Cоздана «умная» наносистема доставки нутрицевтиков
Исследователи Института биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН создали «умную» многослойную наносистему доставки липосомальной формы нутрицевтиков и впервые на молекулярном уровне описали механизмы её трансформации в модельных условиях желудочно-кишечного тракта человека (in vitro), включая механизмы мукоадгезии в желудке, высвобождение липосом из биополимерной матрицы и формирование смешанных мицелл в тонком кишечнике. Результаты опубликованы в журнале Food Hydrocolloids for Health.
Современные научные данные свидетельствуют о том, что обогащение пищевых продуктов нутрицевтиками — пищевыми биологически активными веществами — рассматривается как перспективная стратегия профилактики неинфекционной патологии. Однако, существенным ограничением реализация этого на практике является нестабильность нутрицевтиков в различных условиях — от производства продуктов питания и их хранения до транзита через желудочно-кишечный тракт. Так, например, длинноцепочечные полиненасыщенные жирные кислоты характеризуются выраженной склонностью к липидной пероксидации с образованием первичных и вторичных продуктов окисления; каротиноиды, в частности β-каротин, подвержены фотоиндуцированной деградации с утратой антиоксидантной активности. Гидрофобность многих нутрицевтиков ограничивает их растворимость в водной фазе, снижая биодоступность.
Авторы разработали «умную» тройную наносистему: внутри — липосомы из фосфатидилхолина, загруженные нутрицевтиками (омега-3 полиненасыщенными жирными кислотами, β-каротином, растительным антиоксидантом), а снаружи — оболочка из природных биополимеров (сывороточного белка молока и хитозана). Эта архитектура решает сразу несколько задач: защищает биологически активные вещества от окисления и деградации, обеспечивает мукоадгезивное удержание нанокомплекса в условиях желудка и управляемое высвобождение компонентов в кишечнике.
Используя электронный парамагнитный резонанс, многоугловое лазерное светорассеяние, просвечивающую электронную микроскопию и другие точные физико-химические методы, исследователи установили:
● В «желудке» хитозан, обеспечивая положительный заряд (+22,2 мВ) биополимерного комплексного покрытия, приводит к удерживанию систем доставки в отрицательно заряженном мукозном слое слизистой, выстилающей весь пищеварительный тракт. При этом пролонгируется действие пищеварительных ферментов, что подготавливает системы доставки к их основному ферментативному пищеварению в тонком кишечнике. Одновременно с этим, защитное покрытие хитозана препятствует высвобождению липосом, выпуск которых достигает только 16 % в желудке.
● В «тонком кишечнике» происходит депротонирование хитозана, в результате хитозан теряет свой положительный заряд и его электростатический комплекс с белком разрушается, обеспечивая более полный гидролиз белково-липидного ядра и высвобождение из него 84 % липосом.
● Продукты липолиза и фосфолиполиза в условиях тонкого кишечника взаимодействуют с желчными солями, формируя смешанные наноразмерные мицеллы (33 нм), содержащие нутрицевтики и обладающие слабой мукоадгезией к слизистой кишечника, что должно значительно повысить их биоусвоение.
«Полученные данные закладывают основу для проектирования многофункциональных систем доставки нутрицевтиков с использованием пищевых биополимеров — стимул-чувствительных наноносителей природного происхождения, что делает возможным получение полезных профилактических пищевых ингредиентов с адресной доставкой и повышенной биодоступностью нутрицевтиков в пищеварительном тракте», — объясняет руководитель исследования доктор химических наук Мария Германовна Семёнова.
Работа поддержана Министерством науки и высшего образования Российской Федерации (государственная регистрация темы: 125020701775-3) и Российским научным фондом (грант № 21-16-00085).
Источник: Пресс –служба РАН