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近年来,随着纳米技术的发展,许多金属及非金属的无机纳米颗粒被用于各种疾病的治疗。其中,纳米硒(Se NPs)因其毒性低、生物利用度高、活性高成为硒类物质研究和发展的焦点。但纯的 Se NPs不稳定,在水溶液中容易聚集,因此保持其良好的水溶性和稳定性,在制备过程一般要添加分散剂或保护剂使其在水溶液中稳定分散。
化学类表面活性剂虽然对纳米硒有较强的分散能力,但因其本身的毒性使纳米硒在生物活性方面的应用受限。核酸、蛋白质和多糖等天然生物大分子,由于其本身的生物相容性好,被更为广泛的用于构建生物医用材料。如Meng等利用多糖-亚硒酸钠螯合法制得一种新型的水溶性黄芪多糖纳米硒(Se-APS)。
结果表明,Se-APS含硒量高、水溶性好、副作用小,不仅能够促进T淋巴细胞的增殖,还能够抑制HepG2细胞的恶性增殖,减少细胞的迁移和侵袭。Zhu等探讨了石笋多糖(ULP)稳定的Se NPs对DSS诱导的小鼠溃疡性结肠炎产生保护作用。因此,开发多糖-纳米硒复合物对临床疾病的治疗具有重要的意义。

黑木耳是生长在朽木上的一种腐生菌,具有补脾益气、止咳润肺、延缓衰老、辅助降血糖降血脂及抗癌等功效。黑木耳的主要活性成分为多糖,目前已有多篇研究报道了从黑木耳中提取得到的不同结构的多糖,并证明了他们具有多种生物活性,如抗肿瘤、抗氧化、降血脂及免疫调节等功效。
在本课题组前期研究中,发现从黑木耳中提取的一种多糖,可在水中自组装成树枝状纳米管(DNTs),这种中空纳米管结构可以负载多种客体分子,如DOX药物、Pt(IV)前药、聚集诱导发光(AIE)染料以及金、银纳米粒子。并在治疗中展现出优良的疗效。然而,该复合物作为一种新型制剂,其制备工艺并未进行过系统研究,阻碍其作为药物的深入开发。
因此,本文拟通过系统的制备工艺考察来探索DNT-Se复合物的最优制备条件。有研究表明,在纳米硒的制备工艺中,多糖浓度、维生素C与亚硒酸钠的比例、反应温度等都是制备理想纳米颗粒的重要因素。因此,本文对黑木耳β-葡聚糖/纳米硒复合物(DNT-Se)的制备工艺进行考察,主要研究黑木耳β-葡聚糖溶液浓度、维生素C和亚硒酸钠配比、反应温度、反应时间、亚硒酸钠浓度等反应条件对DNT-Se复合物粒径的影响,采用单因素考察结合正交试验进行比例筛选,从而确定制备DNT-Se的最佳工艺,并考察其对HepG2肝癌细胞增殖的作用。

材料与方法
材料与仪器
黑木耳 湖北房县;乙酸乙酯 天津市富宇精细化工有限公司;氯化钠 天津市大茂化学试剂厂;甲醇;无水乙醇;维生素C;亚硒酸钠 国药集团化学试剂有限公司;氘代二甲基亚砜;溴化钾上海阿拉丁生化科技股份有限公司;Cell Counting Kit-8 东仁化学科技(上海)有限公司;DMEM培养基 美国HyClone公司;胎牛血清(FBS)美国Gbico公司;双抗(青霉素-链霉素溶液)美国HyClone公司;胰酶(0.25%)美国HyClone公司;磷酸盐缓冲液;美国HyClone公司;二甲亚砜(DMSO)美国Sigma公司。
Implen超微量紫外分光光度计N60北京诺汇诚生物科技有限公司;傅里叶红外光谱仪Nicolet 6700赛默飞世尔科技有限公司;压片机YP-2 上海山岳科学仪器有限公司;核磁共振仪Mercury VX-300 Varian Mercury公司;高效液相色谱仪 LC-10A Shimadzu;示差检测器 RI-10A Shimadzu;色谱柱BRT105-104-102串联凝胶柱 BRT105-104-102 (8 mm × 300 mm ) BoRuiSaccharide;粒径测定仪 Nano-ZS90 马尔文仪器有限公司;透射电镜 JEM1400 日本JEOL有限公司;扫描式电子显微镜 QUANTA200 FEI公司;X射线衍射仪 XPertPro 荷兰帕纳科公司;X射线光电子能谱仪 ESCALAB250Xi Thermo FisherScientific。

