Frontiers Nanodelivery природних антиоксидантів Біоінженерія з точки зору старіння та

Нанобіотехнології

Ця стаття є частиною Теми дослідження

Антиоксидант Наномедицина Переглянути всі 6 статей

Редаговано
К'яра Мартінеллі

Центр мікробіороботики, Італійський технологічний інститут (IIT), Італія

Переглянуто
Жаклін Н. Заноні

Державний університет міста Марінга, Бразилія

Бруна Беллавер

Федеральний університет Ріо-Гранді-ду-Сул, Бразилія

Приналежності редактора та рецензентів є останніми, наданими в їхніх дослідницьких профілях Loop, і вони не можуть відображати їх ситуацію на момент огляду.

frontiers

  • Завантажити статтю
    • Завантажте PDF
    • ReadCube
    • EPUB
    • XML (NLM)
    • Додаткові
      Матеріал
  • Експортне посилання
    • EndNote
    • Довідковий менеджер
    • Простий текстовий файл
    • BibTex
ПОДІЛИТИСЯ НА

ОГЛЯД СТАТТІ

  • 1 Лабораторія епігенетики, Д.Ф. Інститут геронтології імені Чеботарєва НАМН, Київ, Україна
  • 2 Кафедра біохімії та біотехнологій Прикарпатського національного університету імені Василя Стефаника, Івано-Франківськ, Україна

Вступ

Однак терапевтичний потенціал дієтичних антиоксидантів обмежується в більшості випадків низькою біодоступністю, пов'язаною з їх поганою розчинністю та стабільністю в шлунково-кишкових рідинах. В даний час з’являються інноваційні програми, засновані на нанотехнологіях, спрямовані на поліпшення оральної біодоступності та, відповідно, терапевтичної ефективності фітохімікатів та інших природних антиоксидантів. Метою цього огляду є надати інформацію про останні досягнення у застосуванні систем нанопостачання на основі фітоантиоксидантів для боротьби з окислювальним стресом, пов’язаним зі старінням, та супутніми патологічними станами.

Синтетичні антиоксиданти: користь для здоров’я та небезпека

Фігура 1. Короткий зміст роздвоєних ефектів, які може викликати АФК. З одного боку, АФК викликає окисне пошкодження білків, ДНК та ліпідів. З іншого боку, вони також викликають пристосувальні реакції організму, включаючи реакції антиоксидантів та теплового шоку, деациляцію-реациляцію жирних кислот, регуляцію клітинного циклу, відновлення та апоптоз ДНК, розгорнуті білкові реакції та стимуляцію аутофагії. Фігура та її легенда відтворені з статті Мао та Франке з відкритим доступом (2013), розповсюдженої на умовах ліцензії Creative Commons Attribution з дозволу авторів.

Природні антиоксиданти

Невтішні результати клінічних випробувань із синтетичними антиоксидантами призвели до сумнівів щодо доцільності їх використання для боротьби з атеросклерозом та іншими дегенеративними захворюваннями, опосередкованими АФК (Toledo-Ibelles and Mas-Oliva, 2018). Тому дієтичні добавки з природними антиоксидантами, отриманими переважно з рослинних джерел, такими як поліфеноли та каротиноїди, пропонується як обґрунтована альтернатива споживанню синтетичних антиоксидантів (Xu et al., 2017; Serino and Salazar, 2018; Forni et al., 2019; Neha et al., 2019). Фітохімікати - це вторинні метаболіти, що виробляються рослинами для захисту їх від стресового стану навколишнього середовища, таких як мікробні інфекції, вплив забруднювачів навколишнього середовища, перепади температур та посуха (Леонов та ін., 2015). Завдяки таким властивостям вони вважаються перспективними кандидатами для розробки заходів, що сприяють зміцненню здоров’я та тривалості життя (Леонов та ін., 2015). Неодноразово повідомлялося про ефективність таких фітохімікатів, як ресвератрол, куркумін, катехіни, геністеїн та кверцетин, для протидії різним патологічним станам, спричиненим окислювальним стресом, пов’язаним зі старінням, та хронічним запаленням (Corrêa et al., 2018; Martel et al., 2019 ). Хімічні структури найбільш часто використовуваних фітотерапевтичних сполук з потужними антиоксидантними властивостями представлені на малюнку 2 нижче.

Малюнок 2. Хімічні структури найбільш часто використовуваних фітоантиоксидантів.

Однак важливою проблемою є те, що терапевтичний потенціал перорально введених фітохімікатів суттєво обмежений через їх низьку біодоступність, що в першу чергу пояснюється їх поганою розчинністю у воді та кишковою проникністю (Aqil et al., 2013; Khadka et al., 2014). Зокрема, встановлено, що пероральна біодоступність становить приблизно 1–2% для всього кверцетину (Kawabata et al., 2015; Li et al., 2016), ресвератролу (Walle, 2011) та куркуміну (Asai and Miyazawa, 2000; Yang та ін., 2007), тоді як для епігалокатехін-3-галату (EGCG) це, за оцінками, становить приблизно 0,1–0,3% (Pervin et al., 2019). Тому до теперішнього часу активно розробляються нові біотехнологічні підходи для підвищення оральної біодоступності та біоактивності цих речовин. Нещодавно були розроблені інноваційні нанотехнологічні програми для подолання цієї проблеми шляхом поліпшення біоактивності фітохімікатів після перорального прийому.

Терапевтичні переваги систем нанопостачання

Терапевтичні системи нанодоношення

Наноемульсії

Наноемульсії включають суміші рідин, що не змішуються, таких як вода та олія (Jaiswal et al., 2015). Такі наносистеми, як правило, готуються або хімічними, або механічними методами. Хімічні методи призводять до спонтанного утворення крапель емульсії внаслідок гідрофобного впливу ліпофільних молекул, що відбувається в присутності емульгаторів. Механічні методи включають високоенергетичні процеси, за допомогою яких великі краплі емульсії можуть розбиватися на дрібніші за допомогою різних механічних операцій. Основна різниця між наноемульсіями та звичайними емульсіями полягає у формі та розмірах частинок, диспергованих у суспензії. Розміри крапель в наноемульсіях зазвичай падають в межах 20–200 нм.