纳米硒的界面化学及纳米硒与生物相关分子相互作用研究

纳米粒子能与生物分子发生强烈的相互作用源于其优良的界面特性，本项目旨在研究纳米元素硒的界面特性，揭示纳米元素硒与表面修饰剂之间以及表面修饰的纳米元素硒("纳米元素硒-表面修饰剂")与外部体系(生物相关分子)之间各种相互作用的基本规律，建立纳米元素硒表面微观结构特性与界面活性的关系。构建基于"纳米元素硒-表面修饰剂"体系的生物模拟界面，研究纳米元素硒体系对DNA、蛋白质(牛血清蛋白，BAS)损伤的分子机制和"纳米元素硒-表面修饰剂"界面上无机晶体(草酸钙)生物诱导矿化作用的机制。阐明"纳米元素硒-表面修饰剂"表面微观结构特性与生物分子结构、构象变化关系和"纳米元素硒-表面修饰剂"表面微观结构特性与无机晶体组成、晶型变化的关系，揭示纳米硒体系界面构-效关系和生物作用机制。 .纳米硒的修饰剂包括糖、维生素、酚酸类化合物、氨基酸、肽、蛋白质等生物分子。

本项目从构建纳米硒-生物分子体系出发，研究纳米硒(nanoSe0)与生物相关分子相互作用的界面化学特性，取得了如下研究进展和阶段性成果：1) 以纳米硒为硒源在温和的条件下合成纳米硒化物亚铜和硒化银，提供了快速合成纳米金属硒化物的绿色化学方法。以纳米硒作为吸附剂建立了水溶液中去除铜离子的新方法。重要的是我们研制了负载型纳米吸附剂——纳米硒棉，实现了铜离子的动态吸附和静态高效吸附，为重金属回收和再利用以及处理重金属废水提供了新的思路和途径。2) 研究了在自组装膜(SAMs)界面上纳米硒及其相关化合物的电子传递和离子传输的特性。研究结果显示硒代胱氨酸自组装膜(SeCys SAMs)和谷胱甘肽自组装膜(GSH SAMs)具有离子门效应。纳米硒抑制GSH SAMs的离子门效应。建立了基于nanoSe0-GSH复合物催化过氧化氢电化学还原检测过氧化氢的非酶催化方法。3) 低剂量的纳米硒通过对癌细胞S期的阻滞抑制其生长；nanoSe0-Vc溶胶和nanoSe0/Vc/SeCys凝胶复合物的具有高的抗氧化能力；纳米硒对过氧化氢和羟自由基的氧化胁迫下的红细胞和心肌细胞株H9c2具有一定程度的保护作用，本研究结果可为纳米硒在化学预防和化学治疗方面提供科学依据。4) 利用纳米硒-生物分子体系模拟生物界面，通过草酸钙与纳米硒胶团界面处分子间的相互作用调控晶体的析出，使其具有一定的形状、尺寸及取向。我们发现几种有效抑制COM生长，诱导COD和COT生成的纳米硒溶胶体系。例如，纳米硒-没食子酸溶胶可以诱导形成COD晶体和COD与COT之间的过渡态晶体；纳米硒-谷氨酸溶胶可以诱导形成四方双锥的COD晶体和没有明显棱角的椭圆形的COD晶体；牛血清白蛋白(BSA) 对CaC2O4晶体的作用类似于表面活性剂，在低浓度时优先抑制晶体向某个方向生长，当达到临界浓度时影响晶体的成核过程而诱导形成诱导形成表面有裂痕，四方双锥或无定型的特殊形貌的COD晶体。在nanoSe0-BSA体系中，nanoSe0与BSA结合，促使BSA分子聚集程度增加，较低浓度的下达临界胶速浓度诱导形成特殊形貌的COD晶体。5) 从元素周期律角度研究了该族元素碲和硫的纳米尺寸效应和界面化学特性。获得了能发射出绿、红、蓝光以及白光的稀土掺杂二氧化碲纳米材料，提供了制备纳米碲溶胶和纳米硫棒的绿色合成方法。