高飛,李友英,范瀟,張衍坤,候冉冉*
(1.青島農(nóng)業(yè)大學化學與藥學院,山東青島 266109)(2.甘孜藏族自治州畜牧業(yè)科學研究所,四川甘孜 626000)
隨著社會的飛速發(fā)展,我國已經(jīng)逐步進入老齡化社會,人口老齡化問題是我國當今亟待解決的關(guān)鍵問題。人體免疫力隨年齡增加而呈現(xiàn)降低趨勢,因此,老年病就容易趁虛入侵老年人。那么,要解決我國老齡化所帶來的問題,首先就是要降低我國老年人老年病的發(fā)病率,其中,提高老年人口機體免疫力是最重要的一環(huán)。青少年是祖國的未來,青少年時期身體快速發(fā)育,當機體免疫力出現(xiàn)問題時,身體容易受到外邪侵染,威脅機體健康,所以,不論是老年或是少年,提高機體免疫力都是預防疾病和保持身體健康的根本。現(xiàn)如今,“治未病”的健康觀念越來越被人們了解與接受,而保健食品可調(diào)節(jié)身體功能,可作為膳食調(diào)節(jié)劑,增強機體免疫力,維持身體健康[1-3]。
微量元素是動植物體不可缺少的重要成分,硒是這些微量元素中尤為重要的一種,具有調(diào)節(jié)免疫、抗炎等多種藥理活性[4,5]。因此,硒的缺乏會導致機體產(chǎn)生一系列的不良癥狀,如免疫系統(tǒng)損傷、心血管疾病、甲狀腺激素代謝異常甚至增加癌癥產(chǎn)生的風險。為滿足人體對硒的日常需求,補硒是必要的途徑,尤其是對于硒含量水平低的人群和缺硒地區(qū)。部分無機硒和有機硒如亞硒酸鹽、硒代蛋氨酸等可用于人體硒補充劑,然而,無機硒使用的安全窗口窄,生物轉(zhuǎn)化的天然有機硒制備耗時且產(chǎn)量低,無法滿足人民日益對硒的營養(yǎng)需求。近年來,隨著納米技術(shù)在醫(yī)藥領(lǐng)域的快速發(fā)展,硒納米顆粒的制備和活性逐漸引起科研工作者的關(guān)注。與其他無機硒和有機硒化合物相比,硒納米顆粒具有更高的抗癌、抗氧化、低毒等效果,但硒納米顆粒極易聚集沉淀,很難用于臨床或作為食品添加劑[6]。作為自然界四大生命活動物質(zhì)之一的多糖,種類多、來源廣。大量研究證實,天然多糖具有調(diào)節(jié)免疫、抗病毒、抗炎癥、抗氧化等生物活性[2,3]。多糖結(jié)構(gòu)復雜,分子內(nèi)含有大量親水基團,為了克服硒納米顆粒不穩(wěn)定、易聚沉的缺陷,可利用多糖修飾硒納米顆粒形成穩(wěn)定的多糖-硒納米顆粒。由于天然多糖具有無毒性、生物相容性良好、可生物降解等特點,且制備得到的多糖硒納米顆粒穩(wěn)定性較好,使得多糖在功能化硒納米顆粒的制備中的應用越來越廣泛[7]。天然多糖-硒納米顆粒與其他無機硒或硒單質(zhì)比,具有粒徑小、生物活性更高、毒性較低的優(yōu)點[8]。本研究中所采用的藏黃連,為玄參科植物兔耳草屬多年生草本植物圓穗兔耳草Lagotis brachystachysMaxim.和全緣葉兔耳草Lagotis integraW.W.Smith.的根,別名洪連、洪輪、兔耳草等,具有清熱解毒、利濕平肝、行血調(diào)經(jīng)之功效。用于發(fā)熱煩渴、頭痛眩暈、月經(jīng)不調(diào)、藥食中毒等。本研究從藏黃連中提取分離藏黃連多糖(Coptesteeta Polysaccharide,CTP),綠色還原亞硒酸鈉合成藏黃連多糖-硒納米顆粒(CTP-SeNPs)[9],探究其結(jié)構(gòu)表征、抗氧化活性和抗炎活性,為研發(fā)富硒中藥多糖保健食品奠定基礎(chǔ)。
