硒最早于1817年由瑞典化学家Berzelius从硫酸厂的铅室底部的红粉色物质中制得，并把它命名为硒。硒是生物体不可缺少的微量元素。硒的营养功能是通过25个含有硒代半胱氨酸活动中心的硒蛋白来实现的。流行病学、生物学和临床研究表明，硒缺乏会导致各种疾病的发生，例如甲状腺功能障碍、糖尿病、心血管疾病、认知功能低下和癌症。膳食补充中最常用的硒形式是有机硒(硒代蛋氨酸、硒代半胱氨酸)和无机硒(硒酸盐、亚硒酸盐)，但它们在功能性和毒性之间非常窄的浓度阈值限制了其在临床疾病防治中的广泛应用。因此，毒性检测一直是开发硒基抗癌药物的关键问题。许多研究表明，与有机或无机硒化合物相比，纳米硒的毒性更小，生物利用度更高，具有更强的生物活性，在生物医学领域具有广阔的应用前景。纳米硒可以通过物理法、化学法和生物法合成。本文将对纳米硒的制备以及生物医学应用进展进行简要综述。
1纳米硒的制备
1.1物理合成法
纳米硒可以通过辐射法和激光烧蚀法进行合成。El-Batal等采用γ线辐照辅助的方法获得纳米硒。Guisbiers等通过脉冲激光烧蚀浸没在去离子水中的纯硒丸，得到粒径为115±38nm的纳米硒颗粒，纳米硒的大小可以通过激光参数(如波长和脉冲持续时间)等来控制且不易受到化学试剂的污染。但物理法一般需要高温、高压、催化剂等技术，低效率、低产量和昂贵的仪器设备使其并未广泛用于纳米硒的生产中。
1.2化学合成法
化学方法制备纳米硒通常是用抗坏血酸还原亚硒酸钠溶液，但此方法获得的纳米硒颗粒易团聚，因此，加入分散剂或稳定剂来使纳米硒维持稳定为制备纳米硒材料提供了极好的途径。Xiao等使用冬虫夏草胞外多糖(EPS)作为稳定剂，在亚硒酸钠和抗坏血酸的氧化还原体系中合成了单分散的纳米硒(EPS-SeNPs)，EPS-SeNPs表面多糖羟基的物理吸附作用增强了纳米硒的稳定性。Xia等首次以甲醛次硫酸氢钠(SFS)为还原剂，在50℃下连续搅拌4h制备得高纯度三角硒(t-Se)纳米线，其粒径为100~200nm，长度则可达10μm。Zhang等以β乳球蛋白(Blg)作为稳定剂制备了粒径为36.8±4.1nm的球形纳米硒(Blg-SeNPs)。傅里叶红外光谱(FTIR)检测结果表明，β乳球蛋白分子上的功能性基团(即-NH2和-OH)和疏水域可以与纳米硒结合形成稳定的纳米系统。Blg-SeNPs在4℃的酸性或中性至碱性溶液(pH2.5~3.5或6.5~8.5)中稳定长达30d。
1.3生物合成法
利用植物提取物、真菌、细菌合成生物源性纳米硒颗粒已被广泛报道。植物和微生物中的生物分子在纳米颗粒合成过程中发挥着还原和稳定的双重作用。Fesharaki等将含纳米硒颗粒的肺炎克雷伯菌培养液于121℃灭菌20min，释放出粒径为245nm的纳米硒粒子。在湿热灭菌过程中，纳米硒粒子没有发生化学变化，说明微生物合成的纳米硒结构稳定，可以耐高温、高压。Xu等报道了干酪乳杆菌ATCC393在厌氧条件下将有毒的亚硒酸钠转化为红色元素硒来产生纳米硒，以粒径50~80nm在细胞内积累。此外，与亚硒酸钠和硒代蛋氨酸相比，被生物蛋白-多糖封端的纳米硒具有更低的细胞毒性。
Vetchinkina等首次采用药用担子菌香菇菌株F-249还原有机硒和无机硒化合物来制备生物纳米硒。通过透射电子显微镜(TEM)，电子能量损失谱(EELS)和X线荧光显示，被还原的硒以粒径为180.51±16.82nm的球形纳米颗粒的形式在菌丝细胞内积累。Ahmad等用酵母提取物转化硒的有毒氧阴离子，在细胞内合成粒径为50~250nm的球形纳米硒颗粒。Chen等研究发现，从海藻裙带菜中提取的多糖可以增强纳米硒的稳定性，所形成的单分散球形纳米硒在多糖溶液中可以保持稳定至3个月。Mellinas等以可可豆壳提取物作为稳定剂和还原剂，通过微波加热成功合成了粒径为1~3nm的纳米硒，所获得的纳米硒在4℃下可稳定55d。
2纳米硒在生物医学中的应用
2.1抗氧化作用
纳米硒比其他化学形式的硒具有更好的抗氧化能力，是一种高效的抗氧化剂，可通过清除自由基、激活抗氧化硒酶的活性、增强抗氧化防御体系等多种方式发挥抗氧化作用。Xiao等研究发现合成的生物纳米硒具有很强的抗氧化活性，对2，2-联氮-二-3-乙基-苯并噻唑啉-6-磺酸二铵盐自由基阳离子(ABTS+)和超氧阴离子自由基具有明显的清除能力，并且在Se/P比例为1∶1时合成最小尺寸为80nm，清除自由基的能力最强。Chen等使用壳聚糖(CS)作为还原剂和稳定剂合成了83~208nm的CS-Se纳米复合材料。研究发现，CS-Se纳米复合材料能直接清除1，1-二苯基-2-三硝基苯自由基(DPPH)、ABTS+自由基和羟基自由基;此外，纳米粒子的大小对自由基的清除活性有着显著影响，在体外不同尺寸大小的CS-Se纳米复合材料清除自由基的能力随尺寸的增加而减小，揭示纳米硒颗粒的大小在其生物学活性中起重要作用。
