Nano astaxanthin bảo vệ não, mắt, da, gan, thận, hệ thần kinh trung ương

Cung cấp NANO ASTAXANTHIN cho não như một tác nhân điều trị HỆ thần kinh

Hệ thống thần kinh trung ương (CNS) chứa não và tủy sống, tủy sống nằm bên trong cột sống. Nó được tách ra khỏi các bộ phận khác của cơ thể con người thông qua hàng rào máu não, là ranh giới giữa dịch ngoại bào của não trong hệ thần kinh trung ương và lưu lượng máu tuần hoàn trong cơ thể ( Hình 7 A).(114)Rào cản này được tạo thành từ các mao mạch chuyên biệt, không giống như cấu trúc bình thường trong mao mạch, không có lỗ chân lông thông thường và có kết nối chặt chẽ giữa các tế bào. Vì vậy, nhiều phân tử không thể đi qua chúng thông qua quá trình khuếch tán và đến được dịch não tủy trong não.(115−118)Bề mặt nội mô của các mao mạch này được bao phủ bởi các protein đặc biệt cho phép glucose đi vào não cũng như trao đổi khí giữa máu lưu thông và não từ hàng rào.(119)Rào cản này là kết quả của sự kết nối chặt chẽ giữa các tế bào nội mô trong động mạch CNS và hạn chế sự đi qua của các chất hòa tan và chất.(120) CNS có khả năng kích hoạt hệ thống miễn dịch để đáp ứng với một số dạng chấn thương bao gồm chấn thương, nhiễm trùng, đột quỵ và chất độc thần kinh.

Hình 7. (A) Các tế bào nội mô não tạo thành hàng rào tế bào và được kết nối liên tục bằng các mối nối chặt chẽ; các mối nối chặt chẽ là cấu trúc chính của hàng rào máu não và vận chuyển có chọn lọc các chất dinh dưỡng giữa máu và não. Vai trò của tế bào ngoại vi là kiểm soát lưu lượng máu não trong khi chân cuối của tế bào hình sao chịu trách nhiệm hỗ trợ sinh hóa cho các tế bào nội mô.(122)(B) Các chiến lược khác nhau để khuếch tán qua hàng rào máu não.(127)

Viêm thần kinh xảy ra vì nhiều lý do, bao gồm nhiễm trùng, chấn động, chất chuyển hóa độc hại, protein bị biến dạng và khả năng tự miễn dịch. Microglia (tế bào miễn dịch bẩm sinh trong hệ thần kinh trung ương) được kích hoạt để đáp ứng với các yếu tố này và bắt đầu quá trình viêm trong các mô thần kinh. Mặc dù phản ứng này được khởi xướng để bảo vệ mô thần kinh chống lại nhiễm trùng, nhưng nó có thể dẫn đến tổn thương tế bào thần kinh và xuất hiện các bệnh về thần kinh nếu phản ứng nghiêm trọng và không được kiểm soát tốt.(121)

Nhiều loại thuốc không thể xâm nhập qua tế bào não và do đó làm mất tác dụng điều trị các bệnh liên quan đến não. Vì vậy, các chiến lược đầy hứa hẹn sau đây đã được đưa ra để đưa thuốc đến não.

Trong quá trình chuyển mã qua trung gian thụ thể, nhiều phối tử khác nhau được đặt trên bề mặt của hạt nano liên kết với các thụ thể trên bề mặt tế bào và được tế bào nội bào hóa, với các thụ thể và chất vận chuyển được sử dụng làm mục tiêu, bao gồm GLUT1, LfR và TfR.(128.129)Một trong những kỹ thuật hiệu quả nhất là sử dụng transferrin, chất này được biểu hiện mạnh trên hàng rào máu não và tạo điều kiện cho hạt nano xuyên qua hàng rào này.(130)Một nghiên cứu gần đây đã tận dụng transferrin để tạo điều kiện cho sự xâm nhập của các hạt nano NANO ASTAXANTHIN bọc Fe 3 O 4 -polyethylene glycol qua hàng rào máu não để điều trị xuất huyết dưới nhện. Phối tử Transferrin bao gồm hai miền, một trong số đó là các chuỗi xoắn α và một trong số đó là các tấm ß, và phối tử này có ái lực cao với thụ thể của nó. Sự hấp thu tế bào của các hạt nano liên hợp transferrin thông qua các tế bào thần kinh vỏ não nguyên phát tốt hơn đáng kể so với các hạt nano không biến đổi. Hơn nữa, sau khi tiếp xúc với oxyhemoglobin, chất cung cấp ROS, khả năng sống sót của tế bào thần kinh được cải thiện và các dấu hiệu apoptosis giảm đi do giải phóng NANO ASTAXANTHIN.(131)Hình 8 minh họa hiệu quả của các hạt nano biến đổi và không biến đổi transferrin đối với xuất huyết dưới mạng nhện (đột quỵ do chảy máu vào khoảng trống giữa màng nhện và màng mềm bao quanh não và tủy sống).

Hình 8. (A) Sơ đồ cơ chế xâm nhập của các hạt nano được biến đổi và không biến đổi bằng transferrin vào tế bào thần kinh thông qua trung gian thụ thể, sau đó là sự phân hủy của các hạt nano và giải phóng ASTAXANTHIN. (B) Đánh giá tổn thương thần kinh sau khi tiếp xúc với oxyhemoglobin đối với NANO ASTAXANTHIN tinh khiết và các hạt nano được nạp NANO ASTAXANTHIN được biến đổi transferrin như sau: (i) Western blot, (ii) phân tích cường độ tương đối của Bax/ß-actin, Bcl-2/ß -actin và tỷ lệ caspase-3 (CC3)/ß-actin được phân tách và (iii) Bax/Bcl-2 cho các mẫu khác nhau. (C) Kết quả apoptosis của tế bào sau khi tiếp xúc với oxyhemoglobin. (D) Tỷ lệ apoptotic của các tế bào liên quan đến từng nhóm. # p < 0,05 so với nhóm đối chứng; p < 0,05 so với nhóm xuất huyết dưới nhện (SAH); p < 0,01 so với nhóm SAH. In lại từ ref (131)với sự cho phép của Frontiers.

Nhiều chiến lược khác nhau đã được phát triển để tăng tính thấm của thuốc qua hàng rào máu não.(132−134)Chủ yếu có hai loại đưa thuốc đến não, một loại là xâm lấn và loại kia là không xâm lấn. Các phương pháp xâm lấn, chẳng hạn như tiêm nội não thất, phá vỡ hàng rào máu não bằng siêu âm và thẩm thấu, và vận chuyển tăng cường đối lưu, giúp đưa thuốc trực tiếp đến vị trí mong muốn trong não. Sử dụng phương pháp tiêm nội não, thuốc được tiêm trực tiếp vào dịch não tủy.(135−137)Phương pháp phân phối tăng cường đối lưu được sử dụng để tạo điều kiện thuận lợi cho việc phân phối thuốc có mục tiêu đến các khối u não. Trong thủ tục này, một lỗ nhỏ được tạo ra trên hộp sọ của bệnh nhân để đặt một hoặc nhiều ống mỏng (ống thông) vào vị trí khối u từ các góc khác nhau. Sau đó thuốc được bơm vào khối u thông qua ống thông. Trong công nghệ siêu âm, các bong bóng cực nhỏ được tiêm vào máu. Sử dụng quét MRI, mũi tiêm được tiêm chính xác vào một vùng cụ thể của não. Sau đó, siêu âm được truyền đến cùng một điểm thông qua một chiếc mũ đặt trên đầu. Những sóng này làm rung các bong bóng, giúp mở nhẹ các mối nối chặt chẽ và cho phép thuốc đi vào não thông qua con đường được tạo ra.(138−140)Ngoài ra, các cơ chế khác nhau bao gồm sự lắng đọng Aβ trong tế bào mạch máu não ( Hình 9 ) có thể làm tăng hiệu quả của NANO ASTAXANTHIN để giảm tác dụng phụ của một số loại thuốc cũng như tăng biểu hiện của một số loại gen cần thiết trong não.(141)Rối loạn thẩm thấu là một con đường xâm lấn mà qua đó dịch ưu trương gây ra sự co rút của các tế bào nội mô của động mạch não, sau đó là sự phá vỡ các mối nối chặt chẽ của hàng rào máu não ( Hình 10 ).(127.142)Một cách khác để đưa thuốc vào não là qua đường hô hấp, nhưng do mức độ hấp thu của khứu giác còn hạn chế nên lượng phân tử thuốc không phù hợp có thể đến được mục tiêu;(117,143,144)tỷ lệ phân phối thuốc thành công thông qua các phương pháp này được cho là không hiệu quả.(145.146)Việc mở các kết nối chặt chẽ bằng áp suất thẩm thấu có thể tạo ra chất độc và các chất không mong muốn khác xâm nhập vào não cùng với thuốc. Vì lý do này, nhiều nghiên cứu đã chuyển sang các phương pháp không xâm lấn. Bằng cách tăng tính ưa mỡ của các phân tử thuốc nhỏ, khả năng chúng được chuyển vào não sẽ tăng lên. Khi tính ưa mỡ tăng lên, quá trình chuyển hóa và phân phối thuốc trong cơ thể cũng tăng lên, từ đó làm tăng liều lượng thuốc, do đó làm tăng tác dụng phụ.(147−149)Các phân tử lớn, chẳng hạn như peptide, protein hoặc gen, không thể vượt qua hàng rào máu não. Ngoài ra, các hợp chất này ít ổn định trong môi trường nên bị chuyển hóa nhanh và không được giải phóng vào não. Hơn nữa, nhiều loại thuốc có trọng lượng phân tử và đặc tính ưa mỡ được tối ưu hóa, đi qua hàng rào máu não một cách tự nhiên và dễ dàng, nhưng chúng nhanh chóng quay trở lại máu bằng các bơm ra ngoài rất mạnh.(147)Việc sử dụng công nghệ nano để tăng cường vận chuyển thuốc đến não mà không làm tổn hại đến hàng rào máu não có thể hữu ích trong bối cảnh này và hứa hẹn cho việc điều trị các bệnh về não.(150.151)Ví dụ: thủ thuật ngựa thành Troy đã được sử dụng để chống lại tình trạng kháng thuốc, trong đó thuốc được giấu bên trong viên nang DNA và xâm nhập vào tế bào giống như ngựa thành Troy và ngăn không cho tế bào hút hết thuốc.(152)Hơn nữa, chất mang thuốc cũng có thể liên kết đặc hiệu với các thụ thể trên tế bào nội mô và đi vào nhu mô não bằng cách vận chuyển qua trung gian thụ thể.(153)Hai ưu điểm quan trọng và hiệu quả của việc đưa thuốc đến cơ quan đích được hỗ trợ bởi công nghệ nano là nâng cao hiệu quả của thuốc và giảm tác dụng phụ đối với các cơ quan khác. Ngày nay, các loại hạt nano kim loại, lipid và polyme khác nhau đã được sử dụng để đưa thuốc đến não.(154.155)Trong bệnh thoái hóa thần kinh, sự thay đổi hàng rào máu não và kích thước của hạt nano là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến việc giải phóng hạt nano vào nhu mô não. Đánh giá độc tính của hạt nano trên tế bào thần kinh trong môi trường lâm sàng và in vivo là một trong những thách thức quan trọng nhất liên quan đến việc triển khai công nghệ nano.(156.157)