藏黃連,購于四川甘孜,經(jīng)鑒定為藏黃連正品;透析袋,截留分子量8 000~12 000 u,上海源葉生物科技有限公司;DPPH(1,1-二苯基-2-苦基肼)、ABTS(2,2'-聯(lián)氮-雙-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)、總還原力試劑盒(FRAP),購自上海碧云天生物技術(shù)有限公司;胎牛血清、DMEM、青鏈霉素(PS)、地塞米松,購自Sigma;其他試劑均為分析純。
BC-J80s CO2培養(yǎng)箱、YXQ-LS-30S 立式壓力滅菌器,上海博訊有限公司;CKX41 倒置顯微鏡,Olympus Corporation;LGJ-18 真空冷凍干燥機,北京亞星儀科科技發(fā)展有限公司;TDL-4C 差速離心機,上海安亭電子儀器有限公司;MK3 酶標儀,Thermo Multiskan;Mastersizer 3000 粒度儀,Malvern Panalytical;Nicolet iS5 紅外光譜儀,Thermo Fisher;SU3800 掃描電子顯微鏡,Hitachi;ARL3000 X 射線衍射儀,760CRT Thermo Scientific紫外可見光譜儀,上海儀電分析儀器有限公司。
1.3.1 藏黃連多糖的提取分離
取500 g 藏黃連,粉碎,過80 目篩,加15 倍量蒸餾水,浸泡過夜,煎煮2.5 h,重復三次,離心合并濾液。將濾液置于真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中,65 ℃濃縮至500 mL,冷卻至室溫后,加入2 L 無水乙醇,攪拌后靜置于4 ℃冰箱中,過夜。5 000 r/min 離心10 min,收集沉淀,冷凍干燥,收集藏黃連多糖[10]。
1.3.2 Sevage 法除蛋白
Sevage 法除蛋白方法參考文獻[11]。配制藏黃連多糖濃度為10 mg/mL 的溶液1 740 mL,加入60 mL Sevage 混合液(V正丁醇:V三氯甲烷=1:4)。攪拌45 min,靜置30 min 后分層,保留上層棄去下層,重復8 次。濃縮,冷凍干燥,得去蛋白藏黃連多糖(CTP)。
1.3.3 多糖得率的測定
依據(jù)參考文獻,采用苯酚-硫酸法測多糖含量,標準曲線方程為:
式中:
x——質(zhì)量濃度,μg/mL;
y——吸光度。
配制多糖溶液,檢測其吸光度,并帶入標準曲線方程計算出質(zhì)量濃度,根據(jù)文獻公式計算多糖得率[12]:
式中:
B——多糖得率,%;
c——質(zhì)量濃度,μg/mL;
n——稀釋倍數(shù);
V——體積,mL;
m——藏黃連質(zhì)量,g。
1.3.4 藏黃連多糖-硒納米顆粒(CTP-SeNPs)的制備
1.3.4.1 藏黃連多糖濃度的篩選
分別將0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 mg/mL 的CTP 溶液,等體積逐滴加入到20 mL 的50 mmol/L Na2SeO3溶液中,避光攪拌3 h 后,滴加50 mmol/L 的20 mL 抗壞血酸溶液,超純水補至總體積200 mL,繼續(xù)避光攪拌12 h。反應結(jié)束,將混合液裝入截留分子量為8 000~12 000 u 透析袋,4 ℃下避光蒸餾水透析72 h,取透析后的反應液測量粒徑,真空冷凍干燥得藏黃連-硒納米顆粒(CTP-SeNPs),備用。
1.3.4.2 pH 值的測定
蒸餾水配制3 份CTP-SeNPs(10 mg/mL),使用數(shù)字pH 計測定樣品溶液的pH 值。
1.3.4.3 保水能力和保油能力測定