实验方法
黑木耳β-葡聚糖的提取、分离及表征
按照参考文献的方法,黑木耳粉碎后,分别使用丙酮、乙酸乙酯回流4 h脱脂,将脱脂粉末烘干后使用70% 乙醇溶胀24 h后用0.9% NaCl提取,收集上清,然后使用Sevage法脱蛋白、H2O2脱色,透析7天后冻干即得黑木耳多糖。按照参考文献的方法,采用苯酚-硫酸法对黑木耳β-葡聚糖的总糖含量进行测定。
将冻干的黑木耳多糖配制成多糖溶液,使用紫外分光光度计测定样品溶液在490 nm处的吸光度值,利用标准曲线计算样品的总糖含量。使用傅里叶红外光谱仪,采用溴化钾压片法采集黑木耳β-葡聚糖的红外光谱,检测范围为400-4000 cm-1。另取30 mg黑木耳β-葡聚糖冻干品溶于1mL氘代二甲基亚砜(DMSO-d6)中,置于核磁仪上进行测定以得核磁共振(NMR)谱图,测定温度为25℃。

黑木耳β-葡聚糖/纳米硒复合物(DNT-Se)的制备
将β-葡聚糖于60℃溶于蒸馏水(1 mg/mL),冷却至室温,即可通过其在水中自组装得黑木耳β-葡聚糖纳米管,命名为DNTs。纯纳米硒对照组(Se-NPs),采用Vc还原法制备。将Vc水溶液逐滴滴加到亚硒酸钠水溶液中,即可得到纳米硒粒子,命名为Se-NPs。DNT-Se的制备方法类似,将黑木耳β-葡聚糖配制成终浓度为1 mg/mL的多糖溶液,待完全溶解后逐滴滴加0.1 mol/L的亚硒酸钠(Na2SeO3)水溶液,搅拌30 min后再按照维生素C与亚硒酸钠配比为4:1(n/n)逐滴滴加维生素C水溶液,于25 ℃反应24 h。之后转入透析袋中(MWCO 3000)透析,冷冻干燥即得多糖/纳米硒复合物,命名为DNT-Se。
β-葡聚糖/纳米硒复合物粒径的评价指标
双波长吸光度比值法
将浓度为1 mg/mL DNTs、1 mg/mL维生素C溶液以及1mg/mL维生素C+1mg/mL DNTs(v/v=1:1)、1mg/mL DNTs+1mg/mL维生素C+1mol/L亚硒酸钠溶液(v/v=1:1),进行紫外全波长扫描(200-800nm),确定波长λ1(410nm)、λ2(490nm)的吸光度A1、A2,并计算A1/A2的值,以各因素为横坐标,以波长比(A1/A2)为纵坐标,绘制曲线图,以比值大小判断DNT-Se复合物的粒径大小,每个样品重复3次。

粒径仪测定法
将所得的DNT-Se置于马尔文激光粒度仪中,稳定120 s,于25 ℃下测定DNT-Se复合物的粒径,每个样品重复3次。
DNTs-Se粒径的单因素考察
分别考察DNTs浓度、亚硒酸钠浓度、维生素C与亚硒酸钠配比、反应温度、反应时间对DNT-Se形成的影响。分别配制浓度为0.1、0.5、1.0、1.5、2.0 mg/mL的DNTs溶液,其他条件保持不变,考察DNTs浓度对DNT-Se形成的影响;保持其他条件不变,考察0.6、0.8、1.0、1.2 mol/L的亚硒酸钠溶液对DNT-Se形成的影响;精密称取维生素C与亚硒酸钠,使二者终配比为2:1、3:1、4:1、5:1、6:1(n/n物质的量之比),考察维生素C与亚硒酸钠配比对DNT-Se形成的影响;分别考察反应温度为25℃、37℃、60℃、80℃时对DNT-Se形成的影响;在保持其他条件不变的条件下分别考察反应3、6、12、24、36 h对DNT-Se形成的影响。

