Las microalgas, como organismos eucariotas unicelulares, demuestran varias ventajas para aplicaciones biotecnológicas y biológicas. La demanda de productos derivados de microalgas naturales ha aumentado recientemente en aplicaciones alimentarias, cosméticas y nutracéuticas. Los antioxidantes naturales se han utilizado para atenuar el daño celular mitocondrial causado por el estrés oxidativo. Este estudio evalúa el efecto protector in vitro de extractos bioactivos contra el estrés oxidativo en células madre/estromales mesenquimatosas humanas (MSCs). Se emplean la extracción clásica sólido-líquido y la extracción supercrítica, utilizando biomasa de microalgas disponibles comercialmente y cultivadas en laboratorio. El estrés oxidativo inducido por 300 M de HO reduce la viabilidad celular de las MSCs. La adición de extractos, con un contenido proteico aumentado en comparación con los carbohidratos, a las MSCs tratadas con HO contrarrestó el estrés oxidativo, reduciendo los niveles de especies reactivas de oxígeno sin afectar la proliferación de las MSCs. La extracción supercrítica fue el método de extracción más eficiente para carotenoides, resultando en una actividad antioxidante mejorada. El pretratamiento de las MSCs con extractos mitiga el daño oxidativo causado por HO. El análisis proteómico inicial del secretoma de MSCs activadas por TNFalpha tratadas con extractos algales revela una firma de proteínas reguladas diferencialmente que caen en vías clínicamente relevantes como la señalización inflamatoria. La capacidad antioxidante mejorada y posiblemente antiinflamatoria podría explorarse en el contexto de futuras terapias celulares.