分別將樣品粉末(500 mg)與蒸餾水(5 g)或大豆油(5 g)混合,室溫放置1 h,每隔10 min 攪拌一次,12 000 r/min 離心后除去上清液,稱量殘渣,測定WRC/ORC。按每克干樣品的水/大豆油克數(shù)計算[13]。
1.3.5 CTP-SeNPs 的結(jié)構(gòu)表征
1.3.5.1 粒徑分布
配制濃度為1 mg/mL 的CTP-SeNPs 溶液,使用納米顆粒度儀檢測其粒徑分布。
1.3.5.2 紅外光譜分析
分別稱取2 mg CTP、CTP-SeNPs、SeNPs,將適量研磨均勻、干燥的溴化鉀粉末與樣品混合,再次研磨均勻后壓片,置于紅外光譜儀中,在400~4 000 cm-1范圍進行掃描[14]。
1.3.5.3 掃描電子顯微鏡分析(SEM)
分別取2 mg 干燥好的CTP、CTP-SeNPs,噴金后于掃描電鏡下分析[14]。
1.3.5.4 X 射線衍射分析(XRD)
將2 mg干燥的CTP-SeNPs置于玻片上,鋪勻壓緊,放入儀器樣品室,檢測其元素峰。
1.3.5.5 紫外可見吸收光譜
分別配制1 mg/mL CTP、CTP-SeNPs 和SeNPs 溶液,置于紫外分光光度計中,在200~800 nm 范圍內(nèi)全波長掃描[14]。
1.3.5.6 剛果紅測試
2.0 mL 剛果紅溶液(0.2 mol/L)、4.0 mL 不同濃度的NaOH 溶液(0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mol/L)與2 mL CTP(2.0 mg/mL)混合,室溫避光攪拌15 min。分別取各混合溶液于紫外分光光度計中,在200~800 nm范圍內(nèi)全波長掃描,記錄最大吸收波長,記作λmax。用2.0 mg/mL 的凝膠多糖(Curdlan)替代CTP,作為對照。
1.3.6 CTP 和CTP-SeNPs 體外抗氧化活性
1.3.6.1 DPPH 自由基清除
用無水乙醇配制濃度為0.05 mmol/L DPPH 溶液備用。分別將1 mL不同濃度(0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0 mg/mL)的CTP、CTP-SeNPs 和抗壞血酸(Vc)溶液置于試管中,分別加入2 mL DPPH 溶液,使用渦旋儀混勻,置于室溫下避光靜置30 min,之后測量混合液517 nm 處吸光度,記錄吸光度值,記為A樣品;測定不同濃度CTP、CTP-SeNPs、Vc 的吸光度,記為A0;取1 mL 蒸餾水于試管中,加入2 mL DPPH 溶液,測定其吸光度,記為A1[15]。DPPH 自由基清除率(B,%)的計算:
1.3.6.2 羥自由基清除
用蒸餾水配制濃度為70 mmol/L 的FeSO4溶液、用無水乙醇配制濃度為70 mmol/L 水楊酸-乙醇溶液、將CTP、CTP-SeNPs 和抗壞血酸(Vc)配制成0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0 mg/mL 的六個濃度,向試管中依次加入1 mL FeSO4溶液、1 mL 水楊酸-乙醇溶液、1 mL 樣品溶液(CTP、CTP-SeNPs、Vc),最后加入1 mL 體積分數(shù)30% H2O2溶液,使用渦旋儀混勻,在室溫條件下,靜置30 min,測量在510 nm 下吸光度。羥自由基清除能力的計算:
式中:
C——羥自由基清除率,%;
A樣品——FeSO4+水楊酸+樣品+H2O2;
以華南師范大學繼續(xù)教育學院為例,由于C語言程序設計課程一般一周4節(jié)課,學生參加全國統(tǒng)一考試時間為每年的4月份和10月份。C語言程序設計課程是實踐性比較強的課程,要求學生掌握基本的編程語句、語法規(guī)則,經(jīng)過動手編程提升學生的編程邏輯思維能力,為后續(xù)的專業(yè)課夯實基礎(chǔ),但因?qū)嶒炚n時缺乏,造成學生動手編輯能力較差,授課效果不理想。