正交试验优化DNT-Se的制备工艺
以DNTs-Se粒径大小的单因素考察实验结果为依据,选取三种因素作为实验对象,将最适宜的条件作为中间水平,以L9(34)设计正交因素水平表为模板,按照实验进行正交试验,以对DNT-Se的制备进行进一步的优化。
表1正交设计中的因素与水平
因素 | 代号 | 水平 | ||
1 | 2 | 3 | ||
DNTs浓度(mg/mL) | A | 0.5 | 1.0 | 1.5 |
Vc:Na2SeO3(n/n) | B | 4:1 | 5:1 | 6:1 |
CNa2SeO3(M) | C | 0.6 | 0.8 | 1.0 |
黑木耳β-葡聚糖/纳米硒复合物(DNT-Se)的形貌表征
DNT-Se的形貌特征通过透射电子显微镜(TEM)来观察。取一滴新制备的DNTs、Se NPs及DNT-Se溶液分别小心滴于100目的铜网上,待样品被吸附10 min后,用滤纸吸走各剩余样品溶液,室温下晾干铜网,通过TEM观察依次各样品的微观形态。同时用能量色散光谱仪对其表面积断面进行观察,加速电压为5 kV,测试前均进行喷金操作。
细胞增殖实验
采用CCK8法检测DNT-Se等样品对各种细胞增殖抑制的情况。首先采用该法检测DNTs、Se NPs及DNT-Se对HepG2肝癌细胞的增殖抑制情况。将处于对数生长期的HepG2细胞消化,加适量完全培养基轻吹散成细胞悬液,并用细胞计数器计数以便进行密度换算。
将细胞混悬液稀释后以1.0×104个/孔的密度分别接种于96孔板内,于细胞培养箱中待其贴壁。贴壁后将含有一定浓度梯度的DNTs、Se NPs、DNT-Se培养基(6.25、12.5、25、50、100、200 μg/mL)分别加入到各孔中,同时建立无药物、无细胞的空白组和无药物、有细胞的对照组,每组设置4个复孔,置于培养箱中继续分别培养24、48、72 h。

接着采用该法检测DNT-Se对293T人胚胎肾细胞及AML-12小鼠正常肝细胞活性的影响,以进一步确定DNT-Se的生物安全性。将293T细胞和AML-12细胞接种于96孔板,待其贴壁。之后加入含有一定浓度梯度的DNT-Se培养基(6.25、12.5、25、50、100、200 μg/mL),同时建立无药物、无细胞的空白组和无药物、有细胞的对照组,每组设置4个复孔,置于培养箱中继续培养48 h。
以上三种细胞终止培养后,每孔加入无菌PBS清洗细胞2次以洗净培养基,在加入100 μL含10% CCK8培养基,于培养箱中继续孵育20min,最后用酶标仪在450 nm处检测每孔的吸光度OD值。用下式计算各细胞的存活率,用Graphpad prism 7.0计算药物的半数致死浓度(IC50):
Cell viability(%)=(OD实验组-OD空白组)/(OD对照组-OD空白组)×100%

统计学方法
采用 Graph Pad Prism 7.0 软件对数据进行统计分析,计量资料以x±s 表示,多组间均数采用 One-Way ANOVA 检验。P<0.05表示差异有统计学意义。
黑木耳β-葡聚糖的理化性质表征
所得多糖采用苯酚-硫酸法测得总糖含量为94.1%,因前期已通过色谱洗脱、甲基化分析等手段对黑木耳β-葡聚糖的平均高度、长度、分子量、链构象等进行了详细的表征,故本文仅对该多糖进行初步验证并与之对比,从而确证二者的相似性。黑木耳葡聚糖在890 cm-1处有明显的吸收峰,为β构型的特征峰,结合前期研究,该黑木耳多糖为β-葡聚糖。
采用核磁共振氢谱和碳谱分析黑木耳β-葡聚糖的连接方式。在13C核磁共振谱中未发现典型的糖醛酸信号(176.5 ppm),表明β-葡聚糖是中性多糖。黑木耳β-葡聚糖在74.26 ppm处C2t积分值(侧链)和在72.99 ppm处C2(主链)积分值的比值为1:1.4。与前期报道黑木耳多糖的NMR特征峰等进行对比可确定其化学结构为主链上每三个β-(1,3)-葡萄糖主链带有两个β-(1,6)-葡聚糖的侧链。
表2黑木耳β-葡聚糖的1H和13C NMR化学位移
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | ||||||
2m,d | 2t | 3m,d | 3t | 4m,d | 4t | 5 | 5m | 6m,t | 6d | ||
1H | 4.24 | 3.31 | 2.93 | 3.20 | 3.10 | 3.16 | 3.28 | 3.67a | |||
13C | 103.5 | 73.0 | 74.2 | 86.6 | 77.2 | 69.0 | 70.6 | 76.7 | 75.2 | 61.4 | 69.0 |
注:m、d和t分别代表1,3-葡萄糖链、1,3,6-葡萄糖和末端葡萄糖 |

