納米硒的生物醫(yī)學(xué)作用研究進(jìn)展

曹 暉, 劉紅梅

華中科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院, 武漢 430074

納米硒的生物醫(yī)學(xué)作用研究進(jìn)展

曹 暉, 劉紅梅*

華中科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院, 武漢 430074

硒是人體必需微量營養(yǎng)元素，在生命體中有延緩衰老、清除自由基、保護(hù)心血管、抗癌等諸多功效。但是，由于傳統(tǒng)補硒劑的安全劑量和毒性劑量范圍過于接近，導(dǎo)致硒在保健食品和醫(yī)藥品中的應(yīng)用受到了限制。納米硒是近些年來發(fā)展的一種新穎的硒形態(tài)，綜述了納米硒對生物體的毒性、生物醫(yī)學(xué)作用(如抗氧化、抗癌、抗菌)、用作膳食營養(yǎng)補充劑的潛能等方面的研究進(jìn)展，并對未來的研究進(jìn)行了展望，以期為納米硒的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用和保障人類的健康提供參考。

硒；納米硒；抗氧化；抗癌；毒性

硒是人體必需的一種微量營養(yǎng)元素，對人體健康至關(guān)重要。缺硒可導(dǎo)致心血管疾病、癌癥、大骨節(jié)病、病毒感染性疾病等的發(fā)病率顯著升高，而補硒則有助于預(yù)防這些疾病[1～4]。一般認(rèn)為硒主要通過硒蛋白發(fā)揮生物學(xué)功能。在硒蛋白中，硒以硒代半胱氨酸(Sec)—第21種天然氨基酸的形式存在。目前已知人體內(nèi)有25種硒蛋白，它們在抗氧化防御、細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、甲狀腺激素水平調(diào)節(jié)、免疫調(diào)節(jié)等生命過程中發(fā)揮著重要作用[5]。其中，抗氧化、清除自由基是硒最重要的生物學(xué)功能。例如，硒酶-谷胱甘肽過氧化物酶(GPx)是機體抗氧化防御系統(tǒng)中重要的成員，它們可以催化體內(nèi)有毒的H2O2和脂質(zhì)過氧化物(ROOH)變?yōu)闊o毒的水和醇，從而保護(hù)蛋白質(zhì)、DNA和脂類免受氧化損傷。

傳統(tǒng)的食物來源或營養(yǎng)補充的硒化合物包括無機硒(常見的有亞硒酸鈉、硒酸鈉)和有機硒(常見的有硒代蛋氨酸、硒代半胱氨酸)。但是，硒在生物體內(nèi)的安全劑量范圍非常狹窄，很容易因過量而產(chǎn)生毒性，這限制了傳統(tǒng)硒化合物在臨床疾病防治方面的廣泛應(yīng)用[1,2,4]。因此，開發(fā)高效、安全的硒形態(tài)是硒營養(yǎng)預(yù)防研究的重點，也是將硒廣泛應(yīng)用于臨床疾病治療中急需解決的關(guān)鍵問題。近十多年來，隨著納米技術(shù)在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用突飛猛進(jìn)，納米級的無定型單質(zhì)硒(簡稱“納米硒”，縮寫為SeNPs)的合成及其生物醫(yī)學(xué)作用也受到研究者們的廣泛關(guān)注[6,7]。與傳統(tǒng)硒化合物相比，納米硒因具有獨特的物理和化學(xué)性質(zhì)，生物利用度高、活性高，有望成為新型的硒營養(yǎng)補充劑和治療藥物。本文將對納米硒的毒性以及抗氧化、抗菌、抗癌、抗糖尿病等生物醫(yī)學(xué)作用進(jìn)行綜述，并對未來的研究提出一些建議。