A0——FeSO4+水楊酸+樣品+蒸餾水(1 mL);
A1——FeSO4+水楊酸+蒸餾水+H2O2。
1.3.6.3 ABTS+自由基清除
用蒸餾水配制濃度為2 mmol/L 的ABTS 溶液和濃度為70 mmol/L 的K2S2O8溶液。取配制的ABTS 溶液與K2S2O8溶液以1:4 的比例混合均勻,在室溫避光條件下靜置12~16 h,得到ABTS+·溶液,再使用PBS 溶液稀釋ABTS+·溶液直至該溶液在Abs=734 nm 處吸光度為(0.70±0.02)。將CTP、CTP-SeNPs 和抗壞血酸(Vc)分別配制成0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0 mg/mL 六個濃度。
分別將10 μL 的不同濃度的CTP、CTP-SeNPs 和抗壞血酸(Vc)加入96 孔細胞板中,每個濃度重復三個孔,向每個孔加入200 μL 孵育好的ABTS+·溶液,混勻6 min 后檢測各孔在734 nm 處的吸光度(A2);空白孔加入10 μL 的不同樣品溶液和200 μL 的PBS 溶液,混勻6 min 后檢測其在734 nm 處的吸光度(A0);對照孔加入210 μL 的ABTS+·溶液,檢測其吸光度(A1)[16]。ABTS+·清除率(D,%)計算:
1.3.6.4 總抗體氧化能力檢測(FRAP 法)
1.3.7 CTP 和CTP-SeNPs 體外活性研究
1.3.7.1 CTP 和CTP-SeNPs 細胞增殖活性
5 000個RAW264.7 細胞(100 μL)分別加入96孔板細胞培養(yǎng)板中,置于37 ℃,體積分數(shù)5% CO2的細胞培養(yǎng)箱培養(yǎng)12 h 后分別將用PBS 配制的1.0 mg/mL 的CTP 和CTP-SeNPs 倍比稀釋后(100 μL)加入至細胞中,置于細胞培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h,每孔加入20 μL MTT 溶液(5 mg/mL),繼續(xù)置于細胞培養(yǎng)箱中培養(yǎng),4 h 后棄去孔中溶液,每孔加入150 μL DMSO溶液,震蕩10 min,酶標儀檢測OD570[17]。
1.3.7.2 CTP 和CTP-SeNPs 抗炎活性
5 000個RAW264.7 細胞(100 μL)分別加入96孔細胞培養(yǎng)板中,置于37 ℃,體積分數(shù)5% CO2的細胞培養(yǎng)箱中培養(yǎng)12 h,每孔加入100 μL LPS 溶液(0.2 μg/mL),繼續(xù)置于細胞培養(yǎng)箱中培養(yǎng)12 h 后,分別將用PBS 配制的1.0 mg/mL 的CTP 和CTP-SeNPs倍比稀釋后(100 μL)加入到細胞中,培養(yǎng)24 h 后,每孔加入20 μL MTT 溶液(5 mg/mL),培養(yǎng)4 h 后棄去孔中溶液,每孔加入150 μL DMSO 溶液,震蕩10 min,酶標儀檢測OD570。同樣地,藥物加入細胞中,培養(yǎng)24 h 后,取上清液,根據(jù)ELISA 試劑盒說明書測定上清中的IL-6 的含量。
采用IBM SPSS Statistics 26 軟件進行單因素方差分析(one-way ANOVA),使用GraphPad 8.0.2 與Origin 2018 進行數(shù)據(jù)處理和分析。
