冷大气等离子体处理酵母β-葡聚糖合成硒纳米颗粒的尺寸调控及其抗菌/抗氧化特性研究

本研究针对无机/有机硒源生物利用度低且具毒性的问题，创新性地采用酵母β-葡聚糖(C-β-glucan)合成硒纳米颗粒(SeNPs)，并通过冷大气等离子体(CAP)技术实现粒径82.4%的缩减（180→83 nm）。研究发现5 mg/mL SeNPs对金黄色葡萄球菌生物膜抑制率达43.6%，DPPH自由基清除活性47.7%，且对正常细胞(L929)无毒性(IC50>200 μg/mL)，而对肺癌细胞(A549)显示选择性杀伤(IC50=34 μg/mL)。该研究为开发新型纳米抗菌/抗癌材料提供了绿色合成策略。

　　

在营养补充剂和医疗领域，传统硒化合物存在生物利用度低、毒性高等瓶颈问题。纳米技术的兴起为解决这一难题提供了新思路，其中硒纳米颗粒(SeNPs)因其高生物活性和低毒性备受关注。然而，现有合成方法往往面临粒径控制困难、工艺复杂等挑战，特别是生物合成的SeNPs普遍存在粒径过大的缺陷。如何通过绿色方法获得尺寸均一且功能优异的SeNPs，成为纳米生物技术领域亟待突破的关键问题。

针对这一科学难题，加齐大学（Gazi University）生物学系的研究团队独辟蹊径，从发酵食品分离的马克斯克鲁维酵母(Kluyveromyces marxianus)M59菌株中提取β-葡聚糖，经羧甲基化改性后作为稳定剂合成SeNPs，并创新性地引入冷大气等离子体(CAP)处理技术实现纳米颗粒尺寸精准调控。这项突破性研究成果近期发表在《Scientific Reports》期刊，为多功能纳米材料的开发提供了新范式。

研究人员采用多学科交叉技术路线：通过扫描电子显微镜(SEM)表征形貌，紫外可见光谱(UV-Vis)确认特征吸收峰，傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析表面基团，X射线衍射(XRD)鉴定晶体结构；抗菌实验采用琼脂扩散法，生物膜抑制通过结晶紫染色量化，抗氧化活性通过DPPH/超氧阴离子/羟基自由基清除实验评估，细胞毒性采用MTT法测定。

尺寸调控与表征
CAP处理5分钟使SeNPs平均粒径从253-1250 nm显著降至83-180 nm，降幅达82.4%。SEM显示处理前后颗粒均呈球形，FT-IR证实表面存在-OH(3271 cm^-1)和C=O(1631 cm^-1)等活性基团，XRD谱图在25-28°的宽峰表明其非晶态特性。

生物活性评估
在5 mg/mL浓度下，SeNPs对金黄色葡萄球菌(S. aureus)生物膜抑制效果最佳(43.6%)，但对测试菌株的抗菌活性较弱（最大抑菌圈仅1.20 mm）。抗氧化实验显示浓度依赖性增强，DPPH法测得最高活性达47.7%。值得注意的是，SeNPs对正常成纤维细胞(L929)几乎无毒性(IC₅₀>200 μg/mL)，却能选择性杀伤肺癌细胞(A549)，48小时IC₅₀低至34 μg/mL。

这项研究首次将CAP技术应用于酵母β-葡聚糖-SeNPs体系的尺寸调控，解决了生物合成纳米颗粒粒径过大的共性问题。所获SeNPs兼具多重生物活性：其显著的抗生物膜特性可对抗耐药菌感染，选择性细胞毒性为靶向抗癌提供新思路，而优异的抗氧化能力在功能性食品领域具应用潜力。该工作不仅开发了一种环境友好的纳米材料制备工艺，更通过精准的尺寸控制实现了功能优化，为纳米材料在医疗健康、食品工程等领域的应用开辟了新途径。特别值得注意的是，研究中采用的酵母β-葡聚糖作为天然稳定剂，与合成高分子相比具有更好的生物相容性和安全性，这种"绿色纳米"策略符合可持续发展理念。未来研究可进一步探索SeNPs分子作用机制，并开发其在药物递送、伤口敷料等场景的实际应用。