1 納米硒對生物體的毒性

納米硒的毒性研究是納米硒能否應(yīng)用于生物體內(nèi)的關(guān)鍵。Zhang等[8]首次發(fā)現(xiàn)紅色無定型納米硒時就研究了其對小鼠的急性毒性，結(jié)果顯示納米硒的半致死劑量(LD50)為113.0 mg/kg體重，而亞硒酸鈉的LD50為15.7 mg/kg體重，說明納米硒的毒性遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于亞硒酸鈉。后續(xù)一系列的大鼠或小鼠動物實驗顯示，高劑量納米硒(≥2 mg/kg體重)的急性毒性、亞急性毒性、短期毒性和亞慢性毒性均顯著低于硒酸鈉、亞硒酸、亞硒酸鈉、硒代蛋氨酸和甲基硒代蛋氨酸[9～14]，而且超營養(yǎng)水平的納米硒(0.2～0.4 mg/kg體重)對動物沒有明顯毒性[15]。然而，Li等[16]在探究納米硒和亞硒酸鈉對青鳉魚毒性影響時發(fā)現(xiàn)，納米硒在肝臟的累積比亞硒酸鈉高6倍，并且納米硒顯示出很強的毒性，其LD50比亞硒酸鈉小約5倍。其原因可能是，魚類和鼠類之間由于物種差異導(dǎo)致對不同形態(tài)硒的攝入程度及體內(nèi)代謝不同?？偟膩碚f，與傳統(tǒng)的無機硒及有機硒化合物相比，納米硒是一種相對安全的硒形態(tài)。納米硒低毒性的特點使其有了作為治療藥物以及硒營養(yǎng)補充劑的可能。

2 納米硒的生物醫(yī)學(xué)作用

2.1抗氧化作用

大量研究顯示，納米硒是一種高效的抗氧化劑，其通過多種方式發(fā)揮抗氧化作用。

2.1.1直接清除自由基 Huang等[17]通過體外實驗發(fā)現(xiàn)牛血清白蛋白(BSA)包裹的納米硒可以直接清除碳中心自由基、二甲基三硝基苯肼(DPPH)自由基、超氧陰離子和單線態(tài)氧，而且還可以抑制DNA的氧化。Chen等[18]和Zhai等[19]報道殼聚糖包裹的納米硒在體外實驗中可以直接清除DPPH自由基、2,2′-聯(lián)氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二銨鹽(ABTS)自由基。

2.1.2激活抗氧化硒酶的活性 納米硒進(jìn)入生物體后通過激活抗氧化硒酶GPx、硫氧還蛋白還原酶(TrxR)等的活性發(fā)揮抗氧化作用。Zhai等[19]報道給小鼠口服殼聚糖包裹的納米硒可以增強GPx活性、抑制紫外線導(dǎo)致的脂褐素的形成，其作用優(yōu)于亞硒酸鈉。Wang等[12]報道給小鼠口服牛血清白蛋白(BSA)包裹的納米硒可以增強GPx和TrxR的活性，其效果與硒代蛋氨酸等同。

2.1.3增強機體抗氧化防御體系中其他關(guān)鍵酶的活性 納米硒進(jìn)入生物體后可增強機體抗氧化防御體系關(guān)鍵酶超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化氫酶(CAT)的活性。Bai等[9]最新報道，口服負(fù)載納米硒的殼聚糖微球，不僅激活了小鼠血清和肝臟中GPx活性，而且使SOD和CAT的活性顯著增強，顯示出超強的抗氧化活性，抑制了脂質(zhì)過氧化。Hassanin等[20]報道腹腔注射納米硒抑制了重鉻酸鉀誘導(dǎo)的大鼠甲狀腺損傷，主要是通過增強SOD和CAT活性抑制了氧化損傷。

2.1.4抑制蛋白質(zhì)糖基化 蛋白質(zhì)糖基化是體內(nèi)誘導(dǎo)活性氧(ROS)產(chǎn)生的原因之一。納米硒通過與蛋白質(zhì)氨基酸結(jié)合而防止蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)修飾，從而抑制蛋白質(zhì)糖基化[21]。

2.1.5具有模擬氧化酶活性 Guo等[22]研究首次發(fā)現(xiàn)納米硒具有模擬氧化酶活性，能夠催化氧氣氧化四甲基聯(lián)苯胺(TMB)。因此納米硒可能通過直接的模擬酶活性，參與生物體內(nèi)氧化還原平衡調(diào)節(jié)。