藏黃連多糖的得率為11.84%,去蛋白藏黃連多糖(CTP)得率為7.72%。CTP 的pH 值為6.42±0.05,保水能力最高值為12.07 g/g,保油能力為11.28 g/g。
如圖1所示,隨著NaOH 濃度的增大,凝膠多糖的λmax也隨之增加(紅移),凝膠多糖是可知的具有三螺旋結(jié)構(gòu)的多糖,而試驗中藏黃連多糖也表現(xiàn)出相同紅移情況[18]。因此,推測CTP 可能具有三螺旋構(gòu)象。
圖1 剛果紅檢測Fig.1 Congo red test
2.3.1 CTP-SeNPs 粒徑分布
各濃度藏黃連多糖合成CTP-SeNPs 納米顆粒,如圖2a 所示,當CTP 濃度為1.5 mg/mL 時,CTP-SeNPs的粒徑分布相對比較集中且較小,因此,篩選1.5 mg/mL 的CTP 作為最佳濃度。如圖2b 所示,結(jié)果分析,CTP-SeNPs 的平均粒徑為101.96 nm。在前人[5,8,16]的研究中,合成多糖-硒納米顆粒平均在60 nm~120 nm之間,CTP-SeNPs 的平均粒徑與其研究結(jié)果大致符合。
圖2 藏黃連多糖溶液制備CTP-SeNPsFig.2 Preparation of CTP-SeNPs from Coptesteeta polysaccharide solution
2.3.2 CTP-SeNPs 的紫外可見吸收光譜
如圖3顯示,CTP-SeNPs 最大吸收峰值出現(xiàn)位置小于200 nm,而SeNPs 在480 nm 處有最大吸收峰值,其位于可見光區(qū),說明SeNPs 呈現(xiàn)橙黃色[19]。有文獻報道,當納米顆粒粒徑約200 nm 時在紫外光譜的600 nm 左右有最大吸收峰;當納米顆粒粒徑小于100 nm 左右時,其在紅外光譜的最大吸收峰低于300 nm[20,21]。本研究中經(jīng)DLS 檢測CTP-SeNPs 的平均粒徑為101.96 nm,這與文獻報道相似。研究表明,核酸紫外最大吸收峰出現(xiàn)在260 nm 處[21],在CTP 和CTP-SeNPs 的全波長掃描圖譜中,在260 nm 處均未出現(xiàn)吸收峰,表明CTP 中核酸含量較低。蛋白質(zhì)紫外最大吸收峰出現(xiàn)在280 nm 處[22],在CTP 的全波長掃描圖譜中,CTP 在280 nm 處未表現(xiàn)出吸收峰,說明CTP 中無蛋白存在,而CTP-SeNPs在280 nm附近出現(xiàn)吸收峰,表明SeNPs 與CTP 相互作用形成復合物CTP-SeNPs。在Wang[14]的研究中顯示,與RTFP-3(刺梨多糖)相比,RP3-SeNPs(刺梨多糖硒納米顆粒)在278 nm 處有吸收峰,推測SeNPs 與RTFP-3 相互作用形成了復合物,該結(jié)果與本研究結(jié)果相似。
圖3 CTP、CTP-SeNPs 和SeNPs 的紫外全波長掃描Fig.3 Full-wavelength UV scanning of CTP,CTP-SeNPs and SeNPs
2.3.3 紅外光譜分析
CTP、SeNPs 和CTP-SeNPs 紅外光譜見圖4。CTP在3 446 cm-1、1 653 cm-1處的振動吸收峰分別為-OH、-C=O 的振動吸收峰,3 016 cm-1的吸收峰是由于CH2基團的C-H 伸縮和彎曲振動所形成的,以上表明CTP中有多糖的特征吸收峰的存在。CTP-SeNPs 中-OH 拉伸震動形成的吸收峰和-C=O 吸收峰分別為3 430 cm-1、1 631 cm-1,表明CTP-SeNPs 中有多糖的存在。