UV辅助微生物废料合成纳米硒：一种低成本高效抗癌材料的新策略

本研究针对工业微生物废料利用率低和纳米硒(nano-Se)生产成本高的双重挑战，创新性地利用UV辐射激活死亡期酿酒酵母(S. cerevisiae)和大肠杆菌(E. coli)废料，实现纳米硒的高效合成。结果表明：UV照射使纳米硒产量提升7.46-10.80倍，所得无定形纳米硒(50-400nm)对MDA-MB-231癌细胞具有显著选择性抑制作用。该研究为微生物废料资源化和纳米材料低成本制造提供了全新范式。

　　

随着微生物工程在啤酒酿造、酶制剂等产业的广泛应用，每年产生大量微生物废料。传统处理方式如堆肥或饲料添加剂难以实现高值化利用，而纳米硒(nano-Se)因其卓越的抗癌、抗菌性能面临合成成本高、工艺复杂等瓶颈。如何将这两大看似不相关的领域有机结合，实现"变废为宝"，成为摆在研究者面前的重大课题。

广东省微生物研究所的研究团队在《Environmental Technology》发表的研究中，开创性地提出UV辅助微生物废料合成纳米硒的新方法。该研究选取典型真核模式生物酿酒酵母(S. cerevisiae)和原核代表大肠杆菌(E. coli)的死亡期废料为原料，通过365nm UV照射显著提升纳米硒合成效率，并系统评估产物的理化特性与生物活性。

关键技术方法包括：采用ICP-AES定量纳米硒产量，HRTEM/JEM-2100F表征形貌与元素分布，拉曼光谱确认无定形结构，CCK-8法检测对MDA-MB-231癌细胞和NIH3T3正常细胞的增殖抑制差异。所有实验均设置黑暗对照组和恒温摇床对照组。

UV辅助酿酒酵母废料合成纳米硒
研究发现：UV照射90分钟后，纳米硒产量达黑暗组的7.46倍。HRTEM显示产物为无定形结构（SAED验证），EDX谱证实Se元素存在，粒径随照射时间延长从50-100nm增至100-400nm（Ostwald熟化机制）。UV-vis光谱红移现象印证粒径增长，拉曼光谱251cm^-1
特征峰对应Se-Se键振动。

纳米硒的抗癌活性
47μM浓度下，UV合成纳米硒对MDA-MB-231癌细胞抑制率达68.5%，而黑暗组仅9.3%，且对正常NIH3T3细胞无显著毒性。研究者提出"硒氧化还原循环"机制：癌细胞高活性氧(ROS)环境促使纳米硒释放Se⁴⁺
，消耗谷胱甘肽后通过ROS-JNK/Bax通路诱导凋亡。

大肠杆菌废料的验证实验
5小时UV照射使纳米硒产量提升10.80倍，拉曼光谱253cm^-1
特征峰再次证实无定形结构，TEM显示平均粒径106.19±32.10nm，分布范围50-150nm。该结果证明UV辅助合成策略在真核/原核系统中具有普适性。

这项研究通过巧妙的"废物利用+光能驱动"策略，成功打通微生物废料高值化与纳米材料低成本合成的双重壁垒。其创新价值体现在三方面：首次将工业废料转化为功能纳米材料；建立UV辐射增强合成的普适性方法；发现UV合成纳米硒特有的抗癌选择性。研究者特别指出，虽然较大粒径(>100nm)可能限制医药应用，但在农业领域（如抗病害纳米肥料）具有广阔前景。未来可拓展至CdSe、ZnSe等半导体纳米材料的绿色合成，为循环经济提供新思路。