2.2抗菌作用

細(xì)菌感染是生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中最具挑戰(zhàn)性的難題之一。自抗生素被發(fā)現(xiàn)并應(yīng)用以來，一直都被認(rèn)為是治療細(xì)菌感染最有效的藥物。然而由于抗生素的濫用，多藥耐藥細(xì)菌在全球范圍內(nèi)以前所未有的速度出現(xiàn)，并嚴(yán)重威脅著人類健康。其中金色葡萄球菌是各種感染的重要來源，由于生物膜的形成和抗生素耐藥性的產(chǎn)生，使得金色葡萄球菌感染很難治療。近些年來納米硒在抗菌方面的應(yīng)用被廣泛研究。Shoeibi和Mashreghi等[23]在糞腸球菌中加入Na2SeO3，通過生物方法合成出尺度在29～195 nm范圍內(nèi)的納米硒顆粒，其可用于預(yù)防和治療金色葡萄球菌感染。在含有SeO2的培養(yǎng)基中接種芽孢桿菌，生成了粒徑在80～200 nm范圍內(nèi)的納米硒[24]。該納米硒不僅對金色葡萄球菌具有抑制效果，同時還能抑制煙曲霉和白色念球菌的活性[24]。

TiO2納米管(TNTs)由于其納米級的細(xì)微結(jié)構(gòu)和規(guī)則的空間構(gòu)造，具有優(yōu)良的生物相容性，同時也是天然的載藥系統(tǒng)。然而，在含氧環(huán)境中，Ti表面形成的TNTs很容易受到細(xì)菌的感染，并且由細(xì)菌感染引發(fā)的炎癥反應(yīng)不受控制，導(dǎo)致其無法成為牙科植入物。Liu等[25]發(fā)現(xiàn)在真空條件下，利用Na2SeO3與谷胱甘肽(GSH)在TNTs中進(jìn)行氧化還原，最終合成出了摻入納米硒的鈦納米管(圖1)。該鈦納米管能十分顯著地抑制大腸桿菌以及金黃色葡萄球菌的生長。其作用機制包括：納米硒削弱大腸桿菌膜生成，降低粘附介導(dǎo)蛋白的功能；高濃度的納米硒會誘導(dǎo)產(chǎn)生破壞性的ROS去損傷細(xì)菌。同時這種復(fù)合材料還可以抑制巨噬細(xì)胞的增殖，控制了炎癥反應(yīng)，甚至能夠防止慢性炎癥，從而提高了鈦作為矯形/牙科植入物的性能?？傊?，納米硒可能是一個潛在的抗生素耐藥性細(xì)菌的優(yōu)秀“殺手”。

圖1 摻入納米硒的鈦納米管(TNTs)掃描電鏡圖[25]Fig.1 Scanning electron microscope images of Titania nanotubes (TNTs) incorporating SeNPs[25].A.TNTs； B.結(jié)合低濃度納米硒的TNTs；C.結(jié)合中濃度納米硒的TNTs； D.結(jié)合高濃度納米硒的TNTs。

2.3抗癌作用

大量研究表明，各種形式的硒，包括無機硒化合物、有機硒化合物以及納米硒，在高劑量時都具有很好的抗癌活性，其抗癌機制一般都是通過誘導(dǎo)癌細(xì)胞內(nèi)ROS過量產(chǎn)生，而過量的ROS可以抑制細(xì)胞周期、激活細(xì)胞凋亡信號通路，最后導(dǎo)致癌細(xì)胞凋亡[4]。但是單一的硒缺乏特異性、靶向性，使得其具有較高的毒副作用。近年來，研究者們利用納米技術(shù)對納米硒進(jìn)行功能化修飾，在提高硒的癌細(xì)胞靶向性及抗癌活性方面取得了較大進(jìn)展。