CTP-SeNPs 在2 858 cm-1附近的吸收峰與SeNPs 在2 854 cm-1附近的吸收峰類似,表明合成的CTP-SeNPs中有SeNPs 的存在。與CTP 相比,CTP-SeNPs 的-OH吸收峰從3 446 cm-1移至3 430 cm-1,C=O 吸收峰從1 653 cm-1移至1 631 cm-1,C-O-C 吸收峰從1 253 cm-1移至1 251 cm-1,均發(fā)生小幅度藍移,推測SeNPs 的Se 原子與CTP 的O 原子相結(jié)合[14]。穆靜靜等[5]的研究中,普洱茶多糖-納米硒的譜圖中無新吸收峰產(chǎn)生,推測以天然多糖為模板制備多糖硒納米顆粒時,天然粗多糖的多糖部分和蛋白質(zhì)部分的-OH、-C=O 等基團通過非共價鍵的形式與硒原子結(jié)合,形成穩(wěn)定的多糖-硒納米顆粒復合物。前期[23,24]也有相似的研究報道。
圖4 FT-IR 圖譜分析Fig.4 FT-IR spectrum analysis
2.3.4 SEM-EDS 分析
掃描電鏡觀察CTP/CTP-SeNPs 的表觀形態(tài)。圖5a、5b 為藏黃連多糖在300 倍與1 200 倍下的掃描圖,結(jié)果顯示藏黃連多糖表面為片狀,邊緣呈針狀;圖5d、5e 為CTP-SeNPs 在300 倍和1 200 倍下的掃描圖,結(jié)果顯示Se 納米顆粒子覆蓋在CTP 表面,片狀加厚,邊緣圓潤。CTP 和CTP-SeNPs 能譜結(jié)果,如圖5c 和5f 所示,藏黃連多糖-硒納米顆粒中Se 在五種元素(C、O、Se、S、Ca)中的質(zhì)量百分數(shù)為11.66%。Xiao 等[25]報道冬蟲夏草多糖-硒納米顆粒中Se 的質(zhì)量百分數(shù)僅為9.86%,Zhu 等[26]研究多糖-硒納米顆粒中Se 的質(zhì)量百分數(shù)為78.4%,而Chen 等[27]研究中的多糖-硒納米顆粒中Se 的質(zhì)量百分數(shù)為高達90.96%,由此,不同多糖-硒納米顆粒中Se 的質(zhì)量百分數(shù)不等,究其原因可能是多糖-硒納米顆粒的制備方法以及多糖與硒納米間的結(jié)合方式有關(guān)。本研究中藏黃連多糖-硒納米顆粒的硒含量相對文獻報道偏低,這有助于在應用藏黃連多糖-硒納米顆粒時對硒含量的控制,避免過多的硒產(chǎn)生毒性作用而影響其生物活性。
圖5 CTP 和CTP-SeNPs 的SEM-EDS 圖譜Fig.5 SEM-EDS spectra of CTP and CTP-SeNPs
2.3.5 XRD 分析
如圖6所示,CTP-SeNPs 的XRD 結(jié)果與標準Se比色卡(PDF:32-0992)對比,標準硒的2θ在24°和31°處有兩個強烈的反射峰,表明硒的存在。CTP-SeNPs顯示出與標準Se 有相似的反射峰,在前人的研究[25,28]結(jié)果中,多糖-硒納米顆粒都表現(xiàn)出與Se 比色卡相似的強烈反射峰,表明CTP-SeNPs 中有Se 存在,CTP-SeNPs被合成成功。
圖6 CTP-SeNPs 的XRD 分析Fig.6 XRD analysis of CTP-SeNPs
2.4.1 ABTS+自由基清除實驗
由圖7a 可知,隨CTP、CTP-SeNPs 濃度的升高,其對ABTS+自由基清除能力逐漸提高,且在10 mg/mL時達到最高為76.52%,而CTP 對ABTS+自由基清除能力與CTP-SeNPs 相比較弱,最高為54.98%,表明硒納米顆粒子可以增強CTP 對ABTS+自由清除能力??箟难幔╒c)為天然抗氧化劑、食品添加劑,常常作為抗氧化實驗中的陽性對照;如圖7a 結(jié)果所示,在同濃度下 Vc 清除 ABTS+自由基能力高于 CTP 和CTP-SeNPs。在Cai 等[29]的研究中,LRP-SeNPs(犀木多糖硒納米顆粒子)的ABTS+自由基能力最大可達80%以上;Zhai 等[30]的研究中,CS-SeNPs(殼聚糖硒納米顆粒子)的ABTS+自由基能力最大可達87.45%,均表現(xiàn)出較高的ABTS+自由基清除能力。
