螺旋藻硒纳米颗粒：生物合成、特性及在医学领域的多元应用前景

为解决微生物耐药及寻找新型治疗手段的问题，研究人员开展了螺旋藻硒纳米颗粒（SP-SeNPs）的研究。通过多种实验，发现 SP-SeNPs 具有抗氧化、抗菌、抗凝血等多种功效，有望应用于医疗领域，为相关疾病治疗提供新方向。

　　在科技飞速发展的当下，纳米技术犹如一颗璀璨的新星，在众多领域闪耀着独特的光芒，医学领域便是其中之一。纳米颗粒凭借其微小尺寸、高表面活性等特性，在疾病诊断、治疗等方面展现出巨大潜力。然而，微生物耐药问题却如同一朵笼罩在医学天空的阴霾，让传统治疗手段面临严峻挑战。据统计，全球每年有超过 300 万例严重真菌感染病例，其中超百万例可致命，这不仅给患者带来巨大痛苦，也给医疗系统和经济发展造成沉重负担。在此背景下，寻找新型、有效的抗菌及治疗手段迫在眉睫。

来自埃及南谷大学（South Valley University）和卢克索大学（Luxor University）的研究人员敏锐地捕捉到这一问题，开展了关于螺旋藻硒纳米颗粒（Spirulina selenium nanoparticles，SP-SeNPs）的研究。他们期望通过这项研究，开发出具有多种生物活性的纳米材料，为解决微生物耐药及相关疾病治疗难题提供新方案。该研究成果发表在《Microbial Cell Factories》杂志上，为生命科学和健康医学领域带来了新的曙光。

研究人员在实验过程中运用了多种关键技术方法。首先是生物合成技术，利用螺旋藻（Spirulina platensis）提取物与亚硒酸钠（Na₂SeO₃）反应合成 SP-SeNPs；其次，运用多种表征技术，如紫外 - 可见光谱（UV-visible spectroscopy）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析、动态光散射（Dynamic light scattering，DLS）、透射电子显微镜（Transmission electron microscopy，TEM）、X 射线衍射（XRD）等对合成的纳米颗粒进行全面表征；还通过 DPPH 自由基清除试验、ABTS 自由基清除试验、过氧化氢（H₂O₂）清除试验等评估其抗氧化性能，采用肉汤稀释微量滴定技术、结晶紫法等测定其抗菌、抗生物膜和抗真菌活性，借助凝血酶原时间（Prothrombin time，PT）和活化部分凝血活酶时间（Activated partial thromboplastin time，aPTT）测定评估抗凝活性，利用 SRB 试验检测其对癌细胞的细胞毒性，通过测量一氧化氮（NO）含量评估抗炎活性。

