound healing applications. Hesperidin, a flavanone glycoside predominantly found in citrus fruits, possesses remarkable pharmacological properties including antimicrobial, antioxidant, and anti-inflammatory activities. However, its therapeutic potential is limited by poor aqueous solubility, low bioavailability, and susceptibility to environmental factors. To overcome these limitations, this research employed nanotechnology-based approaches to develop optimized drug delivery systems.
The study was conducted in three phases. First, hesperidin-loaded solid lipid
Nanoparticles (HESP-SLNs) were formulated using a modified high-speed stirring and ultrasonication method. A 2⁴ factorial design was implemented to evaluate the influence of lipid type, lipid concentration, surfactant type, and sonication amplitude on critical parameters including particle size, polydispersity index, zeta potential, and encapsulation efficiency. The optimized HESP-SLNs formula demonstrated favorable characteristics with a particle size of 280 ± 1.35 nm, zeta potential of -39.4 ± 0.92 mV, polydispersity index of 0.239 ± 0.012, and encapsulation efficiency of 88.2 ± 2.09%.
In the second phase, the optimized formulation was further enhanced by developing tea tree oil (TTO)-loaded hesperidin nanostructured lipid carriers (HESP-NLCs). TTO was selected after screening various essential oils for antimicrobial efficacy. The incorporation of TTO into the lipid matrix created a structured network that improved drug solubility and stability while providing additional therapeutic benefits through its antimicrobial and anti-inflammatory properties.
Comprehensive characterization of both formulations was performed using transmission electron microscopy, differential scanning calorimetry, Raman spectroscopy, and in vitro release studies. The HESP-NLCs demonstrated a superior release profile with 95.14% release at 6 hours compared to 79.69% for HESP-SLNs. Both formulations exhibited spherical morphology and compatibility between hesperidin and excipients.
The third phase involved in vivo evaluation in a rat wound model to compare the therapeutic efficacy of both formulations. The HESP-NLCs achieved significantly higher wound closure percentage, supported by histological analysis and inflammatory biomarker outcomes. Cytotoxicity evaluation showed 87% cell viability compared to untreated HSF cells, and skin irritancy tests confirmed the safety of the formulations for topical application.
This research demonstrates that TTO-loaded HESP-NLCs represent a promising Therapeutic approach for cutaneous wound management. They offer enhanced wound healing capabilities through the synergistic effects of hesperidin and tea tree oil. The optimized Nano formulation successfully addresses the limitations of conventional hesperidin delivery while providing a safe, effective, and sustained-release system for wound healing applications.