黑木耳β-葡聚糖的近红外图谱(A)、核磁共振氢谱(B)、核磁共振碳谱(C)及其结构式(D)
黑木耳β-葡聚糖/纳米硒复合物(DNT-Se)的制备工艺研究
不同溶液的全扫描吸收光谱
根据之前报道的胶体溶液双波长法可知,硒纳米颗粒的粒径参数ε=lg(A2/A1) / lg(λ1/λ2),其中 A1、A2分别表示样品在波长λ1、λ2下的吸收值。可用A1/A2的比值来表征纳米硒的粒径变化,当比值不变时,纳米硒的粒径不再发生变化;比值越大,纳米硒的粒径越小,形貌越稳定。
从实验中可以看出,DNTs、Vc及二者的混合样品在200-300 nm范围内有明显的吸收峰,但在300-600 nm范围内无明显吸收;而DNTs+Vc+Na2SeO3(总反应介质)在200-600 nm处均有吸收,且峰值较宽,说明在加入Na2SeO3后生成了一定的纳米硒,因此在300-600 nm范围内选取410 nm和490 nm作为纳米硒的测定波长,并以A410/A490作为表征纳米硒粒径随时间变化的依据及指标。

图2 不同溶液的UV-vis全扫描吸收光谱
单因素考察实验结果
DNTs浓度对DNT-Se形成的影响
本试验以黑木耳β-葡聚糖溶液DNTs作为模板剂,研究了DNTs浓度对DNT-Se复合物粒径的影响。随着DNTs浓度的增加,A410/A490的数值呈现先上升后下降,在DNTs浓度为1.0 mg/mL 时A410/A490达到最大值2.549±0.025。
同时,DLS结果中,DNT-Se复合物的粒径出现先减小后增大的趋势,在1.0 mg/mL DNT-Se的粒径最小。将各组溶液放置7 d后,均未发现聚沉等现象,可初步说明各组的稳定性良好。因此,选择1.0 mg/mL DNTs作为反应体系中DNTs的浓度。
表3 不同DNTs浓度对纳米硒的粒径及A410/A490的影响
DNTs浓度(mg/mL) | A410/A490 (双波长比色法) | DNT-Se粒径(nm) |
0.1 | 1.796±0.008a | 49.37±9.61Ab |
0.5 | 1.798±0.002a | 36.86±4.44Bb |
1.0 | 2.549±0.025b | 32.30±6.62BCa |
1.5 | 2.384±0.030ab | 41.04±3.73Bb |
2.0 | 2.313±0.041ab | 39.71±6.03Bb |
注:同列标有不同大写字母者表示组间差异极显著(P<0.01);标有不同小写字母者表示组间差异显著(P<0.05);标有相同小写字母者表示组间差异不显著(P>0.05)。 |
维生素C与亚硒酸钠的配比对DNT-Se形成的影响
固定反应体系中亚硒酸钠的终浓度为0.1 mol/L,Vc的量对反应的影响主要表现在体系中的亚硒酸钠是否得到完全反应,能否生成足够量的纳米硒。判断反应完全的程度的最直观的变化则是溶液颜色的深浅,越深表明纳米硒生成量越多,同时,A410、A490也可能会越大并且趋于稳定。从实验中可以看出,随着VC/Na2SeO3的升高,吸光值 A410、A490逐渐升高,同时A410/A490逐渐增加,这说明溶液中越来越多的亚硒酸钠参与了反应。
而当比值达到5:1之后,A410/A490呈现下降的趋势,这说明当 VC/Na2SeO3达到5:1之后,反应体系中的亚硒酸钠得到了完全反应。接着测定了各体系中纳米硒的粒径,发现其在VC/Na2SeO3为5:1时的粒径最小,该结果与双波长比值结果一致。将各组溶液放置7d后,均未发现聚沉等现象,可初步说明各组的稳定性良好。结合该实验结果,故选择VC/Na2SeO3=5:1作为反应体系中维生素C与亚硒酸钠的比例。
表4 不同Vc与Na2SeO3的配比对纳米硒的粒径及A410/A490的影响
nVc:nNa2SeO3 | A410/A490 (双波长比色法) | 纳米硒粒径(nm) (DLS) |
2:1 | 1.646±0.005Ca | 42.85±3.42a |