納米硒還可以作為抗癌藥物載體，并與抗癌藥物協(xié)同殺死癌細(xì)胞。血管生成是腫瘤形成、發(fā)展以及轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。Fu等[30]合成了精氨酸-苷氨酸-天冬氨酸(RGD)肽修飾的、負(fù)載阿霉素(DOX)的納米硒粒子(RGD-NPs)，由于RGD肽可以與細(xì)胞表面的整合素特異性結(jié)合，該RGD-NPs促進(jìn)DOX和納米硒被腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞特異性攝取，從而具有抗血管生成活性。進(jìn)一步的機理研究顯示，該RGD-NPs通過觸發(fā)ROS介導(dǎo)的DNA損傷，抑制了VEGF-VEGFR2-ERK/AKT信號通路來使細(xì)胞凋亡或細(xì)胞周期停滯，從而達(dá)到抗腫瘤血管生成作用。

多藥耐藥性是當(dāng)今癌癥治療急需解決的關(guān)鍵問題。耐藥性機制研究發(fā)現(xiàn)，癌細(xì)胞利用藥物流出轉(zhuǎn)運蛋白，例如P-糖蛋白(P-gp)和多藥耐藥蛋白(MDR1)使得抗癌藥物排出癌細(xì)胞，從而使癌細(xì)胞達(dá)到耐藥的效果。因此，可以通過RNA干擾(siRNA)使P-gp和MDR1的表達(dá)降低來解決耐藥性問題。Zheng等[31]首先合成了G5@Se NP，然后負(fù)載MRD1的siRNA和順鉑(DDP)形成G5@Se-DDP-siRNA。在順鉑耐藥性細(xì)胞系A(chǔ)549/DDP細(xì)胞中，G5@Se-DDP-siRNA減少了P-gp和MDR1的表達(dá)，同時起到協(xié)同誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡的作用，而且其對正常細(xì)胞的毒性遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于DDP。此外，動物實驗顯示G5@Se-DDP-siRNA具有非常顯著的抗癌效果，并對主要臟器無明顯毒性(圖2)。

2.4抗阿爾茨海默癥作用

圖2 G5@Se-DDP-siRNA抗癌機理[32]Fig.2 The anti-cancer mechanism of G5@Se-DDP-siRNA[32].

阿爾茨海默癥(俗稱“老年癡呆癥”，AD)是嚴(yán)重影響人類健康和患者生活質(zhì)量的重大多發(fā)性疾病，如何治療AD成為當(dāng)今最具挑戰(zhàn)性的研究方向。大量研究表明，β-淀粉樣蛋白(Aβ)的聚集是AD形成的關(guān)鍵所在。因此，很多研究者致力于開發(fā)抑制Aβ聚集的新型藥物[33]。

Zhang等[34]利用表沒食子兒茶素-3-沒食子酸酯(EGCG)包裹納米硒，隨后在外層表面涂覆一層特定序列的Tet-1多肽(HLNILSTLWKTR)，制備了一種新型的抗Aβ聚集納米藥物Tet-1-EGCG@SeNPs(圖3A)。其中，ECGC是已被證實能夠改變Aβ的淀粉樣蛋白形成途徑，使其向高度穩(wěn)定的小分子寡聚物方向進(jìn)行，從而抑制Aβ聚集[35]；而Tet-1是具有神經(jīng)元靶向性的多肽[36]。納米硒與這兩者結(jié)合，使其具有更好的生物相容性和生物活性，同時還能增強其神經(jīng)元靶向作用。實驗結(jié)果顯示，Tet-1-ECGC@SeNPs可以有效抑制Aβ纖維形成、使已形成的Aβ纖維解聚為無毒形式(圖3B)[34]。而且，Tet-1-ECGC@SeNPs可以通過Tet-1特異性識別神經(jīng)元上的受體GT1b后被內(nèi)吞進(jìn)入細(xì)胞，抑制Aβ纖維誘導(dǎo)的ROS產(chǎn)生及細(xì)胞凋亡[34]。

圖3 Tet-1-EGCG@SeNPs對Aβ聚集的影響[34]Fig.3 The effect on Aβ aggregation by Tet-1-EGCG@SeNPs[34].A.Tet-1-EGCG@ Se示意圖；B.Tet-1-EGCG@Se抑制了Aβ纖維形成。

