手性是自然界的本質(zhì)屬性之一，許多手性藥物的藥理作用是通過與體內(nèi)大分子之間嚴(yán)格手性匹配與分子識(shí)別實(shí)現(xiàn)的。納米粒子具有獨(dú)特的尺寸和表面性質(zhì)，被認(rèn)為是擴(kuò)大手性**合成方法和**結(jié)果的理想平臺(tái)。此外，在納米粒子表面錨定手性分子可以使細(xì)胞表現(xiàn)出不同的手性偏好，從而提高手性**的細(xì)胞攝取率。盡管在手性納米材料的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中取得了一些進(jìn)展，但手性納米顆粒在生物體內(nèi)的分布、代謝和細(xì)胞抗氧化能力之間的聯(lián)系尚未得到完全確定。

暨南大學(xué)的陳填烽教授一直致力于納米化學(xué)創(chuàng)新**的功能設(shè)計(jì)與**診療應(yīng)用研究（Sci Adv, 2020, eaay9751; Adv Funct Mater 2019, 1901240; ACS Nano, 2018, 12401; Biomaterials, 2020, 119545等），利用納米技術(shù)解決了微量元素硒在臨床應(yīng)用上的瓶頸。在前期納米硒功能設(shè)計(jì)與疾病**應(yīng)用的工作基礎(chǔ)上，為了闡明手性在納米硒發(fā)揮生物活性上的作用問題，陳填烽團(tuán)隊(duì)與威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的蔡偉波教授合作，設(shè)計(jì)了不同手性納米硒，利用無創(chuàng)性正電子發(fā)射斷層掃描（PET）顯像研究手性納米硒的分布及代謝特征，并深入探討了不同手性的納米硒粒子對(duì)棕櫚酸引起的胰島細(xì)胞氧化損傷的預(yù)防保護(hù)作用差異，以及帶來這種差異的分子機(jī)制。

該論文 “Chirality-driven transportation and oxidation prevention by chiral selenium nanoparticles”近日在國(guó)際頂尖期刊《Angewandte Chemie International Edition》上以Frontispiece發(fā)表（Angew. Chem. Int. Ed. 2020,59, 4406-4414），暨南大學(xué)黃妍瑜副研究員、碩士研究生傅元婷為共同作者，暨南大學(xué)陳填烽教授、威斯康星大學(xué)麥迪遜分校蔡偉波教授為通訊作者。研究工作獲得了獲得萬人計(jì)劃、國(guó)家863計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目等項(xiàng)目的資助。

要點(diǎn)1

硒是生命有機(jī)體的必需元素，硒的生物利用度、毒性和生物學(xué)特性的主要決定因素在于其化學(xué)形式，氧化還原狀態(tài)和劑量。在本文中，作者以零價(jià)態(tài)納米硒作為研究載體，在其表面分別添加_L-, _D- 或者_DL-谷胱甘肽（GSH），賦予其不同的手性特征。透射電子顯微鏡數(shù)據(jù)顯示，_L-，_D-和_DL-G@SeNPs的平均尺寸為130 nm左右。圓二色譜表明，_D-G@SeNPs和_L-G@SeNPs在UV區(qū)域顯示垂直鏡像的CD峰，說明_L-G@SeNPs和_D-G@SeNPs具有手性特征。此外，作者用X射線光電子能譜鑒定了手性G@SeNPs的化學(xué)結(jié)構(gòu)（圖1）。

靜脈內(nèi)注射納米顆粒通過兩種主要途徑從體內(nèi)清除：肝膽清除和腎臟清除。為了鑒定具有不同手性的納米顆粒是否表現(xiàn)出獨(dú)特的生物分布特性，作者對(duì)**注射后的Balb/c健康小鼠進(jìn)行了PET成像。在此之前，作者用⁶⁴Cu對(duì)不同手性的納米粒子進(jìn)行放射性標(biāo)記。PET成像圖清晰地顯示⁶⁴Cu-_L-G@SeNPs主要聚集在肝臟和腸中，而⁶⁴Cu-_DL-G@SeNPs和⁶⁴Cu-_D-G@SeNPs則快速在腎臟累積。離體生物分布數(shù)據(jù)進(jìn)一步證明了不同手性納米粒子在肝臟、脾臟，胰腺、腸和腎中的攝入量存在顯著差異（圖2）。

要點(diǎn)二：手性納米硒的代謝形態(tài)分析

為了進(jìn)一步了解⁶⁴Cu標(biāo)記的手性G @ SeNPs的轉(zhuǎn)化和消除方式，作者分別通過Radio-TLC和LC-ICP-MS分析了小鼠尿液中的⁶⁴Cu態(tài)和硒形態(tài)。如圖S5所示，所有實(shí)驗(yàn)組在尾靜脈注射4 h后收集的大部分尿液中充滿了從納米顆粒分離的⁶⁴Cu。此外，作者利用HPLC-ICP-MS對(duì)尿液中的總硒和主要硒種類（SeCys，SeMeCys，SeMet，Selenite）進(jìn)行了定量。數(shù)據(jù)顯示，在各組尿液中均檢測(cè)到SeCys和亞硒酸鹽，這表明手性SeNPs可以轉(zhuǎn)化為SeCys和亞硒酸鹽。此外，作者發(fā)現(xiàn)尿液中還可能存在其他未檢測(cè)到的硒種類，比如零價(jià)態(tài)納米硒。尿液的TEM圖像清楚地表明存在被降解的納米顆粒（圖S8）。這些結(jié)果表明，經(jīng)過肝臟/腎臟清除的手性SeNPs可能會(huì)降解成較小的納米粒子和其他Se代謝產(chǎn)物（包括硒代胱氨酸和亞硒酸鹽），并排入尿液。

要點(diǎn)三：_L-G@SeNPs具有更強(qiáng)的抗氧化效果

作者在熒光顯微鏡下觀察了手性納米粒子對(duì)INS-1E細(xì)胞膜上的黏附作用。細(xì)胞熒光照片、3D圖像及皮爾遜相關(guān)系數(shù)等數(shù)據(jù)均顯示，_L-G@SeNPs比D和DL型納米粒子對(duì)INS-1E細(xì)胞膜粘附性更高，從而促進(jìn)了INS-1E細(xì)胞對(duì)L型納米粒子的攝取作用。利用_L-GSH和_L-磷脂膜之間的同源粘附作用，它更**地減弱了棕櫚酸引起的活性氧含量和線粒體斷裂程度，從而阻止了棕櫚酸引起的INS-1細(xì)胞氧化損傷（圖3）。

總體而言，作者揭示了納米系統(tǒng)的手性影響了其在肝臟，腸道和腎臟中的分布途徑及定位速度。_L-G @ SeNPs在肝臟，脾臟和胰臟中表現(xiàn)出優(yōu)先積累，而DL和D型納米粒子則逃避了肝臟的吸收，并經(jīng)歷了更快的腎臟清除。利用同源細(xì)胞粘附和攝取的優(yōu)勢(shì)，_L-G@SeNPs更傾向于和細(xì)胞膜（含有L型磷脂分子）的相互作用來攝取納米粒子，從而更**防止了棕櫚酸對(duì)胰島細(xì)胞引起的氧化損傷，這符合自然選擇的模式。

論文地址：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201910615