Gunti等报道合成的生物纳米硒表现出剂量依赖性的自由基清除活性，并且与亚硒酸钠相比，生物纳米硒对小鼠脑神经瘤细胞具有更好的生物相容性和低毒性。Bai等研究发现，给小鼠口服负载纳米硒颗粒的壳聚糖微球，可以减少脂质过氧化并增强小鼠血清和肝脏中的谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)的活性来抑制酒精诱导的氧化应激。Guo等合成牛血清白蛋白(BSA)稳定的纳米硒，通过调节胆固醇代谢，增加抗氧化硒酶或硒蛋白的表达，显著减轻小鼠的高脂血症和血管损伤，在预防动脉粥样硬化中具有潜在的价值。
2.2抗菌和抗病毒作用
近年来，纳米硒在抗菌方面的应用被广泛研究。纳米硒作为广谱抗菌剂具有巨大潜力，对病原细菌、真菌和寄生虫具有重要的抗菌活性。医疗器械上的微生物定植和生物膜的形成是引起医院感染的普遍问题。这不仅影响危重病人和免疫功能受损的患者，同时也会导致设备的故障。Sonkusre等报道，利用地衣芽孢杆菌合成的生物纳米硒能抑制金黄色葡萄球菌在不同表面(聚苯乙烯、玻璃和导管)的黏附、生物膜和微菌落的形成。这些研究结果对于作为抗金黄色葡萄球菌假体的抗菌涂层和其他院内感染的医疗器械具有潜在应用价值。Guisbiers等报道纳米硒颗粒很容易黏附在生物膜上，然后渗透到病原体中被硫取代，使细胞结构被破坏，从而抑制白色念珠菌生物膜的形成。Joshi等研究发现合成的生物纳米硒对稻瘟病菌表现出优异的体外抗真菌活性，分别以50和100ppm的浓度抑制辣椒和番茄叶片上的辣椒炭疽菌和链格孢菌的感染，并具有聚集和结合致病假单胞菌的游动孢子的独特性质。
这揭示了纳米硒针对不同植物病原体的广谱抗真菌活性，从而以一种生态友好的方式管理植物病。Yazhiniprabha等研究了用调料九里香(Murrayakoenigii，Mk)提取物合成的球形纳米硒(Mk-SeNps)的抑菌和杀幼虫功效。结果显示，Mk-SeNPs对引起登革热的埃及伊蚊的第4龄幼虫具有显著的杀幼虫活性，并且可有效抑制革兰阳性菌(变形链球菌和粪肠球菌)和革兰阴性菌(铜绿假单胞菌和痢疾志贺菌)的生长。纳米硒还显示出良好的抗病毒作用。Li等合成了奥司他韦(OTV)表面修饰的纳米硒(Se@OTV)，具有良好的抗病毒性和耐药性。虽然OTV本身作为一种有效的抗病毒药物在临床上的应用通常受到耐药病毒的限制，但Se@OTV对H1N1流感病毒有明显的抑制作用。Se@OTV通过抑制流感病毒糖蛋白血凝素和神经氨酸酶的活性来干扰H1N1感染宿主细胞。被修饰的纳米硒能够阻止H1N1感染犬肾细胞，阻断染色质凝聚和DNA断裂。此外，Se@OTV还抑制了活性氧的产生以及p53磷酸化和Akt的激活。因此，ROS在抗病毒作用中起关键作用。H1N1病毒的存在使细胞内ROS的产生从100%(对照)增加到380%，OTV和SeNPs略微抑制了ROS的产生，分别为270%和210%，而Se@OTV显著降低了ROS的产生(120%)。由此可见，Se@OTV可作为一种高效抗病毒药物，用于治疗由甲型流感病毒H1N1引起的高度传染性呼吸道疾病。
3结语
综上所述，纳米硒在生物医学方面具有较大的应用潜力。随着制备工艺的进步，利用生物合成纳米硒，不仅可提高它的分散性能，而且还可增强其生物活性(抗氧化、抗菌、抗病毒、抗癌等)，是当前合成纳米硒颗粒的最佳选择。材料-细胞相互作用也提示，生物合成的纳米硒颗粒对正常细胞低毒而对肿瘤细胞选择性杀伤，这些特征有益于未来将其作为抗癌治疗剂使用。然而当前的研究仅仅呈现了它们的生物作用，对其生物作用的机理，尤其是抗癌作用的分子机制尚知之甚少。且在人体复杂的生理病理环境中，这些纳米硒是否具有毒性，是否能参与激活免疫细胞、神经细胞、内分泌细胞，又是如何发挥作用的，这些问题仍有待于继续深入研究。相信随着科学技术的不断发展和研究工作的不断深入，纳米硒材料在抗菌、抗氧化、抗癌、药物载体等领域将取得越来越广阔的应用。
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