3:1 | 1.797±0.005Ba | 41.99±5.62a |
4:1 | 2.153±0.012Aa | 40.86±1.79a |
5:1 | 2.183±0.008Ab | 37.88±7.32a |
6:1 | 2.158±0.003Aa | 44.86±1.12a |
注:同列标有不同大写字母者表示组间差异极显著(P<0.01);标有不同小写字母者表示组间差异显著(P<0.05);标有相同小写字母者表示组间差异不显著(P>0.05)。 |
反应温度对DNT-Se形成的影响
反应温度不仅对纳米硒粒径的大小有影响,而且对作为稳定剂的多糖DNTs也有影响。因此,确定一定的反应温度是至关重要的一环。本试验研究了不同的反应温度对纳米硒形成的影响。从结果中可以得知,随着反应温度的升高,A410/A490逐渐降低,纳米硒粒径逐渐增加,甚至在80 ℃ 时出现了聚沉,因为温度过高会破坏多糖的链状结构,同时其自组装能力也会受到影响,导致整个反应体系不稳定,多糖稳定纳米硒的能力减弱。尽管在25℃、37℃、60℃时均未发生聚沉,但25℃ 时DNT-Se粒径最小,因此,选择25 ℃作为制备DNT-Se的最佳反应温度。
表5不同反应温度对纳米硒的粒径及A410/A490的影响
反应温度(℃) | A410/A490 (双波长比色法) | 纳米硒粒径(nm) (DLS) |
25 | 2.085±0.015A | 37.65±2.64a |
37 | 2.047±0.010A | 42.41±3.10ab |
60 | 1.882±0.008B | 49.06±5.70b |
80 | ——* | —— |
注:“*”表示所得的DNT-Se为浑浊物,无法进行相关测定。同列标有不同大写字母者表示组间差异极显著(P<0.01);标有不同小写字母者表示组间差异显著(P<0.05);标有相同小写字母者表示组间差异不显著(P>0.05)。
反应时间对DNT-Se形成的影响
与反应温度对纳米硒粒径大小的影响一样,反应时间对纳米硒的粒径也有着重要影响。因此,本试验也探究了反应时间对纳米硒形成的影响。从结果中可以看出,反应时间在12 h内,随着反应时间的增加,A410/A490也逐渐增加,纳米硒粒径逐渐减小。
当反应时间大于12 h时,A410/A490开始降低,纳米硒粒径增加。在反应温度一定时,随着反应时间的延长,体系中生成的纳米硒逐渐增多,溶液的颜色会出现浅黄色→橙色→红色的变化,A410/A490增加,DNT-Se粒径减小。但反应时间过长,纳米硒会发生集聚,硒纳米粒子的粒径增大,溶液的颜色会由红色变为砖红色,甚至出现红色沉淀。因此,反应时间不宜过长,故选择12 h作为制备DNT-Se的反应时间
表6不同反应时间对纳米硒的粒径及A410/A490的影响
反应时间(h) | A410/A490 (双波长比色法) | 纳米硒粒径(nm) (DLS) |
3 | 1.812±0.007Cab | 49.25±7.16a |
6 | 1.845±0.005Cabc | 41.25±7.52ab |
12 | 2.092±0.019Aabc | 35.76±7.45ab |
24 | 2.039±0.013Abc | 40.16±4.38ab |
36 | 1.913±0.007Babc | 44.93±6.37a |
注:同列标有不同大写字母者表示组间差异极显著(P<0.01);标有不同小写字母者表示组间差异显著(P<0.05);标有相同小写字母者表示组间差异不显著(P>0.05)。 |
亚硒酸钠浓度对DNT-Se形成的影响
本课题最主要的目的是在纳米硒分散且稳定的前提下,利用DNTs负载尽可能多的纳米硒。因此纳米硒的浓度至关重要。随着浓度的增加,A410/A490逐渐减小,纳米硒粒径也呈现增加的趋势;在浓度为1.2 mol/L时,样品出现了聚沉现象。实验数据表明,0.6、0.8、1.0 mol/L的A410/A490与粒径相差不大,结合实验的目的,选择Na2SeO3为1.0 mol/L作为反应体系中亚硒酸钠的浓度。