Hình 9. (A) Là một protein xuyên màng, protein tiền chất amyloid (APP) trải qua một loạt sự phân cắt protein bởi các enzyme secretase. Nó không gây ra amyloidogen nếu APP bị phân cắt thông qua α-secretase ở giữa Aβ, nhưng sự phân cắt thông qua các enzyme β- và γ-secretase đi kèm với việc giải phóng các peptide Aβ gây độc thần kinh có thể tích tụ thành tập hợp oligome. Các đột biến gen APP ngăn chặn sự phân cắt thông qua α-secretase, sau đó cho phép sự phân cắt ưu tiên thông qua β-secretase. Đột biến ở gen presenilin-1 và presenilin-2 (PSEN1 và PSEN2), được coi là thành phần của phức hợp γ-secretase, làm tăng sự phân cắt thông qua γ-secretase tại vị trí này. Đáng chú ý, cả hai tình huống đều dẫn đến việc sản xuất dư thừa Aβ peptide. Theo thời gian, stress oxy hóa gây ra hiện tượng chết tế bào thần kinh, sau đó là sự phát triển của các mảng thần kinh điển hình của bệnh Alzheimer. In lại từ ref (158)với sự cho phép của CMAJ. (B) Nhuộm miễn dịch huỳnh quang được tiến hành trên các phần 18 μm của não chuột. (C) Nhuộm kép miễn dịch huỳnh quang được tiến hành trên các phần 18 μm của não chuột. Xe (Veh), bexarotene (Bex) và NANO ASTAXANTHIN. In lại từ ref (141)với sự cho phép của Elsevier.

Hình 10. Sơ đồ minh họa các phương pháp xâm lấn và không xâm lấn được sử dụng để đưa thuốc vào não.(127)

4.2. Bệnh thần kinh và vai trò của NANO ASTAXANTHIN

4.2.1. Căng thẳng oxy hóa và các vai trò của nó trong các bệnh thoái hóa thần kinh

Căng thẳng oxy hóa là sự mất cân bằng giữa các gốc tự do và chất chống oxy hóa trong cơ thể dẫn đến việc tạo ra ROS. Căng thẳng oxy hóa đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển và tiến triển của nhiều bệnh thoái hóa như bệnh tự miễn, ung thư, bệnh tim và tiểu đường. Đáng chú ý, NANO ASTAXANTHIN đóng một vai trò rất đặc biệt trong các bệnh viêm thoái hóa thần kinh như Alzheimer, Parkinson, Huntington, bệnh xơ cứng teo cơ một bên, bệnh đa xơ cứng và các quá trình khác liên quan đến lão hóa bệnh lý.(159.160)Với sự gia tăng tuổi thọ, tỷ lệ mắc các bệnh thoái hóa thần kinh cũng ngày càng tăng, với nhiều triệu chứng khác nhau như chức năng của ty thể bị thay đổi, sự tích tụ bất thường của protein và proteasome, cũng như quá trình chuyển hóa sắt bị cải thiện ảnh hưởng đến các bộ phận khác nhau của não có thể dẫn đến một chu kỳ bị khiếm khuyết. và sự khởi đầu của quá trình chết tế bào.(161)Các yếu tố tạo ra ROS có thể làm hỏng ty thể, tăng nồng độ Ca 2+ , ức chế chức năng proteasome và cuối cùng dẫn đến phá hủy tế bào thần kinh. Vì lý do sinh lý, hệ thần kinh trung ương được cho là rất nhạy cảm với stress oxy hóa. Bộ não con người chỉ chiếm một tỷ lệ nhỏ trong tổng trọng lượng cơ thể; tuy nhiên, não tiêu thụ 20% lượng oxy tiêu thụ cơ bản. ROS chính liên quan đến việc phá hủy tế bào thần kinh là superoxide, hydrogen peroxide và các gốc hydroxyl có hoạt tính cao.(162)Oxit nitric như một sứ giả sinh học có độ khuếch tán cao đóng một vai trò quan trọng trong sinh lý của hệ thần kinh trung ương. Sau khi sản xuất, oxit nitric phản ứng nhanh với superoxide để tạo ra các gốc peroxynitrite (ONOO – ) và hydroxyl mạnh; ROS và các loại nitơ phản ứng cùng nhau gây ra stress oxy hóa trong hệ thần kinh. CNS là nơi chứa lipid không bão hòa rất dễ bị tổn thương trước quá trình peroxid hóa và thay đổi oxy hóa. Các liên kết đôi trong axit béo không bão hòa là vị trí quan trọng để các gốc tự do tấn công, gây ra phản ứng dây chuyền, do đó gây tổn hại cho các axit béo không bão hòa lân cận của chúng.(163)Hệ thống phòng thủ chống oxy hóa của não chưa đủ; mô não có hoạt tính chống oxy hóa tương đối thấp hơn các mô khác; ví dụ, não có 10% hoạt động chống oxy hóa của gan.(164)

4.2.2. Viêm và các bệnh về não

Viêm não được gọi là viêm dây thần kinh và có thể do các thông điệp từ các tế bào thần kinh bị phá hủy trong hệ thần kinh gây ra, các vi trùng xâm nhập như vi rút và vi khuẩn, các hóa chất độc hại cũng như các protein bị biến dạng (chẳng hạn như peptide beta-amyloid) trong não .(165)Hai cơ chế chính gây viêm trong não là

4.2.3. Tác dụng của các yếu tố thúc đẩy viêm lên tế bào nội mô mạch máu não

Viêm ngoại biên có thể ảnh hưởng đến não theo nhiều cách khác nhau. Lipopolysacarit vi khuẩn là một ví dụ điển hình về mô hình phân tử liên quan đến mầm bệnh trong việc nhận biết mầm bệnh và tín hiệu viêm kích thích hệ thống miễn dịch bẩm sinh.(170.171)Các tế bào đích lipopolysaccharides, biểu hiện CD14 và TLR4, và bằng cách kích hoạt các dòng nội bào, cuối cùng dẫn đến kích hoạt các yếu tố phiên mã bao gồm NFKβ và AP1.(172)Những yếu tố này được truyền đến nhân tế bào và phiên mã kích hoạt các yếu tố gây viêm. Hoạt động của iNOS, COX2 và NADPH oxydase tăng lên, dẫn đến tăng cường sản xuất NO, PGE2, ROS, các chemokine gây viêm và các cytokine gây viêm trong tế bào nội mô mạch máu não.(173,174)Điều này kích hoạt microglia và kích thích tế bào hình sao và bắt đầu các đợt viêm trong mô não. Bằng cách tăng sự biểu hiện của các phân tử bám dính và tổn thương hàng rào máu não trong quá trình viêm, các đại thực bào ngoại vi cũng có thể xâm nhập vào mô não và thúc đẩy tình trạng viêm trong não.(175.176)Việc tiêm lipopolysacarit một cách có hệ thống cũng giúp tăng cường sản xuất và giải phóng aldosterone, chất này kích hoạt quá mức các thụ thể khoáng chất trong các tế bào nội mô mạch máu não, do đó tăng cường sản xuất và giải phóng các cytokine tiền viêm.(177.178)Các cơ chế viêm được kích hoạt do tổn thương tế bào mô não khác nhau, đôi khi do khiếm khuyết di truyền và trong hầu hết các trường hợp là do các yếu tố chưa xác định, trong đó các bệnh thoái hóa thần kinh hoặc tự miễn dịch có thể đóng một vai trò nào đó. Ví dụ, peptide amyloid-beta, tích tụ trong não ở bệnh Alzheimer, có thể kích thích quá trình viêm trong mô não. Các nguyên nhân khác gây viêm dây thần kinh bao gồm đột quỵ, chấn thương đầu và nhiễm trùng trực tiếp mô não.(178)Khái niệm cho rằng có mối liên hệ giữa tình trạng viêm toàn thân và chứng sa sút trí tuệ lần đầu tiên xuất hiện khi quan sát thấy sự gia tăng các quá trình viêm ở những bệnh nhân Alzheimer sau khi chết. Các nghiên cứu đã chỉ ra mối liên hệ giữa chứng mất trí nhớ và nồng độ cytokine tăng cao như IL-1β, protein phản ứng giai đoạn cấp tính, TNFα và IL-6.(179)Hơn nữa, các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm đã chỉ ra rằng huyết thanh và dịch não tủy của bệnh nhân Parkinson có hàm lượng IL-1β, TNF-α và IL-12 cũng như các tế bào lympho CD4 + và CD8 + cao hơn , điều này cho thấy sự kích hoạt của các tế bào lympho ngoại biên.(180)Hoạt động của microglia tạo ra một lượng lớn các gốc tự do, bao gồm superoxide, hydrogen peroxide, gốc hydroxyl và các cytokine có độc tính tế bào, gây tổn thương tế bào thần kinh.(181.182)

4.2.4. NANO ASTAXANTHIN bảo vệ não

Con đường viêm, stress oxy hóa và apoptosis gây ra sự phá hủy và chết của các tế bào thần kinh và cuối cùng dẫn đến rối loạn thoái hóa thần kinh.(143)Một số cơ chế trực tiếp và gián tiếp đã được đề xuất liên quan đến tác động tích cực của chất chống oxy hóa trong việc cải thiện chức năng nhận thức vì chúng có thể ảnh hưởng đến chức năng nhận thức thông qua việc giảm viêm, điều hòa NF-κB và giảm sản xuất cytokine. NANO ASTAXANTHIN là một chất chống oxy hóa mạnh mẽ với đặc tính phục hồi, sát trùng, chống lão hóa và chống viêm và đang được sử dụng trong điều trị nhiều bệnh về thần kinh như đau thần kinh, bệnh Alzheimer, bệnh Parkinson, bệnh tự kỷ, trầm cảm, v.v.(183)Cấu trúc hóa học độc đáo của nó cho phép nó dễ dàng vượt qua hàng rào máu não và đến não, cơ quan mục tiêu quan trọng nhất của NANO ASTAXANTHIN. Khả năng điều chỉnh hệ thống miễn dịch, giảm viêm và điều trị các bệnh thoái hóa thần kinh của NANO ASTAXANTHIN đã được xác nhận.(184)Đã có báo cáo về việc tăng sản xuất IL-6 trong quá trình tiến triển của bệnh đa xơ cứng,(185)gây ra tình trạng mất myelin và viêm thần kinh do tác động phá hủy hàng rào máu não. Trong một nghiên cứu, người ta phát hiện ra rằng NANO ASTAXANTHIN dễ dàng vượt qua hàng rào máu não, cho phép carotenoid bảo vệ hệ thần kinh trung ương chống lại tổn thương thần kinh mãn tính và cấp tính.(98)