2.4.2 DPPH 自由基清除
由圖7b 可知,當濃度為2~10 mg/mL 時,CTP-SeNPs 清除DPPH 自由基能力隨著濃度的升高逐漸增加,且在10 mg/mL 時達到最高為66.85%,而CTP對DPPH 自由基清除能力與CTP-SeNPs 相比較弱,最高達到47.35%;如圖7b 結(jié)果所示,在同濃度下Vc 清除DPPH 自由基能力高于CTP 和CTP-SeNPs。在Cai等[29]的研究中,LRP-SeNPs(犀木多糖硒納米顆粒子)的DPPH 自由基能力最大可達50%以上;Zhai 等[30]的研究中,CS-SeNPs(殼聚糖硒納米顆粒子)的DPPH自由基能力最大可達40%以上,硒可中斷自由基鏈式反應以增強抗氧化活性,與CTP-SeNPs 的結(jié)果基本一致,表明硒納米顆粒子可以增強CTP 對DPPH 自由清除能力。
2.4.3 羥自由基清除
由圖7c 可知,各濃度CTP-SeNPs 均有清除羥自由基能力,隨著濃度的升高,其對羥自由基清除能力逐漸增加,且在10 mg/mL 時達到最高為84.92%,而CTP對羥自由基清除能力與CTP-SeNPs 相比較弱,最高可達到62.29%;如圖7c 結(jié)果所示,在同濃度下Vc 清除羥自由基能力高于CTP 和CTP-SeNPs。同樣地,Mao等[31]研究表明硒納米顆粒子可以增強灰樹花菌多糖(GP)對羥自由基清除能力。
2.4.4 總還原能力
由圖7d 可知,當濃度為6.0~10.0 mg/mL 時,CTP-SeNPs 總還原能力達到1 級以上,隨著濃度的升高,總還原能力逐漸提高,且在10 mg/mL 時達到最高接近于2 級,而CTP 總還原能力弱于CTP-SeNPs,最高僅能達到1 級;Vc 同樣表現(xiàn)出較高的抗氧化能力。Wu 等[32]的研究報告,果膠包封的SeNPs@Cur(包裹黃姜素的果膠硒納米顆粒)可使果膠的總還原能力增強,出現(xiàn)這種現(xiàn)象可能是因為SeNPs 可以有效減少空間位阻,并改善姜黃素與二價鐵絡合物的反應,從而在結(jié)果中顯示出最高的還原能力,該結(jié)果與CTP-SeNPs 一致,表明硒納米顆粒子可以增強CTP 的還原性。
圖7 CTP 和CTP-SeNPs 體外抗氧化Fig.7 CTP and CTP-SeNPs antioxidant activity in vitro
2.5.1 CTP 和CTP-SeNPs 細胞毒性
如圖8所示,CTP 在500~1 000 μg/mL、CTP-SeNPs在250~500 μg/mL 濃度范圍內(nèi)均能顯著促進RAW264.7的增殖;CTP-SeNPs 在1 000 μg/mL 濃度時,對RAW264.7 細胞的增殖作用顯著下降,但并未表現(xiàn)出抑制作用,其原因是其中的硒納米顆粒濃度也隨之增大,表現(xiàn)出對多糖的促細胞增殖活性的抑制,但并未表現(xiàn)出毒性效果。Tamiru 等[33]研究報道,納米形態(tài)的SeNPs不會影響硒的生物利用度,無機硒和SeNPs 均能升高硒誘導的谷胱甘肽過氧化物酶(GPx)活性和GPx1 轉(zhuǎn)錄水平,但無機硒(亞硒酸鈉)的毒性可以通過其被還原為硒納米顆粒子(SeNPs)來減輕。結(jié)合本研究數(shù)據(jù),我們推測納米態(tài)硒在一定濃度范圍內(nèi)對正常細胞具有促增殖效果,但當其濃度超過一定限度時,其可抑制與之結(jié)合的多糖的促細胞增殖活性,此時多糖與SeNPs 的已無協(xié)同作用。