表7 不同Na2SeO3浓度对纳米硒的粒径及A410/A490的影响
CNa2SeO3(M) | A410/A490 (双波长比色法) | 纳米硒粒径(nm) (DLS) |
0.6 | 2.158±0.043 a | 37.93±4.70a |
0.8 | 1.832±0.003b | 41.79±1.96a |
1 | 1.795±0.016b | 43.40±3.08a |
1.2 | —— | —— |
注:同列标有不同大写字母者表示组间差异极显著(P<0.01);标有不同小写字母者表示组间差异显著(P<0.05);标有相同小写字母者表示组间差异不显著(P>0.05)。 |
正交试验优化DNT-Se的制备工艺
基于前述单因素实验的结果及本课题的主要目的,选择DNTs浓度、维生素C与亚硒酸钠的配比和亚硒酸浓度作为因素,选择最适宜的条件作为中间水平,各设三个水平,第四个因素为空白组,作为本实验的误差列,采用四因素三水平L9设计正交实验表,继续优化DNT-Se的处方,优化指标为纳米硒粒径。
表8 正交实验设计与结果
试验编号 | 水平 | 纳米硒粒径(nm) (DLS) | |||
A DNTs浓度 | B nVc:nNa2SeO3 | C CNa2SeO3 | 空白 | ||
1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 47.56 |
2 | 1 | 2 | 2 | 2 | 46.22 |
3 | 1 | 3 | 3 | 3 | 44.28 |
4 | 2 | 1 | 2 | 3 | 37.97 |
5 | 2 | 2 | 3 | 1 | 40.12 |
6 | 2 | 3 | 1 | 2 | 39.64 |
7 | 3 | 1 | 3 | 2 | 43.87 |
8 | 3 | 2 | 1 | 3 | 47.06 |
9 | 3 | 3 | 2 | 1 | 44.70 |
K1 | 138.1 | 86.3 | 89.5 | 88.3 | |
K2 | 78.5 | 88.9 | 85.9 | 86.5 | |
K3 | 90.4 | 85.7 | 85.5 | 86.2 | |
`K1 | 46.020 | 43.133 | 44.753 | 44.127 | |
`K2 | 39.243 | 44.467 | 42.963 | 43.243 | |
`K3 | 45.210 | 42.873 | 42.757 | 43.103 | |
R | 6.8 | 1.6 | 2.0 | 1.0 |
表9 正交实验结果方差分析
因素 | 偏差平方和 | 自由度 | F比 | F临界值 | 显著性 |
A | 82.180 | 2 | 44.494 | 19.000 | * |
B | 4.384 | 2 | 2.374 | 19.000 | |
C | 7.233 | 2 | 3.916 | 19.000 | |
误差 | 1.850 | 2 |
对正交实验的结果,以DNTs-Se粒径大小为指标,进行直观分析及方差分析,以空白组作为误差项,因素A、B、C的F值与临界值比较后可知,因素A不同水平对纳米硒的影响有显著性差异,即DNTs浓度对纳米硒的影响显著。各因素对纳米硒粒径的影响程度为A>C>B。根据正交实验结果,得出最佳方案为A2B3C3。
验证实验
运用正交试验所得的最优条件进行5组实验对其进行验证,即DNTs浓度1.0 mg/mL,维生素C与亚硒酸钠配比6:1,亚硒酸钠浓度为1.0 mol/L。5次验证试验的结果中纳米硒粒径分别为33.59、35.10、34.48、35.32、34.01 nm,5次验证实验中纳米硒粒径的均值为34.48±0.71 nm。故选择A2B3C3作为最佳制备条件。