Các cytokine của Th1 có liên quan đến sự phát triển của MS và NANO ASTAXANTHIN điều chỉnh phản ứng của hệ thống miễn dịch bằng cách chuyển phản ứng của tế bào Th1 sang Th2.(186)Theo dữ liệu thu được, người ta kết luận rằng NANO ASTAXANTHIN, như một chất bổ sung qua đường uống, có vai trò hiệu quả trong việc ngăn ngừa, chữa lành và giảm viêm cũng như tổn thương thần kinh do bệnh đa xơ cứng gây ra. Khả năng của NANO ASTAXANTHIN trong việc giảm tổn thương do thiếu máu cục bộ ở não động vật có vú thông qua việc ngăn ngừa apoptosis và ức chế ROS đã được báo cáo;(187)nó bảo vệ chống lại các tổn thương do huyết áp cao, oxy hóa mạch máu và huyết khối não. Hơn nữa, NANO ASTAXANTHIN ngăn ngừa tổn thương thần kinh và giảm nguy cơ đột quỵ bằng cách ức chế ROS và kích hoạt lộ trình Nrf2-ARE. Do đó, nó có thể hữu ích cho những bệnh nhân dễ bị thiếu máu cục bộ vì có tác dụng bảo vệ chống lại các rối loạn thần kinh do độc tính của các gốc tự do gây ra.(188)Sự tích lũy các oligome amyloid-β peptide làm giảm sự biểu hiện của thụ thể ryanodine loại 2 và tăng cường sản xuất ROS của ty thể, cuối cùng dẫn đến chết tế bào thần kinh và bệnh Alzheimer. NANO ASTAXANTHIN có khả năng bảo vệ các tế bào thần kinh chống lại tác hại của các oligome amyloid-β peptide bằng cách điều chỉnh biểu hiện gen thụ thể ryanodine loại 2 và do đó có thể hữu ích trong điều trị bệnh Alzheimer.(103)Carotenoid màu đỏ này làm giảm đáng kể nồng độ amyloid-β peptide oligome, TNF-α, nitrite và AChE, stress oxy hóa và hoạt động của GSK-3β và IRS-S307 ở vùng hải mã và ngăn ngừa tình trạng kháng insulin của vùng hải mã có liên quan. trong bệnh Alzheimer.(189)Một nghiên cứu đã làm sáng tỏ khả năng của NANO ASTAXANTHIN như một tác nhân bảo vệ chống lại bệnh Alzheimer tiến triển. NANO ASTAXANTHIN nguyên chất và sự kết hợp của nó với axit docosahexaenoic đã được sử dụng cho chuột biến đổi gen kép APP/PSEN1 trong tối đa 2 tháng. Kết quả cho thấy rằng sự kết hợp này có tác động mạnh mẽ hơn đến việc điều chỉnh stress oxy hóa, biểu hiện và kích hoạt hồng cầu, cộng với việc giảm quá trình phosphoryl hóa Tau và ngăn chặn tình trạng viêm thần kinh ở chuột so với chính NANO ASTAXANTHIN nguyên chất.(190)

Nồng độ hemoglobin glycosyl hóa cao, protein phản ứng giai đoạn cấp tính, IL-6 và TNF-α làm tăng suy giảm nhận thức ở bệnh nhân tiểu đường bị trầm cảm.(191)Mặt khác, một số nghiên cứu lâm sàng cho thấy rối loạn tâm trạng có thể là yếu tố nguy cơ gây ra bệnh Alzheimer.(192)Các nghiên cứu gần đây đề xuất rằng việc ngăn ngừa các phản ứng viêm trong não và giảm tổn thương thần kinh có thể làm giảm trầm cảm ở chuột mắc bệnh tiểu đường.(193)Do đó, việc giảm các cytokine gây viêm dường như có hiệu quả trong sinh lý bệnh và điều trị rối loạn trầm cảm.(194)Trong nhiều nghiên cứu, các thành phần tự nhiên đã được nghiên cứu như chất bổ sung để cải thiện tâm trạng và giảm lo lắng, căng thẳng bằng cách ức chế chứng viêm.(195)Các nghiên cứu trên động vật cho thấy mức độ trầm cảm đã giảm khi chuột được điều trị bằng NANO ASTAXANTHIN đường uống (25 mg/kg) trong 10 tuần.(196)Ngoài ra, trong một số nghiên cứu, việc bổ sung 0,2 mg dầu tôm có chứa NANO ASTAXANTHIN hàng ngày trong 7 tuần đã cải thiện khả năng học tập, trí nhớ làm việc và chứng trầm cảm.(197)Người ta đã quan sát thấy sự gia tăng khả năng sống sót và tăng sinh của các tế bào gốc có nguồn gốc từ mỡ của con người khi sử dụng NANO ASTAXANTHIN. Việc sử dụng NANO ASTAXANTHIN có thể làm tăng hiệu quả cấy ghép tế bào gốc có nguồn gốc từ mỡ của con người trong điều trị MS, một căn bệnh làm suy nhược não và tủy sống (hệ thần kinh trung ương).(198)

5. Hệ thống phân phối Nano astaxanthin vào mắt

5.1. Sinh lý mắt, bệnh tật và thách thức

Các loại thuốc dùng điều trị bệnh về mắt thường ảnh hưởng đến bề mặt của mắt hoặc phần trước của nó. Việc điều trị một số bệnh như tăng nhãn áp, viêm võng mạc sắc tố, mù bẩm sinh leber, stargardt, thoái hóa điểm vàng tuổi vị thành niên liên kết với nhiễm sắc thể X (AMD), bệnh võng mạc tiểu đường đều liên quan đến phía sau hoặc phía sau mắt. Một số cấu trúc giải phẫu, bao gồm giác mạc, củng mạc, kết mạc và sắc tố biểu mô võng mạc, hạn chế hiệu quả của việc phân phối thuốc đến phần này của mắt.(199.200)Do các cơ chế bảo vệ như chảy nước mắt và phản xạ chớp mắt nên một tỷ lệ nhỏ thuốc kê đơn có thể được hấp thụ. Nước mắt quét sạch vi sinh vật và chất thải, thậm chí loại bỏ thuốc khỏi bề mặt của mắt. Ngoài ra, một phần thuốc còn liên kết với protein trong nước mắt nên không còn tác dụng.(201)Sự hiện diện của các mối nối chặt chẽ trong biểu mô giác mạc hạn chế việc đưa thuốc vào mắt. Do giác mạc có 3 lớp cũng như đặc tính ưa mỡ và ưa nước, các loại thuốc được thiết kế để vượt qua các rào cản đó có thể đến được mục tiêu.(202,203)Thời gian tiếp xúc bằng mắt khoảng 5 phút, chỉ chiếm khoảng 5% số thuốc kê đơn.(204)Dùng lặp lại có thể bù đắp cho thời gian thuốc tiếp xúc ngắn với tế bào của mắt nhưng có thể làm tăng nguy cơ gây độc tế bào. Ngoài ra, việc tiêm nội nhãn các thuốc có thời gian tác dụng ngắn để điều trị các bệnh về sau của mắt cũng gặp vấn đề vì tiêm nhiều lần sẽ làm tăng nguy cơ chảy máu mắt.(205)Khoảng 40% thuốc được nghiên cứu để điều trị các bệnh về mắt là thuốc ít tan trong nước và ưa mỡ. Kết quả là không thể sử dụng chúng trong các công thức thông thường có gốc nước. Vì vậy, các hạt nano có khả năng tương thích sinh học và phân hủy sinh học được lựa chọn để tiêm nội nhãn có thời hạn sử dụng và khả năng bám dính vào màng nhầy ở mức chấp nhận được ( Hình 11 ) .(206−208)Kết quả nghiên cứu in vivo cho thấy các hạt nano có khả năng kết dính sinh học làm tăng thời hạn sử dụng của thuốc và tăng cường hấp thu thuốc. Việc sử dụng các polyme phân hủy sinh học cũng là phương pháp rất phù hợp để đưa thuốc đến vùng sau và điều trị các bệnh mãn tính về mắt. Bằng cách tối ưu hóa bề mặt của các hạt nano, khả dụng sinh học và thời hạn sử dụng của thuốc trong mắt có thể được cải thiện.

Hình 11. Các bệnh liên quan đến các phần khác nhau của mắt và các phương pháp đưa thuốc đến mắt khác nhau.

5.2. Nano astaxanthin cho bệnh về mắt

NANO ASTAXANTHIN giúp bảo vệ tế bào võng mạc chống lại tổn thương oxy hóa và tia UV, đồng thời làm giảm các triệu chứng mỏi mắt(108,209)với xác nhận rằng NANO ASTAXANTHIN ức chế sản xuất ROS và chết tế bào võng mạc.(210)Thiếu máu võng mạc làm tăng sản xuất NF-κB và gây viêm võng mạc.(211)Trong các bệnh võng mạc, tế bào thần kinh đệm đóng vai trò thiết yếu trong tình trạng viêm bằng cách sản xuất ra các cytokine gây viêm như IL1β và TNFα.(212)Các cytokine này kích hoạt phiên mã gen COX2 và iNOS, dẫn đến sự tổng hợp NO và PGE2, là những chất trung gian gây viêm.(213)NANO ASTAXANTHIN ức chế sự kích hoạt và biểu hiện NF-κB của COX2 và iNOS.(214)Việc sử dụng NANO ASTAXANTHIN tại chỗ sẽ hạn chế thiệt hại do tác động của bức xạ cực tím, đồng thời mức độ tế bào apoptotic cũng thấp hơn đáng kể ở các quầng được chiếu xạ được điều trị bằng thuốc nhỏ mắt NANO ASTAXANTHIN; nó được cho là hiệu quả hơn trong việc bảo vệ bề mặt mắt khỏi tia cực tím so với tiêm toàn thân.(215)Tuy nhiên, NANO ASTAXANTHIN làm giảm tình trạng viêm ở võng mạc thông qua việc giảm biểu hiện TNF và IL1β.(186)Chất chống oxy hóa này làm giảm quá trình apoptosis trong tế bào hạch võng mạc cũng như biểu mô sắc tố võng mạc bằng cách tăng biểu hiện của p-Akt, p-mTOR và Nrf2. Nó cũng làm giảm sự biểu hiện của caspase-3, do đó ngăn ngừa bệnh tăng nhãn áp và AMD.(210.216)NANO ASTAXANTHIN có tác dụng bảo vệ võng mạc và điều trị các vết thương do tăng nhãn áp(217)và do đó ức chế sự thoái hóa võng mạc do bệnh tăng nhãn áp.(209)Ngày nay, các đại phân tử thuốc có tác dụng ức chế sự hình thành mạch bao gồm aflibercept, pegaptanib và ranibizumab với trọng lượng phân tử lần lượt là 97, 50 và 48 kDa, là phương pháp điều trị đầu tiên của AMD. Những loại thuốc này nhắm vào yếu tố tăng trưởng mạch máu nội mô, có liên quan đến quá trình tân mạch màng đệm trong AMD.(218)Để đưa các phân tử sinh học đến phần sau một cách hiệu quả, người ta thường thực hiện tiêm thuốc vào tử cung, nhưng phương pháp này có những nhược điểm như nhiễm trùng mắt, bệnh nhân khó chịu, áp lực nội nhãn cao và tắc động mạch võng mạc.(219)Vì việc phân phối thuốc đại phân tử vẫn còn ở giai đoạn sơ khai nên các chiến lược phân phối thay thế đang được săn đón nhiều. Đáng chú ý, sự chú ý đáng kể hiện đang tập trung vào việc phân phối các loại thuốc nhỏ vào mắt. NANO ASTAXANTHIN là một phân tử nhỏ có thể được sử dụng để điều trị các bệnh về mắt, đặc biệt là AMD, bệnh này phải nhắm vào phần sau và vượt qua các rào cản.(220)Ngoài ra, NANO ASTAXANTHIN có thể là một tác nhân tiềm năng để làm giảm các chất trung gian gây viêm mắt ở chuột thông qua sự biểu hiện mRNA của TNF-α, IL-1β và HMGB1 cũng như sự biểu hiện protein của TNF-α, IL-1β và HMGB1 ( Hình 12 ).(221)

