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)大分子之間嚴格手性匹配與分子識別實現(xiàn)的。納米粒子具有獨特的尺寸和表面性質(zhì)，被認為是擴大手性**合成方法和**結(jié)果的理想平臺。此外，在納米粒子表面錨定手性分子可以使細胞表現(xiàn)出不同的手性偏好，從而提高手性**的細胞攝取率。盡管在手性納米材料的生物醫(yī)學應用中取得了一些進展，但手性納米顆粒在生物體內(nèi)的分布、代謝和細胞抗氧化能力之間的聯(lián)系尚未得到完全確定。

暨南大學的陳填烽教授一直致力于納米化學創(chuàng)新**的功能設計與**診療應用研究（Sci Adv, 2020, eaay9751; Adv Funct Mater 2019, 1901240; ACS Nano, 2018, 12401; Biomaterials, 2020, 119545等），利用納米技術解決了微量元素硒在臨床應用上的瓶頸。在前期納米硒功能設計與疾病**應用的工作基礎上，為了闡明手性在納米硒發(fā)揮生物活性上的作用問題，陳填烽團隊與威斯康星大學麥迪遜分校的蔡偉波教授合作，設計了不同手性納米硒，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棕櫚酸引起的胰島細胞氧化損傷的預防保護作用差異，以及帶來這種差異的分子機制。

該論文 “Chirality-driven transportation and oxidation prevention by chiral selenium nanoparticles”近日在國際頂尖期刊《Angewandte Chemie International Edition》上以Frontispiece發(fā)表（Angew. Chem. Int. Ed. 2020,59, 4406-4414），暨南大學黃妍瑜副研究員、碩士研究生傅元婷為共同作者，暨南大學陳填烽教授、威斯康星大學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劃、國家863計劃、國家自然科學基金項目等項目的資助。

要點1

硒是生命有機體的必需元素，硒的生物利用度、毒性和生物學特性的主要決定因素在于其化學形式，氧化還原狀態(tài)和劑量。在本文中，作者以零價態(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的化學結(jié)構（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)出獨特的生物分布特性，作者對**注射后的Balb/c健康小鼠進行了PET成像。在此之前，作者用⁶⁴Cu對不同手性的納米粒子進行放射性標記。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）。

要點二：手性納米硒的代謝形態(tài)分析

為了進一步了解⁶⁴Cu標記的手性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，所有實驗組在尾靜脈注射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對尿液中的總硒和主要硒種類（SeCys，SeMeCys，SeMet，Selenite）進行了定量。數(shù)據(jù)顯示，在各組尿液中均檢測到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到的硒種類，比如零價態(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。

要點三：_L-G@SeNPs具有更強的抗氧化效果

作者在熒光顯微鏡下觀察了手性納米粒子對INS-1E細胞膜上的黏附作用。細胞熒光照片、3D圖像及皮爾遜相關系數(shù)等數(shù)據(jù)均顯示，_L-G@SeNPs比D和DL型納米粒子對INS-1E細胞膜粘附性更高，從而促進了INS-1E細胞對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。利用同源細胞粘附和攝取的優(yōu)勢，_L-G@SeNPs更傾向于和細胞膜（含有L型磷脂分子）的相互作用來攝取納米粒子，從而更**防止了棕櫚酸對胰島細胞引起的氧化損傷，這符合自然選擇的模式。

論文地址：

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