羊栖菜多糖纳米硒的制备及其对帕金森病细胞模型的保护作用

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhougang1020
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纳米硒由于其本身具有的如抗氧化、降血糖、抗衰老等诸多生物活性,且作为人体补硒产品的潜在形式,近年来受到广泛的关注。目前纳米硒的制备主要以多糖等生物大分子物质作为修饰剂,采用化学还原法进行制备,用于纳米硒制备的多糖种类多样,但羊栖菜多糖纳米硒的制备及生物活性研究尚未见报道。本研究采用超声辅助热水法提取羊栖菜多糖,单因素结合响应面实验对提取工艺进行优化,总结出一条最佳的羊栖菜多糖提取工艺。以自提的羊栖菜多糖作为修饰剂,制备羊栖菜多糖纳米硒复合物,采用多种手段对其结构形貌进行表征,并分析了其体外抗氧化活性及体外胃肠道消化稳定性;此外实验还通过6-OHDA作用于PC12细胞建立帕金森病细胞模型,分析羊栖菜多糖纳米硒预防帕金森病的生物活性。所得研究结果和结论如下:(1)比较了传统热水提取法和超声辅助热水提取法分别提取羊栖菜多糖,粗多糖的得率分别为17.3%和18.4%(g/g),且热水提取耗时更长,因此选择后者进行进一步的提取工艺优化。采用单因素实验分别考察了料液比、超声功率、超声时间及水浴时间对羊栖菜多糖得率的影响,并在此基础上设计四因素三水平的响应面优化实验,利用软件预测出多糖的最佳提取条件为:料液比1:50 g/m L,超声功率200 W,超声时间15 min,沸水浴时间130.54 min,实验验证在此条件下多糖得率为25.8%,与预测的多糖得率(26%)无显著差异,且显著高于优化前的得率(18.4%),说明该模型的可行性和有效性。此外,实验还测定了羊栖菜多糖的部分理化性质,其总糖含量为74.8%,蛋白质含量为6.02%,糖醛酸含量为10.40%,分子量分布范围为1.4 k Da至572 k Da,主要单糖组成成分为岩藻糖、葡萄糖、木糖及半乳糖。(2)以羊栖菜多糖作为修饰剂,化学还原法制备羊栖菜多糖纳米硒(SFPS-SeNPs),并采用激光粒度分析、透射电镜(TEM)、EDX能谱分析、紫外光谱分析、ICP-OES及红外光谱仪等对其结构形貌进行表征,结果表明以1 mg/m L的多糖制备得到的SFPS-SeNPs粒径最小,平均粒径为60 nm,且颗粒分布均匀,形态一致,能以溶液状态稳定存储30天以上,证实了SFPS对SFPS-SeNPs复合物的稳定作用。(3)以DPPH、ABTS及羟基自由基清除率的方法评价了SFPS、SFPS-SeNPs及SeNPs的体外抗氧化活性,实验结果表明SFPS和SFPS-SeNPs对三种自由基的清除活性分别为分别为84.2%和85.59%,93.78%和89.74%,38.10%和30.01%,而SeNPs的自由基清除活性均低于30%,说明SFPS修饰能显著提升纳米硒的抗氧化活性。SFPS-SeNPs在不同消化开始和结束时的硒含量无显著变化(4.45mg/g VS 4.41mg/g),粒径在胃液消化阶段增长至910 nm,但在肠消化阶段重新恢复到100 nm以下,因此在胃液中仅为简单地物理堆积,体外模拟胃肠道的消化稳定性较好。(4)以100μmol/L的6-OHDA作用于PC12细胞建立帕金森病细胞模型,分别通过测定细胞增殖活性、乳酸脱氢释放率、细胞早期凋亡、细胞活性氧释放、线粒体膜电位变化、抗氧化酶活等指标变化来初步探究SFPS-SeNPs对细胞的保护作用。结果表明,与6-OHDA处理的细胞相比,经过SFPS或SFPS-SeNPs预处理的细胞,其细胞增殖活性由51%上升至80%左右,LDH释放率由84.6%下降至44.4%和47.4%,早期凋亡细胞数量占比由11.39%下降至1.73%和1.60%,线粒体膜电位下降的细胞数量占比由11.45%分别下降至2.82%和1.9%,活性氧水平由6-OHDA组的165.8%分别下降至138.01%和131.22%,SOD酶活力由6-OHDA组的38.48%分别上升至87.9%和80.7%,GPx酶活力由6-OHDA组的61.75%分别上升至85.55%和96.17%。以上结果表明,SFPS-SeNPs对6-OHDA损伤PC12细胞具有显著的保护作用,且这种保护作用可能与增强细胞的抗氧化能力,抑制细胞早期凋亡相关。本论文的研究成果拓宽了多糖纳米硒生物活性应用范围,为预防治疗帕金森病的潜在药物研究提供新思路,对提高海藻多糖的附加值具有一定的应用价值。
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