Hình 12. (A – C) biểu hiện mRNA của TNF-α, IL-1β và HMGB1. (D – G) Biểu hiện protein của TNF-α, IL-1β và HMGB1. (H) Hình ảnh huỳnh quang cho thấy biểu hiện của HMGB1 trong biểu mô giác mạc. In lại từ ref (221)với sự cho phép của Elsevier.

5.3. Phân phối NANO ASTAXANTHIN cho sức khỏe mắt

Các loại thuốc bôi tại chỗ như thuốc nhỏ mắt, thuốc mỡ tra mắt… để điều trị các bệnh về mắt có ưu điểm là ít xâm lấn và thuận tiện cho người bệnh. Tuy nhiên, vẫn còn một số thách thức kéo dài. Hầu hết thuốc nhỏ mắt được loại bỏ trong vòng vài giây do các trở ngại như khả năng tiết nước mắt hạn chế và tiếp theo là chảy nước mắt, đặc biệt trong trường hợp thuốc có trọng lượng phân tử cao và thuốc ưa nước, không giống như thuốc ưa mỡ phân tử nhỏ, có tính thấm rất hạn chế. Các phân tử thuốc được vận chuyển qua hai con đường (giác mạc và không giác mạc) để đến các phân đoạn trước và sau tương ứng, và cả hai đều có rào cản đối với sự thẩm thấu của thuốc.(222)Vì vậy, một số vấn đề cần được giải quyết như kích thước và trọng lượng phân tử của thuốc, tính thấm, tính ưa nước và tính kỵ nước và trên hết là hệ thống phân phối của thuốc. Bôi thuốc tại chỗ là phương pháp ưu tiên đối với các bệnh về bề mặt hoặc phần trước của mắt ảnh hưởng đến giác mạc hoặc củng mạc và thủy tinh thể. Để vận chuyển thuốc đến các phần sau của mắt, cần phải nghiên cứu thêm để phát triển các hệ thống hoặc thiết bị thích hợp nhằm vượt qua các rào cản trong mô mắt. Trong số rất nhiều nghiên cứu, việc sử dụng các công thức thuốc dựa trên công nghệ nano là một trong những nghiên cứu thành công nhất. Việc phát triển các công thức nano mới để phân phối và giải phóng các phân tử trị liệu tại chỗ có thể phá vỡ các rào cản ở mắt và giảm tác dụng phụ toàn thân. NANO ASTAXANTHIN, dưới dạng keto-carotenoid hòa tan trong lipid, được sử dụng trong điều trị các bệnh về mắt do stress oxy hóa bao gồm AMD và khô mắt do lão hóa, dị ứng, viêm, v.v.(108,183)Vì các tế bào biểu mô võng mạc là nơi hoạt động của thuốc này nên việc đưa thuốc đến vị trí này có tầm quan trọng đặc biệt. Vì các đường bôi tại chỗ, cụ thể là thuốc nhỏ mắt, thực tế hơn và dễ sử dụng hơn cho bệnh nhân, điều quan trọng là phải thiết kế một hệ thống phân phối thuốc thích hợp để bôi NANO ASTAXANTHIN tại chỗ, loại thuốc có độ hòa tan kém trong dung dịch nước.(223)Liposome có kích thước nano là một lựa chọn tốt vì chúng có thể bao phủ tốt NANO ASTAXANTHIN kỵ nước và làm thay đổi điện tích bề mặt của thuốc, sau đó đưa chất đến vị trí mong muốn trong các mô sau của mắt. Liposome được phủ NANO ASTAXANTHIN đã được áp dụng trong mô hình khô mắt in vitro và tác dụng của nó trong việc làm giảm quá trình chết theo chương trình của tế bào và ức chế sản xuất ROS cũng như các dấu hiệu lão hóa là rõ ràng. Hơn nữa, người ta đã tiết lộ rằng khi áp dụng các liposome tích điện dương, việc phân phối NANO ASTAXANTHIN đến vị trí mong muốn sẽ tăng cục bộ. Liposome cation có ái lực với tế bào cao hơn so với liposome trung tính. Ái lực cao hơn này có thể khiến chúng trở thành ứng cử viên phù hợp làm chất mang nano cho các loại thuốc như NANO ASTAXANTHIN.(224)Việc vận chuyển thuốc qua đường bôi có thể được tăng cường nhờ hệ thống phân phối thấm chất nhầy đến các mô mắt khác nhau ngoài lớp chất nhầy; Các hạt nano xuyên qua chất nhầy đã được thử nghiệm in vivo để nhận thấy sự cải thiện về khả năng khuếch tán thuốc. Kết quả cho thấy rằng nó tăng cường sự khuếch tán không chỉ về phía bề mặt nhãn cầu mà còn về phía các phần sau.(225)Hơn nữa, một số phân tử sinh học như peptide (với vai trò là tác nhân thâm nhập tế bào), protein, kháng thể đơn dòng, gen và oligonucleotide có thể được liên hợp với các hạt nano để vận chuyển thuốc đến phần sau của mắt.(226)Các hạt nano và liposome, nanomicelles, huyền phù nano và dendrimer là các hệ thống mang dựa trên công nghệ nano khác đang được nghiên cứu để điều trị phân phối vào mắt.(227)Tuy nhiên, các công thức nano dường như giúp khắc phục các rào cản ở mắt tốt hơn các hệ thống phân phối NANO ASTAXANTHIN khác. Tuy nhiên, vẫn còn chỗ để khám phá các hệ thống phân phối thuốc mới nhằm tăng tính ổn định, độ hòa tan và khả dụng sinh học của NANO ASTAXANTHIN.

6. Cung cấp NANO ASTAXANTHIN qua da để bảo vệ da

6.1. Hình thái da, rào cản và đường thâm nhập

Da là rào cản ban đầu của sinh vật chống lại môi trường và vật cản đầu tiên xâm nhập vào nó là lớp sừng, rào cản chính cho sự xâm nhập của thuốc.(228)Có hai con đường chính để các hoạt chất thẩm thấu qua da: qua phần phụ và qua biểu bì. Con đường xuyên biểu bì chịu trách nhiệm cho sự thẩm thấu qua da và bao gồm hai con đường, con đường nội bào (cạnh tế bào) và con đường xuyên tế bào (cực) ( Hình 13 ).(229)Con đường giữa các tế bào là con đường thâm nhập chính của các chất chống oxy hóa hoạt động vào da và thậm chí có thể vào các vùng sâu hơn của da.(230)Công nghệ nano giúp ích rất nhiều cho việc vận chuyển thuốc qua da thành công. Nó có thể kiểm soát việc giải phóng thuốc để nâng cao hiệu suất, cung cấp khả năng nạp thuốc cao hơn, giúp đạt được sự ổn định về mặt vật lý và hóa học của thuốc trong thời gian bảo quản và kéo dài thời gian phân phối thuốc, do đó cải thiện nồng độ thuốc.(231)Kích thước của phân tử thuốc là thách thức đầu tiên cho sự thâm nhập của nó do lớp sừng dày 10–40 μm trong đó thuốc có trọng lượng phân tử tương đối thấp (∼ dưới 500 g/mol) có thể đến được lớp hạ bì.(228)Ngoài ra, các tế bào ở lớp này được sắp xếp lộn xộn; do đó, thuốc phải di chuyển một chặng đường dài để xuyên qua lớp này.(232)Cho đến nay, nhiều phương pháp vật lý và hóa học khác nhau để tăng cường các thông số phân phối thuốc qua da đã được phát minh; nhiều trong số đó là những chất kích thích tốn kém.(233)Phương pháp tiếp cận dựa trên công nghệ nano mới để phân phối thuốc tại chỗ với việc giải phóng thuốc có kiểm soát đã được công nhận là một chiến lược hiệu quả, đặc biệt đối với các thuốc có độ hòa tan trong nước kém và thời gian bán hủy ngắn.(234−236)Bên cạnh vai trò của các hạt nano và chất mang nano trong điều trị các rối loạn về da, chúng còn được sử dụng rộng rãi trong ngành thẩm mỹ; kem dưỡng ẩm có chứa liposome được phát triển lần đầu tiên cách đây 40 năm.(237)Da là nơi tiếp xúc nhiều nhất với môi trường bên ngoài nên cần được chăm sóc và bảo dưỡng nhiều hơn. Chăm sóc da hàng ngày, triển khai mỹ phẩm có chứa dược phẩm, tăng cường độ đàn hồi, kết cấu và độ mịn của da, từ đó tăng cường sức khỏe cho làn da.(238)Việc đưa thuốc qua da bằng miếng dán thẩm thấu qua da hoặc dạng bôi ngoài da gặp khó khăn do sự hiện diện của lớp sừng; lớp biểu bì này hạn chế việc cung cấp các phân tử hoạt tính sinh học có trọng lượng phân tử tương đối thấp. Để khắc phục những hạn chế này trong việc vượt qua các rào cản sinh học, miếng dán vi kim là một công cụ đầy hứa hẹn để xuyên qua lớp sừng.(239)Microneedles, bao gồm các kim có kích thước siêu nhỏ/nhỏ, có thể đưa hàng hóa vào lớp hạ bì theo con đường không xâm lấn.(228)Tuy nhiên, cho đến nay, chưa có nghiên cứu nào được thực hiện để truyền NANO ASTAXANTHIN qua microneedles. Do đó, có cơ hội để tiến hành nghiên cứu về việc cung cấp NANO ASTAXANTHIN qua trung gian microneedle.