B6肽可以作為一種轉(zhuǎn)鐵蛋白的替代品來介導(dǎo)藥物遞送，被認(rèn)為是最具潛力的穿越血腦屏障進(jìn)行藥物運輸?shù)暮蜻x者之一[37]。而唾液酸(SA)是神經(jīng)組織的關(guān)鍵部分，并且是大腦生長的營養(yǎng)物質(zhì)[38]。基于此，Yin等[39]構(gòu)建了B6-SA-SeNPs三元納米藥物。該納米硒不僅可以抑制Aβ聚集，也可以解聚Aβ纖維，還能夠保護(hù)啫鉻細(xì)胞瘤細(xì)胞(PC12細(xì)胞)免受Aβ誘導(dǎo)的神經(jīng)毒性。更重要的是，B6-SA-SeNPs可以通過血腦屏障并有效聚集在PC12細(xì)胞中，是一個十分有潛力的抗AD納米藥物。

在AD 患者的老年斑中，除含大量的Aβ聚集體外，還有高濃度的Zn2+和Cu2+，這些金屬離子通過與Aβ結(jié)合誘導(dǎo)Aβ聚集和氧化應(yīng)激，促進(jìn)了AD的發(fā)生發(fā)展，因此抑制金屬離子與Aβ結(jié)合是治療AD的一種新策略[40]。Yang等[41]設(shè)計合成了L-Cys修飾的Se/Ru NPs，其對Aβ具有極強的親和力，并可有效地抑制細(xì)胞外Aβ40自組裝和Zn2+誘導(dǎo)的Aβ纖維化。此外，Se/Ru NPs可以抑制Zn2+-Aβ介導(dǎo)的ROS的產(chǎn)生并降低其在PC12細(xì)胞中的神經(jīng)毒性。Sun等[42]合成了手性青霉胺包裹的納米硒(L-/D-Pen@Se NPs)，其中D-Pen@Se NPs可以抑制Zn2+誘導(dǎo)的Aβ纖維化，改善小鼠的認(rèn)知和記憶障礙。該研究為手性納米藥物應(yīng)用于AD治療提供了依據(jù)?？傊?，納米硒復(fù)合物可以作為保護(hù)神經(jīng)、治療AD的新型藥物。

2.5抗糖尿病作用

糖尿病是一種慢性進(jìn)行性代謝紊亂疾病，由多種因素控制。至2013年，全球已有8.3%的成年人患此病，預(yù)計在2035年將達(dá)到6億人。因此開發(fā)抗糖尿病藥物具有重要的科學(xué)意義和社會意義。Al-Quraishy等[43]首次報道了納米硒具有降血糖作用,他們在研究納米硒對鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的糖尿病的作用時發(fā)現(xiàn)，大鼠口服納米硒治療28 d后，空腹血糖水平顯著降低，表明納米硒具有類似于胰島素的降血糖功能。

一般情況下，利用胰島素可以有效治療1型和2型糖尿病，但是無論是注射還是口服都有不足，例如疼痛、過敏反應(yīng)、注射部位周圍的脂肪代謝障礙、胃腸道的不穩(wěn)定性以及滲透吸收差等。因此，Deng等[44]將納米硒作為胰島素的載體，通過離子交聯(lián)/原位還原將胰島素負(fù)載到納米硒上，形成粒徑在120 nm左右的INS-SeNPs。實驗發(fā)現(xiàn)，INS-SeNPs表現(xiàn)出可控的胰島素釋放和在消化液中穩(wěn)定的特點，在正常和糖尿病大鼠中均有顯著的降血糖作用。并且與皮下注射胰島素相比，其生物利用率高達(dá)9.15%。同時，離體小腸成像實驗和細(xì)胞實驗顯示，INS-SeNPs能很好地被腸道吸收。此外，INS-SeNPs可以顯著緩解氧化應(yīng)激、改善胰島功能、促進(jìn)葡萄糖的利用，是一個非常有潛力的抗糖尿病藥物。

