《Frontiers in Bioengineering and Biotechnology》：Nanocomposites of Opuntia ficus-indica mucilage-mediated selenium nanoparticles and nanochitosan as antidiabetic candidates in streptozocin-induced diabetic rats
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摘要背景：糖尿病被认为是一种严重的慢性疾病，具有显著并发症的高风险。近年来，由于天然降糖植物具有良好的生物安全性、低副作用和经济特性，其在糖尿病管理中的应用逐渐增加。仙人掌果（Opuntia ficus-indica，OFI）果实作为生物活性化合物的来源具有多
摘要背景：糖尿病被认为是一种严重的慢性疾病，具有显著并发症的高风险。近年来，由于天然降糖植物具有良好的生物安全性、低副作用和经济特性，其在糖尿病管理中的应用逐渐增加。仙人掌果（Opuntia ficus-indica，OFI）果实作为生物活性化合物的来源具有多种药理特性，在糖尿病治疗中显示出有效性。方法：研究人员从OFI果实中提取果皮粘液质（fruit peel mucilage，FM），用于绿色合成硒纳米颗粒（selenium nanoparticles，SeNPs），随后用壳聚糖（chitosan，Ch）封装以生成纳米复合物（Ch/FM/SeNPs）。本研究旨在评估纳米复合物（Ch/FM/SeNPs）对链脲佐菌素（streptozotocin，STZ）诱导糖尿病大鼠的抗糖尿病活性。为此，将大鼠分为六组，即正常对照组（GI）、糖尿病对照组（GII）、治疗组（GIII、GIV和GV）分别给予浓度为0.1、0.2和0.3 mg/kg的纳米复合物粉末（Ch/FM/SeNPs），以及（GVI）接受格列本脲（glibenclamide）剂量为5 mg/kg，持续28天。治疗结束后，对大鼠进行包括体重、血糖水平、血脂谱以及肝肾功能测试在内的分析。结果：纳米复合物（Ch/FM/SeNPs）的平均粒径（particle size，PS）为81.18 nm，正电荷（+30.11 mV），Ch与FM/SeNPs的当量比为1:1。FM/SeNPs的平均粒径为6.34 nm，负电荷（?25.93 mV）。形态特征显示纳米复合物（nanocomposites，NCs）呈半球形，SeNPs在聚合物纳米复合物中稳定且均匀分布。结果表明，用0.3 mg/kg浓度的纳米复合物粉末（Ch/FM/SeNPs）治疗糖尿病大鼠，可显著增加体重，同时显著降低血糖水平，并改善生物参数、血脂谱以及肝肾功能。结论：有前景地，纳米复合物（Ch/FM/SeNPs）可用作降糖化合物；因此，可推荐用于开发抗糖尿病药物。
**论文解读：基于仙人掌果胶介导硒纳米颗粒与壳聚糖纳米复合物的抗糖尿病作用研究**
**研究背景与问题**
糖尿病（Diabetes mellitus，DM）是一种以高血糖为特征的慢性代谢性疾病，其并发症风险高，严重威胁人类健康。传统药物治疗虽有一定效果，但常伴随副作用，且成本高昂。因此，开发基于天然产物、低毒高效的抗糖尿病策略成为研究热点。仙人掌果（Opuntia ficus-indica，OFI）果实富含粘液质、黄酮类和多酚等生物活性化合物，具有抗氧化、抗炎和降糖等药理作用。硒（Selenium，Se）作为必需微量元素，参与硒蛋白合成，可维持胰腺β细胞功能和胰岛素分泌。硒纳米颗粒（SeNPs）因其低毒性和高生物利用度而备受关注；壳聚糖（Chitosan，Ch）作为一种天然多糖，具有良好生物相容性和降血糖活性。然而，如何协同利用OFI粘液质、SeNPs和Ch的优势，构建高效稳定的纳米复合物用于糖尿病治疗尚缺乏系统研究。本研究旨在绿色合成OFI粘液质介导的SeNPs，并用Ch封装制备纳米复合物（Ch/FM/SeNPs），评估其在链脲佐菌素（STZ）诱导糖尿病大鼠模型中的抗糖尿病效果。