Hình 13. Sơ đồ minh họa các lớp da và các đường thẩm thấu chính vào da để phân phối các hạt nano. Đầu tiên là con đường đi qua các vùng hở của da như tuyến mồ hôi và nang lông để thuốc thấm vào da tốt hơn. Các phân tử thuốc khuếch tán qua màng phospholipid và tế bào chất của tế bào sừng đã chết. Bằng cách này, các chất hoạt tính sinh học liên tục đi qua các khoảng trống nhỏ giữa các tế bào của da.

6.2. Phân phối NANO ASTAXANTHIN cho sức khỏe làn da

Có sự cân bằng giữa việc tạo ra các loại oxy phản ứng và nitơ cũng như hoạt động của hệ thống chống oxy hóa trong tế bào sống. Cấu trúc và chức năng của các tế bào bình thường thay đổi khi có bất kỳ yếu tố nào dẫn đến sự phá vỡ sự cân bằng này.(240)Nhược điểm của tình trạng căng thẳng oxy hóa quá mức đối với da là các nếp nhăn trên khuôn mặt, nếp nhăn sâu, xỉn màu và thô ráp, da khô và mất độ đàn hồi.(241)Tia UV có thể xuyên qua da và tạo ra stress oxy hóa, sau đó là tổn thương DNA, protein và lipid cũng như các lỗi trong quá trình sửa chữa DNA dẫn đến đột biến, thoái hóa collagen, nếp nhăn, ban đỏ và ung thư da.(242) NANO ASTAXANTHIN tăng cường sức khỏe làn da thông qua một số cơ chế bao gồm đặc tính chống oxy hóa, tác dụng chống viêm,(243)cải thiện khả năng miễn dịch,(244)và hiệu quả sửa chữa DNA.(245)Nhiều nghiên cứu đã đánh giá hiệu quả của NANO ASTAXANTHIN trên da và chứng minh rằng nó cải thiện độ đàn hồi, kết cấu và độ ẩm của da, đồng thời giảm nếp nhăn và các dấu hiệu lão hóa rõ rệt.(246,247)Do đặc tính chống viêm và chống oxy hóa của NANO ASTAXANTHIN, nó được cho là có khả năng làm giảm tỷ lệ ung thư da;(248)lợi ích thẩm mỹ của NANO ASTAXANTHIN cũng đã được một số nhà nghiên cứu nghiên cứu. Trong ứng dụng bôi ngoài da, một loại kem có chứa NANO ASTAXANTHIN đã được sử dụng trên da của 11 phụ nữ. Sau 3 tuần, độ ẩm cũng như độ đàn hồi của da ở phần lớn người tham gia đã tăng lên và 3 phụ nữ có nếp nhăn nhỏ cho thấy làn da của họ được cải thiện. Trong một nghiên cứu khác, một nhóm gồm 49 phụ nữ ở độ tuổi 45–50 được dùng 4 mg NANO ASTAXANTHIN trong 6 tuần và hơn 50% các đặc điểm trên da của người tham gia, bao gồm độ đàn hồi và độ ẩm, được cải thiện.(249)NANO ASTAXANTHIN khởi động hệ thống phòng thủ chống oxy hóa của tế bào và điều chỉnh con đường Nrf2, dẫn đến phản ứng chống oxy hóa.(250)Con đường truyền tín hiệu Keap1-Nrf2-ARE là hệ thống phòng thủ chống oxy hóa quan trọng chống lại stress oxy hóa. Nrf2 là yếu tố phiên mã quan trọng được Keap1 điều chỉnh tiêu cực và vai trò chính của nó là điều chỉnh các phản ứng bảo vệ của tế bào trước stress oxy hóa. Trong điều kiện cơ bản, hầu hết các phân tử Nrf2 trong tế bào chất liên kết với protein Keap1 và bị phá hủy. Căng thẳng oxy hóa làm giảm sự phân hủy Nrf2 bằng cách thay đổi mã cysteine ​​cụ thể trong Keap1, dẫn đến việc chuyển Nrf2 vào nhân. Nó liên kết với ARE trong vùng khởi động của gen mã hóa các enzyme chống oxy hóa và tạo ra sự sản xuất các enzyme chống oxy hóa nội sinh.(81)Các enzyme này bao gồm superoxide effutase, catalase, peroxiredoxin, v.v., có vai trò quan trọng trong việc chống lại ROS.(251)

NANO ASTAXANTHIN cũng ảnh hưởng đến chức năng của hệ thống miễn dịch; ví dụ, trong một nghiên cứu về tế bào lympho ở người, NANO ASTAXANTHIN đã tăng cường sản xuất globulin miễn dịch để đáp ứng với sự kích thích của tế bào T. Trong các nghiên cứu khác, người ta đã chứng minh rằng NANO ASTAXANTHIN tăng cường đáp ứng miễn dịch và cải thiện hoạt động gây độc tế bào của tế bào T và NK in vivo. (244.252)Trong một nghiên cứu được thực hiện trên những nữ sinh viên đại học khỏe mạnh, các dấu hiệu của hệ thống miễn dịch bao gồm sản xuất IFN-g và IL-6, hoạt động gây độc tế bào NK và biểu hiện LFA-1 đã được tăng cường một cách đáng kể; phản ứng miễn dịch tế bào và thể dịch được cải thiện nhờ sử dụng NANO ASTAXANTHIN trong chế độ ăn uống.(253)Điều đáng nói là những người tham gia có độ tuổi trung bình là 21 đã nhận được NANO ASTAXANTHIN hàng ngày trong thời gian 8 tuần và phản ứng miễn dịch của họ đã được đánh giá trong một nghiên cứu lâm sàng. Ở giữa thí nghiệm, người ta đã quan sát thấy rằng dấu ấn sinh học gây tổn hại DNA bị giảm bởi NANO ASTAXANTHIN khi phản ứng miễn dịch của phụ nữ trẻ được cải thiện.(253)Bức xạ tia cực tím gây ra sự sản sinh các loại oxy phản ứng (ROS) và các gốc tự do như hydroxyl và oxy nhóm đơn, và đây là những phân tử phản ứng gây ra sự đứt gãy chuỗi DNA và quá trình oxy hóa các bazơ của nó.(245)Do đặc tính chống oxy hóa của NANO ASTAXANTHIN, nó ngăn ngừa sự tích tụ của các gốc tự do, từ đó ngăn ngừa tổn thương DNA.(104)Ngoài ra, tác dụng của NANO ASTAXANTHIN trong kỹ thuật mô và chữa lành vết thương ở cả giai đoạn in vitro và in vivo cho thấy kết quả rất hứa hẹn. Theo cách này, sự kết hợp của NANO ASTAXANTHIN với một số loại polysacarit, chẳng hạn như chitosan và collagen, dẫn đến tăng tỷ lệ chữa lành vết thương trong một khoảng thời gian ngắn so với các loại nghiên cứu khác chỉ sử dụng polysacarit và/hoặc các loại thói quen khác. cấu trúc nano polyme. So sánh kết quả của collagen kết hợp NANO ASTAXANTHIN đã sử dụng với nhóm đối chứng (chỉ dùng nước muối) và nhóm đối chứng bằng thuốc (collagen kết hợp gentamicin) cho thấy rằng NANO ASTAXANTHIN có thể đẩy nhanh quá trình lành vết thương ở chuột lên tới 50% so với hai nhóm đối chứng. ( Hình 14 ).(254)Ngoài ra, đã có báo cáo rằng NANO ASTAXANTHIN có thể ảnh hưởng đến động lực sửa chữa DNA.(250)Trong một nghiên cứu, khả năng bảo vệ của NANO ASTAXANTHIN chống lại sự thay đổi DNA do tia cực tím gây ra đã được đánh giá; NANO ASTAXANTHIN tổng hợp cản trở sự tổn thương DNA trong tế bào hắc tố ở người và tế bào CaCo-2 trong ruột.(255)Sự thay đổi trong các thành phần ma trận ngoại bào như protein dạng sợi bao gồm collagen, đàn hồi và glycosaminoglycan dẫn đến khô da, hình thành nếp nhăn và mất độ đàn hồi của da.(256)Việc sản xuất ROS do tia cực tím gây ra kích thích tổng hợp metallicoproteinase dẫn đến phá hủy ma trận ngoại bào và mất collagen. NANO ASTAXANTHIN với khả năng chống oxy hóa ngăn chặn sự phát triển và tích tụ của các gốc tự do, đồng thời nó đã được quan sát thấy có tác dụng ngăn chặn sự biểu hiện metallicoproteinase trong các tế bào khác nhau.(257)Tác dụng của NANO ASTAXANTHIN trong việc thúc đẩy ma trận- metallicoproteinase-1 và elastase nguyên bào sợi da đối với nguyên bào sợi da người được xử lý bằng tia cực tím của nguyên bào sợi da người được nuôi cấy đã được đánh giá trong đó NANO ASTAXANTHIN làm giảm tác động của bức xạ tia cực tím lên da.(99)Các chất trung gian gây viêm được cho là tăng lên trong quá trình bức xạ tia cực tím và NANO ASTAXANTHIN đã ức chế việc sản xuất các chất trung gian gây viêm bằng cách ngăn chặn sự kích hoạt của NF-κB. Tác dụng của NANO ASTAXANTHIN đối với sự biểu hiện của NF-κB p65, IL-6, TNF-α và IFN-γ đã được nghiên cứu ở nơi khác. Tổng cộng có 32 con trâu đã được bổ sung NANO ASTAXANTHIN trong thời gian 30 ngày. Biểu hiện chất trung gian gây viêm từ các tế bào đơn nhân máu ngoại vi được so sánh với các nhóm đối chứng. Hóa ra biểu hiện mRNA của IL-6, TNF-α và IFN-γ đã giảm so với các nhóm đối chứng.(258)Như đã lưu ý, NANO ASTAXANTHIN làm giảm mức độ oxit nitric cảm ứng và cyclooxygenase. Đặc tính này có ảnh hưởng quan trọng đến sự phát triển của thuốc chống viêm.(259)

Hình 14. (A) Các hình ảnh được cho là của quá trình điều chế NANO ASTAXANTHIN và màng collagen kết hợp thuốc được chiết xuất từ ​​D. singhalensis như sau: (A1) Dung dịch collagen, (B1 và ​​C1) màng chứa NANO ASTAXANTHIN và gentamycin trong dung dịch màng collagen, ( Màng B2 và C2) trước khi xử lý tạo thành hình vuông (5 × 4 cm) biến đổi. (B) Hoạt tính chống oxy hóa (DPPH) của NANO ASTAXANTHIN chiết xuất từ ​​D. singhalensis so với axit ascorbic ở các nồng độ khác nhau. (C) Hình ảnh thể hiện sự co rút của vết thương vào những ngày lành vết thương sau phẫu thuật khác nhau (1–21 ngày). Nhóm 1 là nhóm đối chứng; nhóm 2 là collagen kết hợp NANO ASTAXANTHIN; và nhóm 3 là collagen kết hợp gentamicin. In lại từ ref (254)với sự cho phép của Elsevier.

