γ-辐照合成的硒纳米颗粒在β-葡聚糖中稳定存在，通过诱导细胞凋亡和阻断细胞周期来抑制HepG2细胞的增殖

《Nanoscale Advances》：The anticancer effect of γ-irradiation synthesized selenium nanoparticles stabilized in β-glucan on HepG2 cell proliferation via apoptosis induction and cell cycle arrest

硒纳米粒子/β-葡聚糖复合物通过γ射线辐照合成，表征显示其粒径分布窄（63.3-93.5 nm），负电性（-10.1 mV），晶体结构为α-单斜硒。对HepG2肝癌细胞显示强效剂量依赖性抑制（IC50=6.5 ppm），选择性指数7.4，通过诱导凋亡（Q1区26-66%）和阻滞细胞周期（S和G2/M期）。研究证实其靶向抗癌潜力。

　　
本研究聚焦于利用γ射线辐照技术规模化合成硒纳米颗粒（SeNPs）及其与水溶性酵母β-葡聚糖的复合物（SeNPs/β-葡聚糖），并系统评估其在肝癌治疗中的潜力。通过多维度实验设计，研究团队从材料合成、结构表征、稳定性分析到细胞生物学效应均展开深入探索，为硒基纳米材料在肿瘤靶向治疗中的应用提供了理论支撑和实践依据。

**材料与方法创新性**
研究采用水溶性β-葡聚糖作为稳定剂，突破了传统聚合物或表面活性剂的使用限制。β-葡聚糖具有天然生物相容性、免疫调节特性及良好的成膜能力，其分子量（25 kDa）和结构特征（β-1,3和β-1,6糖苷键）为纳米颗粒提供了稳定界面。γ射线辐照技术展现出规模化生产的优势：反应条件温和（室温、常压），无需复杂预处理；辐照剂量与产率直接相关，通过优化辐照参数（8 kGy）可实现Se??向Se?的高效还原，产率达3升/批次。这种绿色合成方法不仅降低了化学合成中的毒性副产物风险，还通过物理辐照过程有效控制了纳米颗粒的晶型（α-单斜硒晶体）和表面电荷（-10.1 mV），为后续生物活性研究奠定了基础。

**纳米结构表征与稳定性分析**
通过透射电镜（TEM）证实纳米颗粒呈均匀球状分布，实际粒径63.3 nm，水合直径93.5 nm，标准差小于15%，表明合成体系具有高度可重复性。动态光散射（DLS）显示负电荷表面，这种特性可增强胶体稳定性并促进与带负电的细胞膜相互作用。X射线衍射（XRD）图谱显示特征衍射峰（23.7°, 29.5°等），与单晶硒标准物吻合，证实了α-单斜硒晶型的形成。拉曼光谱进一步验证了硒物种的相变过程：辐照后235 cm?1特征峰消失，同时250 cm?1峰出现，对应非晶态硒向晶体结构的转变。红外光谱（FTIR）分析显示β-葡聚糖的特征吸收峰（3383 cm?1-OH伸缩振动，1640 cm?1-C=O伸缩振动）与复合物保持一致，证实了β-葡聚糖与硒纳米颗粒的物理共混而非化学键合。

**生物相容性与靶向毒性评估**
通过MTT法测试发现，该复合物对肝癌细胞（HepG2）具有显著剂量依赖性毒性，半抑制浓度（IC50）达6.5 ppm，较现有文献报道的硒纳米材料（8.87-30 ppm）更具选择性。正常成纤维细胞（L929）的IC50为48.3 ppm，选择性指数（SI=7.4）超过3的阈值，表明该体系对肿瘤细胞具有特异性杀伤能力。这种差异可能与纳米颗粒的表面特性及摄取机制有关：β-葡聚糖的分子结构可增强纳米颗粒与癌细胞表面受体（如整合素、Lewis X抗原）的特异性结合，同时其负电荷表面通过静电相互作用更易穿透癌变细胞膜。

**细胞死亡机制解析**
流式细胞术双染（Annexin V-FITC/7-AAD）结果显示，处理组细胞呈现明显的早期凋亡（Q1区）和晚期凋亡/坏死（Q4区）特征。在20 ppm浓度下，Q1区占比达66.8%，Q4区达32.1%，而对照组仅2.3%早期凋亡。这种凋亡表型与细胞周期阻滞密切相关：PI染色显示G2/M期阻滞比例从对照组的8.7%上升至20 ppm处理组的99.2%，同时S期细胞比例下降。这种双通道调控机制（诱导凋亡+阻断增殖）显著优于传统化疗药物的非选择性杀伤，且未观察到对正常细胞的显著毒性（48.3 ppm IC50）。

**稳定性与规模化生产验证**
长期稳定性测试表明，4℃储存60天后粒径仅增大17.1%（93.5→110.3 nm），而室温下粒径膨胀达43.8%（93.5→133.4 nm）。这种差异源于β-葡聚糖的分子链在低温时更紧密包裹纳米颗粒，减缓Brownian运动导致的聚集。3升规模合成验证了工艺可行性，批次间RSD（相对标准差）小于5%，表明已具备中试条件。

**临床转化潜力与局限性**
该复合物的优势在于：①天然生物相容性（β-葡聚糖已获FDA GRAS认证）；②双模作用机制（直接杀伤+周期调控）；③高剂量依赖性毒性（20 ppm即可完全抑制HepG2增殖）。但需注意：①目前仅测试单一浓度范围（1-20 ppm），需扩展剂量梯度；②长期体内毒性未评估；③尚未建立递送系统以实现组织靶向。研究建议后续结合体外-体内实验，利用动物模型验证疗效，并通过表面功能化（如靶向肽修饰）进一步优化肿瘤穿透能力。

**学科交叉价值**
本研究体现了材料科学、生物医学和辐射化学的深度融合：γ射线辐照技术拓展了生物无机合成新路径；β-葡聚糖作为天然载体，解决了纳米药物递送中的生物安全性难题；而选择性毒性机制为开发"智能纳米药物"提供了新思路。特别是通过调节辐照剂量（8-10 kGy）精准控制硒纳米颗粒的晶型（α-单斜相为主），为材料工程学中的"结构-性能-功能"关联研究提供了范例。

该成果不仅为肝癌治疗提供了新策略，更在规模化生产（3升/批）、长期稳定性（60天）和选择性毒性（SI=7.4）等关键指标上达到国际领先水平，被评价为"推动硒纳米医学从实验室走向临床的里程碑研究"。未来可拓展至其他肿瘤类型（如乳腺癌、肺癌），并通过仿生酶催化（如β-葡聚糖酶解位点修饰）增强特异性，具有广阔的转化前景。