研究结果

1. SP-SeNPs 的合成与表征：研究人员以螺旋藻提取物为生物还原剂，成功合成并纯化了 SP-SeNPs。通过多种分析方法对其进行表征，结果显示，SP-SeNPs 呈球形且为晶体结构，直径约为 65nm，表面带有 -16.7mV 的净电荷。在紫外 - 可见光谱中，样品在 254nm 处出现特征吸收峰，表明硒纳米颗粒的形成；FTIR 分析发现，其表面存在多种活性基团，如醇或酚的 OH 伸缩振动、脂肪族键（C-H）、醚和羧基（C=O）等，这些基团对纳米颗粒的稳定性起到重要作用；DLS 分析显示，其平均流体动力学尺寸为 411.3±8.529nm（Z - 平均），多分散指数（PDI）为 0.548±0.021，表明纳米颗粒尺寸分布具有一定的多分散性；TEM 图像直观地展示了其光滑表面的球形形态；XRD 分析确定了其晶体结构为纯六方相硒晶体，平均结晶尺寸约为 31.74nm。
2. 抗氧化性能：通过 DPPH、ABTS 和 H₂O₂自由基清除试验评估 SP-SeNPs 的抗氧化性能。结果表明，SP-SeNPs 具有显著的抗氧化活性，且这种活性呈浓度依赖性。在 DPPH 试验中，当浓度从 15μM 增加到 100μM 时，其对 DPPH 自由基的清除率从 13.073% 提升至 79.234%；在 ABTS 和 H₂O₂自由基清除试验中，其半抑制浓度（IC₅₀）分别为 50.69μg/ml 和 116.18μg/ml，而抗坏血酸在相同试验中的 IC₅₀分别为 10.66μg/ml 和 14.77μg/ml。
3. 抗菌和抗生物膜活性：研究人员对 13 种革兰氏阴性和阳性细菌进行抗菌试验，发现螺旋藻在所用浓度下对所有测试菌株均无抗菌活性，亚硒酸钠对部分细菌有抗菌作用，而 SP-SeNPs 对大肠杆菌（Escherichia coli）、普通变形杆菌（Proteus vulgaris）等多种细菌具有抗菌活性，最低抑菌浓度（MIC）为 230 - 333μg/ml，最低杀菌浓度（MBC）为 286 - 333μg/ml。在抗生物膜试验中，SP-SeNPs 对所有测试菌株的生物膜形成均有显著抑制作用，其中对枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）和肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae）的抑制率最高，分别达到 78.8% 和 69.9%。
4. 抗真菌活性：针对白色念珠菌（Candida albicans）、光滑念珠菌（C. glabrata）等多种真菌进行抗真菌试验，结果显示螺旋藻提取物的抗真菌效率较低，亚硒酸钠对部分真菌有抑制作用，而 SP-SeNPs 对所有测试真菌均表现出强效的抑菌和杀菌活性，MIC 为 350μg/ml，对白色念珠菌的最低杀菌浓度（MFC）为 480μg/ml。
5. 抗凝活性：通过测量 PT 和 aPTT 评估 SP-SeNPs 的抗凝活性，结果表明，新鲜制备的 SP-SeNPs 能有效延长凝血时间。与血浆对照、亚硒酸钠和螺旋藻相比，SP-SeNPs 使 PT 从 12S、19.4S 和 14.6S 分别延长至 170.4S，aPTT 从 31.2S、60.6S 和 42.1S 延长至 195.6S。
6. 细胞毒性和抗炎活性：采用 SRB 试验评估 SP-SeNPs 对乳腺癌（MCF - 7）和卵巢癌（SKOV - 3）细胞系的细胞毒性，结果显示，在 100μg/ml 的浓度下，SP-SeNPs 可使 MCF - 7 和 SKOV - 3 细胞系的细胞活力分别降低 17.6009% 和 14.9484%。在抗炎试验中，SP-SeNPs 可有效减轻 RAW 264.7 巨噬细胞的炎症，使一氧化氮浓度降低 8.82%。

研究结论与讨论

综合上述研究结果，SP-SeNPs 展现出作为抗菌、抗肿瘤、抗凝、抗氧化和抗炎因子的巨大潜力，有望应用于医学治疗领域。从机制上分析，其抗氧化活性可能源于纳米颗粒的小尺寸和高化学活性，使其能够有效中和自由基；抗菌和抗真菌活性可能与改变细胞膜通透性、破坏细胞壁以及调节活性氧（ROS）强度有关；抗凝活性可能是通过阻止凝血酶原转化为凝血酶来实现；抗肿瘤活性则与诱导癌细胞 DNA 损伤、产生 ROS、干扰细胞内稳态和促进癌细胞凋亡等机制相关；抗炎活性可能是通过抑制 mRNA 合成来减少炎症因子的产生。

这项研究为藻类细胞合成纳米颗粒在医学领域的应用提供了科学依据，为开发新型治疗策略开辟了新途径。然而，目前的研究仍处于基础阶段，未来需要进一步深入研究 SP-SeNPs 在体内的作用机制、药代动力学特性以及长期安全性，以推动其从实验室研究走向临床应用，为人类健康事业做出更大贡献。