7. NANO ASTAXANTHIN và điều trị bệnh tiểu đường

Đái tháo đường, hay còn gọi là bệnh tiểu đường ở người, dùng để chỉ một nhóm rối loạn chuyển hóa và được xác định là có lượng đường trong máu cao trong thời gian dài. Số người mắc bệnh tiểu đường là khoảng 463 triệu người và dự kiến ​​con số này sẽ tăng lên 578 triệu người trong 10 năm tới.(260)Căng thẳng oxy hóa gây ra chủ yếu do tăng đường huyết do ROS gây ra được biết là có tác động bất lợi đến sự tiến triển của bệnh tiểu đường. NANO ASTAXANTHIN với hoạt tính chống oxy hóa vượt trội có thể bù đắp tổn thương oxy hóa thông qua các cơ chế khác nhau─ loại bỏ các gốc tự do, cản trở quá trình peroxid hóa lipid và dập tắt oxy nhóm đơn. Ngược lại với các thành viên khác trong họ carotenoid, cấu trúc phân cực của NANO ASTAXANTHIN giúp phân tử thuốc tự kết hợp vào màng tế bào mà không làm mất tổ chức của nó, do đó dẫn đến giảm nồng độ hydroperoxide của lớp lipid.(261)Hơn nữa, người ta đã tiết lộ rằng NANO ASTAXANTHIN có khả năng tăng cường hoạt động của ty thể thông qua việc giảm ROS được tạo ra trong ty thể dẫn đến tăng ATP và các hoạt động hô hấp.(262)Hình 15 chỉ ra các cơ chế có thể giúp NANO ASTAXANTHIN ngăn chặn các tổn thương liên quan đến oxy hóa.

Hình 15. Sơ đồ trình bày các con đường phân tử ngụ ý về khả năng bảo vệ của astaxanthin (NANO ASTAXANTHIN): Do khả năng xâm nhập qua màng của nó, NANO ASTAXANTHIN có cả hoạt động dọn sạch ROS trong và ngoài tế bào. Hơn nữa, trong màng phospholipid, chuỗi polyene NANO ASTAXANTHIN tham gia vào quá trình giảm quá trình peroxid hóa lipid. Thông qua việc điều chỉnh các con đường khác nhau, NANO ASTAXANTHIN làm giảm tình trạng viêm, stress oxy hóa và quá trình tự hủy. Mũi tên đỏ biểu thị hành động ức chế và mũi tên xanh biểu thị hành động tăng cường. In lại từ ref (260)theo giấy phép truy cập mở.

Do tổn thương ở ống thận và cầu thận, bệnh thận đái tháo đường là một biến chứng vi mạch của bệnh đái tháo đường (loại I và loại II), triệu chứng chính được nhận biết là giảm mức lọc cầu thận, tổn thương tế bào biểu mô của ống thận, v.v. .(263)Căng thẳng oxy hóa là yếu tố chính gây ra bệnh thận do tiểu đường và NANO ASTAXANTHIN với đặc tính chống oxy hóa vượt trội được đặc biệt quan tâm để áp dụng trong trường hợp này. Tùy thuộc vào giai đoạn của bệnh tiểu đường, NANO ASTAXANTHIN có hiệu quả trong điều trị và giảm các biến chứng. Tác dụng điều trị đái tháo đường của Astaxanthin đã được quan sát bởi

• giảm nồng độ glucose và fructosamine huyết thanh ở bệnh nhân sử dụng NANO ASTAXANTHIN (8 mg mỗi ngày trong 8 tuần)(264)
• Cải thiện chuyển hóa glucose và hạ huyết áp(264)
• hạ đường huyết lúc đói ở chuột(265)
• giảm MDA (malondialdehyd) trong huyết thanh và tăng hoạt tính SOD với tác dụng giảm glucose(266)
• bảo vệ tế bào beta tuyến tụy chống lại độc tính của glucose bằng cách tăng tiết insulin(265)
• ngăn chặn sự trung gian căng thẳng ER của quá trình apoptosis tế bào beta(267)
• tăng độ nhạy insulin và sự hấp thu glucose cũng như giảm tình trạng kháng insulin ở chuột được nuôi bằng chế độ ăn nhiều đường fructose (HFFD) sử dụng NANO ASTAXANTHIN trong 45 ngày (6 mg/kg/ngày) đã gây ấn tượng trên con đường truyền tín hiệu insulin(268)
• tăng chuyển hóa và dung nạp glucose ở cơ và giảm tình trạng kháng insulin ở mô này cũng như tăng cường sinh học ty thể trong tế bào cơ của chuột được điều trị HFD (chế độ ăn nhiều chất béo)(269)
• cải thiện quá trình chuyển hóa glucose bằng cách tác động đến NANO ASTAXANTHIN trên các enzyme chuyển hóa của gan và tăng cường dự trữ glycogen trong gan(270)
• giảm hiện tượng viêm và rối loạn chức năng gan do bệnh tiểu đường ở chuột mắc bệnh tiểu đường do STZ (Streptozotocin) gây ra bằng cách giảm nồng độ ROS và AGEs (sản phẩm cuối cùng của glycation) và giảm peroxid hóa lipid ở gan trong 18 ngày tiêu thụ 50 mg/kg NANO ASTAXANTHIN mỗi ngày(271)

Một số biến chứng của bệnh tiểu đường bao gồm:

• (1) Bệnh võng mạc . Một biến chứng tiến triển chậm của bệnh tiểu đường với tình trạng viêm gia tăng, giảm chức năng của enzyme chống oxy hóa, nhiều thay đổi về trao đổi chất trong tế bào võng mạc, tổn thương vi mạch, căng thẳng oxy hóa ở võng mạc và các tế bào mao mạch của nó và kích hoạt con đường tự thực trong tế bào võng mạc.(272−274)Trong một nghiên cứu, vai trò phòng ngừa của NANO ASTAXANTHIN đối với bệnh võng mạc ở chuột đã được kiểm tra và người ta đã quan sát thấy sự giảm căng thẳng oxy hóa và các chất trung gian gây viêm cũng như sự gia tăng các enzyme chống oxy hóa.(275)Một thí nghiệm in vitro trên tế bào biểu mô sắc tố võng mạc ở người cho thấy NANO ASTAXANTHIN có thể làm giảm tác động của lượng đường cao lên tế bào bằng cách giảm AGEs, ROS và peroxid hóa lipid.(276)Khedher và cộng sự. cho thấy tác dụng ức chế của NANO ASTAXANTHIN đối với hoạt động của aldolase reductase, đây là một enzyme chủ chốt trong cơ chế bệnh sinh của bệnh võng mạc.(277)
• (2) Bệnh thần kinh . Tác dụng phụ của biến chứng này là các bất thường về thần kinh, tế bào não chết theo chương trình, rối loạn chức năng nhận thức dựa trên vùng đồi thị và các hành vi thần kinh.(278)Tất cả những vấn đề này là do hoạt động của stress oxy hóa, sự hiện diện của các chất trung gian gây viêm và sự kích hoạt của các phân tử liên quan đến apoptosis. Các nghiên cứu cho thấy tác dụng bảo vệ và cải thiện tình trạng bệnh lý thần kinh của việc sử dụng NANO ASTAXANTHIN bao gồm tăng hoạt động của các enzyme chống oxy hóa, giảm mức độ phân tử gây viêm, bảo vệ tế bào khỏi bị apoptosis,(279)cải thiện hành vi thần kinh ở chuột STZ,(98)và suy giảm nhận thức bằng cách ức chế stress oxy hóa và viêm ở chuột mắc bệnh tiểu đường.(280)
• (3) Tác dụng trên tim mạch . Chúng là những rối loạn liên quan đến bệnh tiểu đường do huyết khối, xơ cứng động mạch, tổn thương mạch máu và kết tập tiểu cầu, tất cả đều là kết quả của lượng glucose cao và stress oxy hóa.(281.282)NANO ASTAXANTHIN làm giảm những tác động này bằng cách giảm căng thẳng oxy hóa và viêm vì nó cho thấy tác dụng chống viêm và chống đông máu,(283)điều hòa các phản ứng oxy hóa khử, kiểm soát và điều hòa co mạch, huyết áp và tính lưu động của máu,(284)và giảm mức độ LDL.(285)
• (4) Bệnh thận . Tác dụng bảo vệ thận của NANO ASTAXANTHIN được quan sát thấy qua việc tăng albumin trong nước tiểu và giảm các dấu hiệu căng thẳng oxy hóa ở chuột db/db sau 12 tuần sử dụng NANO ASTAXANTHIN,(286)ức chế sản xuất COX-2, MCP-1, TGFB và ROS trong các tế bào được kích thích glucose cao ở trung mô cầu thận,(287)bình thường hóa nồng độ creatinine và axit uric, giảm urê và phì đại cầu thận ở chuột mắc bệnh tiểu đường và cải thiện rối loạn chức năng thận,(288)tăng biểu hiện của các enzyme chống oxy hóa và duy trì trạng thái chống oxy hóa của thận và huyết tương, làm giảm các biến chứng thận của bệnh tiểu đường(289)và ngăn ngừa xơ hóa thận bằng cách giảm sự tích tụ các thành phần ECM và bảo vệ chống lại tổn thương oxy hóa bằng cách kích hoạt yếu tố phiên mã Nrf 2-ARE.(290)

Tuy nhiên, độ hòa tan và độ ổn định kém của thuốc ảnh hưởng tiêu cực đến khả năng chống oxy hóa và sinh khả dụng của thuốc. Một nghiên cứu gần đây nhắm vào bệnh thận do tiểu đường thông qua hệ thống phân phối thuốc bao gồm liposome đóng gói NANO ASTAXANTHIN với mục đích thiết kế một hệ thống phân phối thông minh nhắm vào các tế bào trung mô cầu thận dựa trên chất vận chuyển glucose 1 được cho là có vai trò quan trọng trong việc vận chuyển glucose đến các tế bào trung mô cầu thận.(291)Liposome biến đổi glucose đóng gói NANO ASTAXANTHIN có thể thâm nhập thành công qua chất vận chuyển glucose 1 của màng tế bào trung mô cầu thận và hệ thống phân phối thuốc đã loại bỏ hiệu quả ROS do stress oxy hóa tạo ra.(292)Hơn nữa, nghiên cứu giải phóng NANO ASTAXANTHIN đã được thực hiện ở các độ pH khác nhau; môi trường axit đại diện cho môi trường lysosome, trong khi dung dịch muối đệm photphat +10% huyết thanh bò bào thai đại diện cho môi trường máu. Các liposome thể hiện sự giải phóng nhanh hơn trong môi trường axit và bảo vệ các phân tử thuốc tốt hơn. Hình 16 chỉ ra các đặc tính hóa lý và sinh học của liposome đóng gói NANO ASTAXANTHIN trong ống nghiệm cùng với sơ đồ cho thấy cách vận chuyển thuốc phối tử glucose có thể đến được các tế bào trung mô.