**主要关键技术方法**
研究人员采用以下关键方法开展研究：（1）从埃及开罗当地市场购买的OFI果实中提取果皮粘液质（FM）；（2）利用FM作为还原剂和稳定剂，在抗坏血酸辅助下生物合成SeNPs（FM/SeNPs）；（3）通过离子交联法将FM/SeNPs与Ch按不同比例混合制备纳米复合物（T1、T2、T3），并筛选最优比例（1:1）；（4）使用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、动态光散射（DLS）、透射电镜（TEM）和扫描电镜（SEM）表征纳米材料；采用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）测定Se含量；（5）动物实验选用雄性Wistar白化大鼠（150 ± 5 g，来自封闭动物房），经STZ诱导糖尿病后分成6组（每组6只），进行28天口服给药，并分析体重、血糖、血脂、肝肾功能等指标。
**研究结果**
**3.1 光学评估**：FM介导的SeNPs合成通过颜色由淡黄变为深橙及UV-VIS光谱在271 nm处出现表面等离子共振吸收峰得到验证；TEM显示平均粒径6.34 nm的球形颗粒。结论：FM高效还原并稳定SeNPs。
**3.2 红外光谱分析**：FT-IR谱显示FM与SeNPs结合后部分官能团消失或减弱（如羟基、羧基），同时出现新峰；Ch/FM/SeNPs谱同时包含Ch和FM/SeNPs特征峰，表明三者间存在物理、化学和静电相互作用。结论：成功实现FM介导的SeNPs合成及Ch封装。
**3.3 纳米材料物性**：DLS和SEM分析显示，最佳比例T2（1:1）的Ch/FM/SeNPs平均粒径81.18 nm，Zeta电位+30.11 mV，呈半球形；FM/SeNPs带负电（?25.93 mV），Ch带正电（+38.21 mV）。结论：正负电荷互补促进纳米复合物形成，T2为最优配方。
**3.4 急性毒性**：口服Ch/FM/SeNPs纳米复合物未见死亡，表明高生物安全性。
**3.5 对体重的影响**：糖尿病对照组体重显著下降（158.81→138 g），而0.3 mg/kg纳米复合物治疗组体重恢复至197 g，与格列本脲组（195 g）相近。结论：纳米复合物可减轻糖尿病相关体重丢失。
**3.6 对血糖的影响**：糖尿病对照组血糖维持高位（327.74 mg/dL），0.3 mg/kg纳米复合物组血糖降至112.54 mg/dL，接近格列本脲组（110.26 mg/dL）。结论：纳米复合物呈剂量依赖性降低高血糖，0.3 mg/kg效果最佳。
**3.7 对血脂谱的影响**：糖尿病组总胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白升高，高密度脂蛋白降低；纳米复合物治疗组（尤其0.3 mg/kg）显著改善各项指标，接近正常对照组及格列本脲组。结论：纳米复合物具有抗高血脂作用。
**3.8 对肝肾功能的影响**：糖尿病组ALT、AST、肌酐、尿素水平显著升高；0.3 mg/kg纳米复合物组ALT降至46.24 U/L、AST降至65.71 U/L、肌酐降至0.70 mg/dL、尿素降至23.20 mg/dL，均接近正常组。结论：纳米复合物可改善糖尿病所致肝肾功能损伤。
**讨论与结论**
讨论部分指出，OFI粘液质中的黄酮类和酚类化合物通过抑制α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶、促进胰岛素分泌、保护β细胞等机制发挥降糖作用；SeNPs通过调节氧化还原状态、增强硒蛋白活性（如谷胱甘肽过氧化物酶）和胰岛素模拟作用协同降低血糖。Ch/FM/SeNPs纳米复合物的降糖效果与格列本脲相当，提示其可能通过刺激胰岛素分泌（抑制K
ATP通道）等机制发挥作用。此外，纳米复合物改善血脂和肝肾功能的效应归因于OFI和SeNPs的抗氧化及抗炎活性，以及Ch对SeNPs的封装降低了潜在毒性。
**研究结论**：成功利用OFI果皮粘液质生物合成了尺寸小（6.34 nm）、分布均匀的稳定SeNPs，并创新性制备了Ch/FM/SeNPs纳米复合物。在STZ诱导糖尿病大鼠模型中，纳米复合物（尤其0.3 mg/kg浓度）显著改善体重、血糖、血脂及肝肾功能指标，表现出突出的抗高血糖活性。该纳米复合物有望作为基于硒的抗糖尿病候选药物进一步开发。研究局限性在于仅使用雄性大鼠（为避免动情周期干扰），未来需纳入两性并采用XRD、拉曼光谱等补充表征，以及评估氧化应激标志物（如MDA、SOD、GPx）以深化机制理解。本论文发表于《Frontiers in Bioengineering and Biotechnology》。