تتناول هذه الرسالة تطوير وتحسين وتقييم جسيمات نانوية دهنية محملة بالهيسبيريدين (HESP)لتعزيز تطبيقات التئام الجروح. يُعد الهيسبيريدين من مركبات الفلافانون جليكوسيد، ويتواجد بشكل أساسي في ثمار الحمضيات، ويتمتع بخصائص دوائية بارزة تشمل النشاط المضاد للبكتيريا، ومضاد الأكسدة، والمضاد للالتهاب. إلا أن استخدامه العلاجي يواجه عدة قيود، منها انخفاض ذوبانيته في الماء، وضعف توافره الحيوي، وتعرضه للتأثر بالعوامل البيئية مثل الضوء والحرارة ودرجة الحموضة، مما يقلل من فعاليته. لمواجهة هذه التحديات، تم في هذه الدراسة اعتماد تقنيات قائمة على تكنولوجيا النانو لتطوير أنظمة توصيل دوائي محسّنة.
تم تنفيذ الدراسة على ثلاث مراحل رئيسية:
المرحلة الأولى:
تضمنت تحضير جسيمات الهيسبيريدين الدهنية النانوية الصلبة (HESP-SLNs) باستخدام طريقة التحريك السريع المعدلة المصحوبة بالموجات فوق الصوتية. تم تطبيق تصميم تجريبي عاملية 2⁴ لتقييم تأثير عدة متغيرات تشمل: نوع الدهن الصلب، تركيزه، نوع المادة الخافضة للتوتر السطحي، وسعة السونيكيشن، وذلك على خصائص أساسية تشمل: حجم الجسيمات(P.S) ، مؤشر التشتت (PDI)، جهد زيتا (ZP)، وكفاءة التحميل (EE%).
أظهرت الصيغة المثلى من HESP-SLNs نتائج مميزة، حيث بلغ حجم الجسيمات 280 ± 1.35 نانومتر، وجهد زيتا -39.4 ± 0.92 ميلي فولت، ومؤشر تشتت 0.239 ± 0.012، وكفاءة تحميل 88.2 ± 2.09%.
المرحلة الثانية:
تم تحسين الصيغة المثلى السابقة من خلال تطوير حوامل دهنية نانوية مهيكلة محملة بالهيسبيريدين وزيت شجرة الشاي (HESP-NLCs). وقد تم اختيار زيت شجرة الشاي بعد إجراء اختبار مسحي لمجموعة من الزيوت العطرية لتحديد فعاليتها المضادة للميكروبات. أدى دمج TTO في مصفوفة الجسيمات الدهنية إلى تكوين شبكة بنائية محسّنة ساعدت في رفع ذوبانية الهيسبيريدين وثباته، كما أضفت خواصًا علاجية إضافية بفضل نشاط TTO المضاد للالتهاب والبكتيريا.
خضعت كلا التركيبتين لتوصيف شامل باستخدام تقنيات علمية دقيقة مثل:
• المجهر الإلكتروني النافذ (TEM) لتحديد الشكل والحجم
• التحليل الحراري التفاضلي (DSC) لتحليل التركيب الحراري
• طيف رامان لدراسة التفاعلات الجزيئية
• دراسات الإطلاق في المختبر لتقييم سلوك تحرير الدواء

وقد أظهرت HESP-NLCs تفوقًا في نمط الإطلاق، حيث تم تحرير 95.14% من المادة الفعالة خلال 6 ساعات، مقارنة بـ 79.69% لصيغة HESP-SLNs. وأكد الفحص المجهري أن كلا الصيغتين تمتلكان شكلًا كرويًا منتظمًا وتوافقًا جيدًا بين الهيسبيريدين والمكونات المصاحبة له.

المرحلة الثالثة:
تم فيها إجراء تقييم بيولوجي في الجسم الحي باستخدام نموذج جروح في الجرذان لمقارنة الفعالية العلاجية لكل من HESP-SLNs وHESP-NLCs. وقد أظهرت النتائج أن HESP-NLCs حققت نسبة إغلاق للجروح أعلى بشكل ملحوظ، وهو ما دعمته التحاليل النسيجية وقياسات المؤشرات الحيوية الالتهابية في المصل. كما أظهر اختبار السمية الخلوية أن تركيبة HESP-NLCs آمنة للاستخدام الموضعي، حيث حافظت على 87% من حيوية خلايا الجلد البشرية مقارنة بالخلايا غير المعالجة. وأكد اختبار التهيج الجلدي خلو التركيبة من التأثيرات المهيجة، مما يعزز من صلاحيتها للتطبيق الموضعي على الجلد.

تُثبت نتائج هذا البحث أن تركيبة HESP-NLCs المحملة بزيت شجرة الشاي تمثل خيارًا علاجيًا واعدًا في إدارة الجروح الجلدية، حيث توفر خصائص محسّنة في التئام الجروح ناتجة عن التأثير التآزري بين الهيسبيريدين وTTO. وقد نجحت هذه التركيبة النانوية المُحسنة في تجاوز القيود التقليدية المرتبطة بإيصال الهيسبيريدين، عبر تقديم نظام توصيل دوائي آمن، فعّال، وطويل الأمد في الاستخدامات الجلدية.
وبناءً عليه، تم تقسيم العمل في هذه الرسالة إلى فصلين رئيسيين:
•الفصل الأول: تحضير وتقييم جسيمات الهيسبيريدين النانوية الدهنية الصلبة (HESP-SLNs) وحوامل الهيسبيريدين الدهنية النانوية المهيكلة (HESP-NLCs).
•الفصل الثاني: التقييم البيولوجي في الجسم الحي لصيغ HESP-SLNs وHESP-NLCs

Issues also as CD.

Text in English and abstract in English.