Hình 16. (A) Sơ đồ nhắm mục tiêu vào các tế bào trung mô cầu thận thông qua liposome biến đổi phối tử glucose bao bọc NANO ASTAXANTHIN. (B) Hoạt tính chống oxy hóa của NANO ASTAXANTHIN (i), tỷ lệ dư thừa của NANO ASTAXANTHIN trong quá trình loại bỏ H 2 O 2 (ii), khả năng tồn tại của tế bào của các mẫu GLU-LIP, NANO ASTAXANTHIN và NANO ASTAXANTHIN-GLU-LIP khi tiếp xúc với tế bào trung mô thận của con người (HRMC) ở các nồng độ khác nhau trong 24 giờ (iii), sự hấp thu tế bào của các mẫu có nhãn DiO thông qua HRMC (iv), mức độ ROS đối với các mẫu khác nhau khi tiếp xúc với HRMC (v). Các giá trị p , bao gồm * p < 0,05, ** p < 0,01 và *** p < 0,001, thể hiện sự khác biệt đáng kể giữa mẫu và HG. Chữ viết tắt: 1,2-distearoyl- sn -glycero-3-phosphatidyletanolamine (DSPE), liposome (LIP), phối tử glocuse (GLU), lecithin lòng đỏ (EPC), mô hình tế bào tiểu đường (HG), kiểm soát âm tính (NC), và chất vận chuyển glucose 1 (GLUT1). In lại từ ref (292)với sự cho phép của Elsevier.

8. Cung cấp NANO ASTAXANTHIN trị liệu cho các rối loạn khác như Ung thư

Ung thư về cơ bản có nghĩa là sự phát triển của một tế bào ác tính. Các khối u ác tính ở người là kết quả của một tập hợp các sự kiện di truyền khác biệt. Những thay đổi này xảy ra ở các gen ảnh hưởng đến việc kiểm soát chu kỳ tế bào, sự sống của tế bào, sự di chuyển của tế bào và sự hình thành mạch. Sự xâm nhập và phát triển của tế bào trong chu kỳ tế bào đi kèm với những thay đổi về số lượng và hoạt động của một họ protein gọi là cyclin. Số lượng các cyclin khác nhau tăng lên ở các giai đoạn nhất định của chu kỳ tế bào và do sự tăng cường này, việc kích hoạt các cyclin E/CDK2, D/CDK6 và D/CDK4 diễn ra, gây ra quá trình phosphoryl hóa RB, dẫn đến tăng sinh tế bào. Sự tăng sinh tế bào xảy ra một cách tự phát khi các gen điều khiển chu kỳ tế bào bị suy yếu do đột biến hoặc khuếch đại. Ví dụ, việc kích hoạt cyclin D1, xảy ra do đột biến, làm tăng tốc độ tăng sinh tế bào bằng cách tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phosphoryl hóa RB.(293)Các nghiên cứu cho thấy NANO ASTAXANTHIN dừng chu kỳ tế bào ở giai đoạn G0/G1 và ngăn chặn sự biểu hiện của cyclin D1, bằng cách tăng biểu hiện của p53, p27 và p21WAF-1/CLP1 cùng một lúc. Một cách để tế bào thoát khỏi ung thư là chọn cái chết, tức là apoptosis. Sự suy thoái của màng nhân và tế bào chất của tế bào và bào quan dẫn đến sự phân mảnh của các tế bào, sau đó chúng nhanh chóng bị thực bào nuốt chửng và bị bắt cóc khỏi môi trường. Một số gen đóng vai trò quan trọng trong quá trình apoptosis, bao gồm Bim, Bcl-2, Bcl-XL, Bak, Bax, Bad, p53 và Mcl-1. Các protein Mcl-1, Bcl-2 và Bcl-XL phối hợp với nhau để chống lại quá trình apoptosis, trong khi các protein Bim, Bad, Bak và Bax đóng vai trò trong quá trình apoptosis.(294−296)Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng NANO ASTAXANTHIN làm giảm biểu hiện của chất chống apoptotic và tăng biểu hiện của protein tiền apoptotic, thúc đẩy giải phóng cytochrome c và Smac/Diablo vào tế bào chất. Bcl-2 gây ra sự giải phóng cytochrome c từ ty thể, dẫn đến kích hoạt caspase-9 và sau đó là caspase-3. NANO ASTAXANTHIN gây ra hiện tượng apoptosis của ty thể trong tế bào thông qua caspase, dẫn đến chết tế bào ung thư.(297.298)NANO ASTAXANTHIN phát huy tác dụng chống tăng sinh bằng cách tăng biểu hiện Bax và caspase 3, đồng thời giảm biểu hiện malondialdehyd và bcl2 trong dòng tế bào LS-180.(299.300)NANO ASTAXANTHIN có thể điều trị ung thư tuyến tiền liệt bằng cách ức chế chức năng enzyme alpha-reductase.(301)Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra vai trò chống ung thư của NANO ASTAXANTHIN đối với các bệnh ung thư tuyến tiền liệt, gan, ruột kết, phổi, vú và các bệnh ung thư khác.(302−304)Hiện nay, một số lượng lớn hệ thống phân phối thuốc bao gồm các hạt nano và nhiều vật liệu khác nhau đã được sử dụng làm chất kích thích hoặc chất tăng cường thuốc để cải thiện hiệu quả điều trị cũng như độ bền và tính ổn định cũng như độ an toàn của thuốc chống ung thư. NANO ASTAXANTHIN là một phân tử sinh học có thể khử muối kim loại để tạo thành các hạt nano thích hợp để xử lý trong các hệ thống sinh học; việc sản xuất các hạt nano vàng (NP Au) với NANO ASTAXANTHIN làm chất khử tự nhiên đã được đánh giá. Tác dụng gây độc tế bào của các cấu trúc nano đã được điều chế chống lại tế bào ung thư vú ở người (MDA-MB-231) đã được đánh giá thông qua xét nghiệm dựa trên tetrazolium; Các NP NANO ASTAXANTHIN-Au thể hiện tác dụng gây độc tế bào mạnh mẽ chống lại các tế bào ung thư và hình thái apoptotic đã được phát hiện trong các tế bào được điều trị. Mặt khác, các NP Au làm giảm NANO ASTAXANTHIN có tiềm năng hoạt động như một tác nhân đầy hứa hẹn trong lĩnh vực chẩn đoán và trị liệu dựa trên quang học vì chúng hiển thị đỉnh hấp thụ UV-vis thú vị ở vùng cận hồng ngoại, điều cần thiết trong chẩn đoán dựa trên quang học và liệu pháp. Tia laser vùng hồng ngoại gần có thể xâm nhập vào mô một cách hiệu quả và các hạt nano có thể chuyển đổi ánh sáng này thành năng lượng nhiệt, được áp dụng trong liệu pháp quang nhiệt.(305)Điều thú vị cần lưu ý là chỉ riêng NANO ASTAXANTHIN đã có đặc tính quang xúc tác, nhờ đó nó có thể biến ánh sáng thành nhiệt mà không cần thêm tác nhân quang nhiệt. Đặc tính này đã được khai thác để loại bỏ các khối u ở mắt thông qua liệu pháp quang nhiệt. Người ta đã quan sát thấy sự gia tăng nhiệt độ cục bộ của các khối u khi áp dụng tia hồng ngoại gần. Kết quả thu được cho thấy rõ ràng rằng NANO ASTAXANTHIN là một ứng cử viên rất hứa hẹn trong việc điều trị bất kỳ loại ung thư nào thông qua liệu pháp quang nhiệt như được mô tả trong Hình 17 .

Hình 17. (A) Bố trí thử nghiệm liệu pháp quang nhiệt do NANO ASTAXANTHIN gây ra; (B) thể tích khối u (i), trọng lượng cơ thể thỏ (ii) và hình ảnh nhuộm H&E ở mức ×40 (iii) và ×100 (iv) của mẫu; (C) đánh giá in vitro về sự thay đổi nhiệt độ khi NIR có bước sóng 532 nm được chiếu xạ; (D) điều trị các khối u ở mắt lên đến 14 ngày: đối chứng (i), các khối u được điều trị chỉ bằng laser trong 4 phút ở bước sóng 532 nm và 0,11 W cm –2 (ii), tiêm dung dịch NANO ASTAXANTHIN (300 μg mL –1 ) mà không cần tiếp xúc với chiếu xạ laze (iii), các khối u được điều trị bằng cả tiêm NANO ASTAXANTHIN, sau đó chiếu xạ laze (532 nm và 0,11 W cm –2 trong 4 phút) (iv). In lại từ(306)với sự cho phép của Thư viện Khoa học Công cộng.