黑木耳β-葡聚糖/纳米硒复合物(DNT-Se)的形貌表征
DNTs在水中可自组装成为平均直径约为200 nm的树枝状的中空纳米纤维。而没有分散剂的纯Se NPs则聚集成团且粒径较大,约为220 nm。显然,因DNTs的存在,Se NPs不再聚集成团,而是均一、单一地分散于DNTs的中空纳米管中,与前期文献报道相符。
DNT-Se形态良好,粒径较小,约为30.9 nm,而正交试验所得的粒径大小约为34.78 nm,这是因为正交验证时中测量粒径时DNT-Se是以一个液体的状态存在,多糖在溶液中会有一定的体积膨胀。而透射电镜中,DNT-Se是处于干燥状态的。此时的粒径确实会与溶液状态下粒径大小具有一定的差异。

细胞增殖实验
有研究表明,含硒的材料通过诱导细胞凋亡而发挥抗癌活性。故为考察各样品对肝癌细胞和正常细胞的作用,我们采用CCK8法对DNTs、Se NPs及DNT-Se对HepG2细胞的作用进行了探讨。由A可知,DNTs与细胞作用72 h后,在最高浓度下存活率仍高于75%,说明DNTs基本不杀死细胞,也可推测其基本不引起细胞凋亡;由B可知,200 μg/mL的Se NPs与细胞作用48 h后,在最高浓度下存活率大于92%,而当其作用时间达72 h时,其存活率显著下降且与48 h时存在显著性差异;由C可知,随着DNT-Se与细胞共孵育的时间的增加,其存活率逐渐降低。
对三个时间段的半数致死浓度进行计算得,DNT-Se在24、48、72 h的IC50分别为412.81 μg/mL、125.64 μg/mL、42.54 μg/mL。可见,DNT-Se对HepG2细胞的作用具有时间依赖性。且在各时间段内,DNT-Se组的IC50均低于Se NPs组,可说明经DNTs分散后的制剂能使更多的Se NPs进入肝癌细胞,从而更好地发挥抑制癌细胞增殖的作用。考虑到制剂在体内的代谢情况,后续实验拟采用48 h作为DNT-Se及各组样品与细胞的作用时间。
为了进一步考察DNT-Se对正常细胞的影响,我们采用293T人胚胎肾细胞及AML-12小鼠正常肝细胞的CCK8实验以确证其安全性。DNT-Se分别与293T细胞和AML-12细胞作用48 h后,即使在最高浓度(200 μg/mL)时,其细胞存活率仍高于82%,说明DNT-Se对正常细胞并无毒性作用,具有良好的生物安全性。

图4 HepG2细胞分别与DNTs(A)、Se NPs(B)、DNT-Se(C)孵育24、48、72 h后的细胞存活率、DNT-Se与不同细胞孵育48 h后的细胞存活率(D)(n=4) (*P<0.05,**P<0.01;n=4)
本文采用原位还原法制备黑木耳β-葡聚糖/纳米硒复合物(DNT-Se),考察了DNTs浓度、维生素C与亚硒酸钠配比、反应温度、反应时间、亚硒酸钠浓度对DNT-Se粒径大小的影响,最终确定DNT-Se的最佳制备工艺为DNTs浓度1.0 mg/mL,维生素C与亚硒酸钠配比6:1,亚硒酸钠浓度为1.0 mol/L,反应温度为25 ℃,反应时间为12 h,所得DNT-Se粒径平均值为34.78 nm。细胞增殖实验结果表明,DNT-Se对293T人胚胎肾细胞及AML-12小鼠正常肝细胞基本无毒性,但是对HepG2肝癌细胞的增殖具有显著的抑制作用,且其对HepG2肝癌细胞增殖的抑制作用明显优于Se NPs。本研究为多糖/纳米硒复合物的研究奠定了基础。
《黑木耳多糖的提取、功能及单糖组成的研究》
《纳米硒的制备与应用研究进展》
《黑木耳多糖的螺旋链构象及其生物医学应用》