圖8 CTP 和CTP-SeNPs 體外刺激RAW264.7 細胞增殖Fig.8 CTP and CTP-SeNPs stimulate RAW264.7 cell proliferation in vitro
2.5.2 CTP 和CTP-SeNPs 抗炎活性
IL-6 是一種多效性細胞因子,可影響多種免疫和生理過程,如急性期蛋白生成、炎癥、抗原特異性免疫反應[34]。在正常細胞中,IL-6 濃度非常低,在炎癥條件下,IL-6 的濃度會急劇上升,而LPS 刺激下的細胞表現(xiàn)出IL-6 分泌升高,呈現(xiàn)炎癥狀態(tài)[35]。如圖9a,與LPS 組相比,CTP 在濃度為1 000 μg/mL 時,顯著緩解RAW264.7 細胞IL-6 的釋放,表現(xiàn)出抗炎效果;而CTP-SeNPs 在250~1 000 μg/mL 范圍內(nèi),均具有顯著緩解炎癥效果。同時,在250~1 000 μg/mL 濃度范圍內(nèi),同一濃度時CTP-SeNPs 抗炎效果顯著高于CTP,表明硒納米顆??娠@著增強CTP 的抗炎效果。如圖9b所示,CTP 在1 000 μg/mL 濃度時、CTP-SeNPs 在250~1 000 μg/mL 范圍內(nèi)均能顯著促進LPS 刺激下的RAW264.7 細胞的增殖。由上可知,當細胞受到外源物質(zhì)如LPS 刺激后,一定濃度的CTP-SeNPs 可誘導并啟動細胞增殖和活性的恢復,從而緩解LPS 的刺激損傷,減少炎性因子IL-6 的釋放,表現(xiàn)出較好的抗炎活性。
圖9 CTP 和CTP-SeNPs 的抗炎活性Fig.9 The anti-inflammatory activities of CTP and CTP-SeNPs
硒是人體和動物體必需的微量元素,然而其在機體中的有效劑量和中毒劑量十分接近,因此較難把握有效劑量,單質(zhì)硒以納米態(tài)存在時毒性較無機硒和天然有機硒有所降低,而生物活性較無機硒和天然有機硒有所提高。由于納米硒尺寸小,表面能大,較易聚集成大顆粒,它的促細胞增殖作用和抗炎活性隨著粒徑的增加而逐漸降低,因此需要在納米硒表面加以修飾,以阻止納米顆粒子的聚集。多糖具有高度復雜的分支結(jié)構(gòu)和活潑的羥基基團,能吸附和包裹還原反應中形成的納米硒,進而阻止納米硒顆粒的團聚,多糖亦具有良好的生物活性,是制備納米硒的良好調(diào)控劑。
本研究從藏黃連中提取藏黃連多糖,用于合成藏黃連多糖-硒納米顆粒,通過粒徑分析、紫外光譜、紅外光譜、SEM-EDS、XRD 試驗對其進行了表征,結(jié)果表明藏黃連多糖可成功合成藏黃連多糖-硒納米顆粒;通過DPPH 自由基清除、ABTS+自由基清除、羥自由基清除能力、總還原力試驗測定了CTP 與CTP-SeNPs的體外抗氧化效果,結(jié)果表明,CTP-SeNPs 的體外抗氧化效果優(yōu)于CTP,可能是硒納米顆粒增強了藏黃連多糖的抗氧化能力。體外細胞毒性試驗和抗炎試驗表明,與CTP 相比,CTP-SeNPs 在250~500 μg/mL 范圍內(nèi)有顯著的促細胞增殖作用,在250~1 000 μg/mL 范圍內(nèi)有顯著的抗炎效果,硒納米顆粒增強了藏黃連多糖的促細胞增殖和抗炎的效果,其抗炎效果的分子機制需待進一步研究。CTP-SeNPs 具有抗氧化、抗炎、低毒生物活性,可作為一種新型的富硒中藥多糖保健品。