一種新型的神經(jīng)分泌肽——垂體腺苷酸環(huán)化酶激活肽(PACAP)在糖脂代謝中發(fā)揮重要作用。PACAP不僅可以通過激活血管活性腸肽的VPAC2受體介導(dǎo)葡萄糖依賴性胰島素分泌，降低血糖；而且能通過激活VPAC1受體促進(jìn)胰高血糖素生成，升高血糖。Zhao等[45]將PACAP中特異與VPAC2受體結(jié)合的、由32個氨基酸組成的多肽DBAYL與納米硒結(jié)合，形成了一種新型的納米粒子(命名為SCD)。實驗發(fā)現(xiàn)，SCD能夠顯著促進(jìn)胰島β細(xì)胞增殖、葡萄糖攝取、胰島素分泌、胰島素受體的表達(dá)，同時明顯下調(diào)H2O2損傷的胰島細(xì)胞內(nèi)ROS水平。而且，其在提高胰島素分泌、降低血糖水平方面的能力比Exendin-4(臨床批準(zhǔn)藥物)更強。因此，SCD通過納米硒與DBAYL的協(xié)同作用有望成為抗2型糖尿病的潛在藥物。

2.6膳食硒營養(yǎng)補充劑

胃腸道從胃到結(jié)腸的表面覆蓋了一層上皮細(xì)胞分泌的黏液。小腸的黏液厚度約200 μm，大腸的黏液厚度為480～800 μm[32]。研究發(fā)現(xiàn)黏液的毛孔厚度在100 μm左右，允許納米顆粒穿過黏液層[46]。因此，納米顆粒的尺寸對于通過黏液屏障十分重要。在通過黏液層后，納米顆粒還需要穿透上皮細(xì)胞。上皮細(xì)胞是相互緊密連接的，納米顆粒由于體積太大而無法利用細(xì)胞間隙通過[47]。因此納米顆粒滲透細(xì)胞的主要方式是巨胞飲、網(wǎng)格蛋白介導(dǎo)的內(nèi)吞、細(xì)胞膜穴樣內(nèi)陷以及非網(wǎng)格蛋白非細(xì)胞膜穴樣內(nèi)陷介導(dǎo)的細(xì)胞攝取[48]。

對于納米硒來說，其在人體胃腸道攝取、吸收、轉(zhuǎn)移、排泄同樣受到尺寸大小、表面性質(zhì)等的影響。Pornwilard等[49]用果膠、海藻酸/果膠混合物、卵清蛋白、β-乳球蛋白作為保護(hù)劑合成納米硒，然后采用流場流分離法及電感耦合等離子體質(zhì)譜法實時監(jiān)測了納米硒在胃腸道模擬環(huán)境中尺寸的變化。結(jié)果顯示，在有胃蛋白酶存在且pH 2的條件下，納米硒尺寸趨向于變??；而在pH 7的條件下，顆粒尺寸趨向于變大。由此可知，胃腸道蛋白酶和pH變化對納米顆粒具有十分顯著地影響。因此，在合成納米硒時應(yīng)采用某些特定的保護(hù)劑以提高納米硒在胃腸道的穩(wěn)定性。殼聚糖是一種帶正電的天然多糖，因其毒性低且能夠提高藥物生物粘附和生物利用度而常被用作各種藥物的載體[50]。而且，殼聚糖能夠抵抗蛋白酶水解，這賦予殼聚糖包裹的藥物良好的口服活性[51]。Zhang等[52]考察了殼聚糖作為保護(hù)劑合成的納米硒在各種模擬體液(汗液、胃液、腸液)中的降解情況，發(fā)現(xiàn)其在不同時pH及酶環(huán)境下都具有優(yōu)異的穩(wěn)定性。而且，前述給小鼠口服殼聚糖包裹的納米硒可以增強GPx活性、抑制紫外線導(dǎo)致的脂褐素的形成，其作用優(yōu)于亞硒酸[19]。這些結(jié)果說明，殼聚糖包裹的納米硒有作為膳食硒營養(yǎng)補充劑的潛能。

硒是人體必需的微量營養(yǎng)元素，其生物功能包括抗癌、抗氧化等已被廣泛研究。硒的生物利用度主要取決于其化學(xué)存在形式。與傳統(tǒng)的無機硒及有機硒化合物相比，納米硒生物活性高且毒性相對低。如上所述，目前文獻(xiàn)已報道納米硒具有抗氧化、抗菌、抗癌、抗AD、抗糖尿病等生物醫(yī)學(xué)作用，其有望成為一種新型的治療藥物以及硒營養(yǎng)補充劑。