Việc phát hiện sớm ung thư có thể làm tăng đáng kể khả năng điều trị thành công. Các xét nghiệm hình ảnh như vậy có thể có tác động đáng kể đến chẩn đoán ung thư. Hình ảnh quang âm là một kỹ thuật hình ảnh lai dựa trên hiệu ứng quang âm với độ phân giải và độ nhạy cao, có thể được sử dụng để chẩn đoán các giai đoạn khác nhau của bệnh ung thư. So với các phương pháp chụp ảnh khối u thông thường khác, nó tiết kiệm hơn và có độ tương phản tốt hơn trong chẩn đoán khối u.(307)NANO ASTAXANTHIN, với đỉnh hấp thụ ở bước sóng 490 nm, có thể được sử dụng như một tác nhân hấp thụ quang tiềm năng để tăng cường phản ứng quang âm trong việc nhắm mục tiêu vào các khối u ung thư.(308,309)Nguyễn và cộng sự. đã chứng minh rằng NANO ASTAXANTHIN có thể được sử dụng như một chất tương phản sinh học tương thích quang học ngoại sinh để nhận biết kích thước và vị trí của khối u bàng quang.(310)Ngoài ra, Bharathiraja và cộng sự. các hạt nano polypyrrole tổng hợp sử dụng albumin huyết thanh bò liên hợp NANO ASTAXANTHIN làm chất tương phản quang học để điều trị bằng quang học và phát hiện ung thư. Trong một nghiên cứu khác, nhũ tương nano tocopherol NANO ASTAXANTHIN-alpha đã được tổng hợp bằng phương pháp nhũ hóa tự phát và siêu âm và tác dụng của nó đã được kiểm tra trên ba loại tế bào ung thư khác nhau; nó có tiềm năng chống ung thư đáng kể chống lại các tế bào ung thư khác nhau và có đặc tính kháng khuẩn và chữa lành vết thương.(305)

Ngoài ra, một số nhà nghiên cứu đã kiểm tra việc sử dụng các hạt nano lipid rắn làm hệ thống phân phối vitamin và các chất tương tự của chúng qua đường miệng vì chúng tương thích sinh học với nền lipid (bao gồm triglycerid, axit béo hoặc este glycerol) và dễ bị phân hủy trong cơ thể ; NANO ASTAXANTHIN, là một carotenoid tự nhiên, có tác dụng chống lại một số rối loạn và mạnh hơn β-carotene và vitamin E.(5)Tuy nhiên, việc sử dụng nó trong công thức uống bị hạn chế do độ nhạy sáng, phân hủy khi có oxy và khả năng hòa tan trong nước kém. Do đó, NANO ASTAXANTHIN đã được đưa vào các hạt nano lipid rắn để cải thiện khả dụng sinh học của nó.(311)Một hệ thống phân phối thuốc dựa trên Tween 20 este và glycerol đã được phát triển để phân phối NANO ASTAXANTHIN với đường kính trung bình của các hạt nano lipid rắn này là 163–167nm, trong khi tỷ lệ đóng gói là ∼89%. Kết quả cho thấy các hạt nano lipid rắn gây ra sự giải phóng NANO ASTAXANTHIN trong thời gian dài trong nước ép mô phỏng GI.(312)Trong một nghiên cứu khác, các hạt keo được nạp NANO ASTAXANTHIN đã được phát triển để giải quyết các yếu tố hạn chế của NANO ASTAXANTHIN đối với các ứng dụng phân phối thuốc qua đường uống thông qua poly(axit lactic- co -glycolic) được phủ chitosan oligosaccharide trong đó các phân tử thuốc được nạp vào. Đáng chú ý, hai loại poly(lactic- co -glycolic acid) có tỷ lệ lactide và glycolide khác nhau đã được thử nghiệm (lần lượt là 50:50 và 25:75), và các đặc tính hóa lý, phân phối thuốc và đặc tính sinh học đã được đánh giá trong ống nghiệm . Lớp phủ chitosan oligosacarit làm cho hệ thống phân phối thuốc phản ứng với pH và tốc độ giải phóng tăng lên khi độ pH của môi trường chuyển sang axit. Ngược lại với các mẫu NANO ASTAXANTHIN tinh khiết và các mẫu poly(axit lactic- co -glycolic) không phủ NANO ASTAXANTHIN, lớp phủ chitosan oligosacarit dẫn đến khả năng phân tán tốt trong nước ở nhiệt độ phòng và tăng cường khả dụng sinh học, điều này rất có lợi cho các ứng dụng phân phối thuốc.(313)Bảng 3 trình bày một số ví dụ về vật liệu nano được nạp NANO ASTAXANTHIN cho các ứng dụng y sinh khác nhau.

Bảng 3. Các chất mang nano được nạp NANO ASTAXANTHIN khác nhau được nhắm mục tiêu cho các cơ quan khác nhau a

Chữ viết tắt: NP NANO ASTAXANTHINDC, hạt Nano astaxanthin-DNA/chitosan; SLN, hạt nano lipid rắn; NP NANO ASTAXANTHIN- Fe 3 O 4 -Tf- PEG, hạt Nano astaxanthin/Fe 3 O 4 /transferrin/PEG; NLC và CD, chất mang lipid có kích thước nano và cyclodextrin; NE, nhũ tương nano; NLC, chất mang lipid có cấu trúc nano; NANO ASTAXANTHIN-TP-KC NE, nhũ tương Nano astaxanthin/alphatocopherol/κ-carrageenan

9. NANO ASTAXANTHIN từ băng ghế đến đầu giường

Ngoài y học, NANO ASTAXANTHIN còn có nhiều ứng dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp. Carotenoid vi tảo ( Haematococcus) chính này được sử dụng cho các ngành công nghiệp mỹ phẩm, thực phẩm, dinh dưỡng và thủy sản, cùng nhiều ngành khác. Về mặt thương mại, có nhu cầu cao và thị trường rất cạnh tranh giữa các công ty sản xuất để sản xuất chất màu này và các dẫn xuất của nó. Thị trường NANO ASTAXANTHIN cho thức ăn chăn nuôi và dược phẩm dinh dưỡng lần lượt là 300 triệu USD và 30 triệu USD trong năm 2009.(320)Năm 2018, thị trường này vượt 600 triệu USD,(321)và nó đã vượt 650 triệu USD vào năm 2020 (Thông tin chi tiết về thị trường toàn cầu: https://www.gminsights.com/industry-analysis/astaxanthin-market ). Dựa trên Thông tin chi tiết về thị trường toàn cầu, quy mô thị trường NANO ASTAXANTHIN được ước tính sẽ tăng trưởng với tốc độ CAGR trên 5,5% (tốc độ tăng trưởng kép hàng năm) từ năm 2021 đến năm 2027. NANO ASTAXANTHIN tổng hợp và tự nhiên là hai nguồn của thị trường này. Nói chung, việc tiêu thụ NANO ASTAXANTHIN tổng hợp là trong các ứng dụng gia cầm, thức ăn cho vật nuôi và nuôi trồng thủy sản và gần 95% thị trường NANO ASTAXANTHIN được sản xuất bằng phương pháp tổng hợp hóa học.(322)Mặc dù mức tiêu thụ NANO ASTAXANTHIN tổng hợp chiếm ưu thế, nhưng nhu cầu của người tiêu dùng đối với Haematococcus astaxanthin tự nhiên hiệu quả vẫn đang tăng lên, đặc biệt là trong ngành công nghiệp dinh dưỡng. NANO ASTAXANTHIN tự nhiên được dự đoán sẽ đạt 770 triệu USD (với sản lượng 190 tấn) vào năm 2024, với tốc độ tăng trưởng CAGR là 7,7%.(320)Thị trường NANO ASTAXANTHIN đã cho thấy sự tăng trưởng ổn định kể từ năm 2014 và quy mô thị trường toàn cầu được dự đoán sẽ đạt 3,4 tỷ USD vào năm 2027, với tốc độ CAGR là 16,2%.(323)Nó có thể dễ dàng thu được ở nhiều dạng bột khô, bột, dầu và sinh khối khác nhau, do đó cho thấy sự gia tăng về khối lượng bán bột màu toàn cầu và sẽ có sự phát triển thị trường toàn cầu đáng kể nhất vào năm 2026.(324)Người ta rất quan tâm đến carotenoid từ các nguồn tự nhiên và các ứng dụng rộng rãi của NANO ASTAXANTHIN trong thực phẩm, dược phẩm, dược phẩm dinh dưỡng, thực phẩm bổ sung, thức ăn và các sản phẩm chăm sóc cá nhân được dự đoán sẽ tăng lên.

10. Quan điểm tương lai và nhận xét

Một trong những vấn đề của con người ngày nay là phải đối mặt với những căn bệnh mãn tính và nguy hiểm. Nói chung, các gốc tự do và chất oxy hóa được sản xuất liên tục trong cơ thể sinh vật sống thông qua các phản ứng trao đổi chất khác nhau. Do vai trò của các gốc tự do và chất oxy hóa đối với sự phát triển và tiến triển của các bệnh này, các phân tử phản tác dụng, hợp chất chống oxy hóa của chúng đang trở thành những chất bổ sung có giá trị trong chế độ ăn uống của con người. Trong hai thập kỷ qua, stress oxy hóa và chất chống oxy hóa đã trở thành một trong những lĩnh vực nghiên cứu quan trọng và phổ biến nhất đối với các nhà nghiên cứu.(325)Chế độ ăn bổ sung chất chống oxy hóa hóa học tổng hợp được coi là phương pháp điều trị rối loạn ROS, nhưng nghiên cứu cho thấy việc sử dụng thường xuyên chất chống oxy hóa tổng hợp làm tăng tỷ lệ tử vong.(326)Do đó, giả thuyết dựa trên tác dụng điều trị của các điều kiện chống oxy hóa trong ống nghiệm không đồng tình với tác dụng của nó trên cơ thể. (327)Tác dụng phụ của thuốc hóa học và tính không tương thích của chúng với bản chất con người đã tạo ra tầm quan trọng đặc biệt cho việc xác định và nghiên cứu chính xác các hợp chất hóa học trong cây thuốc, nấm men, tảo và một số vi khuẩn bao gồm cả chất chống oxy hóa tự nhiên. Chất chống oxy hóa tự nhiên dường như là một sự thay thế tốt cho chất chống oxy hóa tổng hợp vì chúng có thể chống lại chứng viêm và stress oxy hóa một cách hiệu quả;(328)các nước phát triển đã coi việc phát triển thực phẩm lành mạnh là ưu tiên quan trọng. Bằng cách xác định và sử dụng các hợp chất này, đồng thời cải thiện chế độ ăn uống và giảm bệnh tật, chúng đã góp phần nâng cao sự an toàn và sức khỏe của người tiêu dùng như đã được khẳng định bởi các nghiên cứu lâm sàng về tác động sức khỏe của các hợp chất hoạt tính sinh học.(329)NANO ASTAXANTHIN là một chất dinh dưỡng lành mạnh không có độc tính và do đặc tính chống oxy hóa mạnh nên nó đã tham gia vào việc bảo vệ các tế bào chống lại tổn thương oxy hóa và điều chỉnh biểu hiện gen, tạo ra sự giao tiếp giữa tế bào và sức khỏe tế bào. Mặt khác, việc sử dụng nó như một chất chống oxy hóa tự nhiên bị hạn chế do khả dụng sinh học thấp, độ nhạy cảm với các điều kiện môi trường, quá trình và đường tiêu hóa cũng như thiếu hệ thống phân phối thuốc thích hợp. Do đó, nghiên cứu đáng kể đã được thực hiện về việc sử dụng các chất mang nano chứa NANO ASTAXANTHIN cho các ứng dụng điều trị. Ngoài ra, sự kết hợp của NANO ASTAXANTHIN với các vật liệu nano khác có thể mang lại tác dụng hiệp đồng, ví dụ như hoạt động chống oxy hóa, có thể được sử dụng để điều trị các bệnh khác nhau.(330−334)