3 展望

盡管納米硒已展現(xiàn)出誘人的生物醫(yī)學(xué)作用，且已有多種納米硒制劑作為保健品上市銷售，但是納米硒作為疾病治療藥物或硒營養(yǎng)補充劑還面臨諸多挑戰(zhàn)。面臨的最大挑戰(zhàn)是納米硒在體內(nèi)的代謝動力學(xué)問題，這是決定納米硒能否作為治療藥物或營養(yǎng)補充劑的關(guān)鍵。目前對一些傳統(tǒng)的硒營養(yǎng)補充劑如硒酸鈉、亞硒酸鈉、硒代蛋氨酸等在動物體內(nèi)的利用和代謝已有一定的了解[6]，但對納米硒在體內(nèi)的吸收、分布、代謝和排泄知之甚少，尤其是對納米硒在體內(nèi)發(fā)揮生物效應(yīng)的化學(xué)形式不甚了解，是仍以納米形式直接發(fā)揮作用，還是部分或全部轉(zhuǎn)化為其他硒形態(tài)？具體又指什么硒形態(tài)？未來需要發(fā)展一些分析檢測手段，尤其是熒光標(biāo)記技術(shù)，跟蹤納米硒在體內(nèi)的代謝過程。其次，目前對納米硒的生物效應(yīng)研究多是體外實驗，且僅停留在發(fā)表科研論文的層次，將來的研究工作應(yīng)多從模型動物甚至人體實驗的層次來考察納米硒的生物醫(yī)學(xué)作用，尤其是抗AD作用、抗癌作用。最后，先前的研究顯示硒在心腦血管疾病中具有重要作用[1]，但是目前關(guān)于納米硒在抑制心腦血管疾病方面是否有更優(yōu)異的表現(xiàn)尚不清楚，未來的研究應(yīng)從分子、細(xì)胞和整體水平進(jìn)行探討，進(jìn)一步擴(kuò)展納米硒在生物醫(yī)藥中的應(yīng)用。

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劉紅梅教授團(tuán)隊介紹

劉紅梅教授團(tuán)隊主要從事生物無機化學(xué)、固體無機化學(xué)等方向的研究工作，重點研究硒、硒蛋白與重大疾病的關(guān)系及預(yù)防機制、無機納米功能材料的制備及其在生物醫(yī)學(xué)中的潛在應(yīng)用等。先后承擔(dān)了國家自然科學(xué)基金面上項目3項、湖北省杰出青年基金1項、武漢市青年科技晨光計劃1項，發(fā)表論文30余篇、專著1部。

AdvancesinBiomedicalEffectsofSeleniumNanoparticles

CAO Hui, LIU Hongmei*

SchoolofChemistryandChemicalEngineering,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430074,China

Selenium (Se) is an essential trace element to human, with multiple biological functions of anti-aging, free radical scavenging, cardiovascular protection, anti-cancer, etc. However, the application of Se in healthy food and pharmaceutical products has been limited by the fact that the therapeutic and toxic doses range of traditional Se compounds are too close. Se nanoparticles (SeNPs) is a novel Se species discovered in recent years. This review focused on the development of toxicity and biomedical effects of SeNPs, including anti-oxidant, anti-cancer, anti-bacterial, potential as a dietary supplement, etc. Additionally, we gave some prospects for future researches, which was expected to provide references for the biomedical application of SeNPs and protection of human health.

selenium; selenium nanoparticles; anti-oxidation; anti-cancer; toxicity

2017-07-20;接受日期2017-07-31

武漢市青年科技晨光計劃項目(2015070404010184)資助。

曹 暉，碩士研究生，主要從事硒的生物化學(xué)研究。E-mail：m15116488700@163.com。*通信作者：劉紅梅,教授,主要從事硒/硒蛋白的生物化學(xué)及其與重大疾病的關(guān)系。E-mail: hmliu2004@126.com

10.19586/j.2095-2341.2017.0093