나노 입자를 통한 새로운 셀레늄 전달의 생리학적 이점 2부

2.2. 셀레늄 나노입자가 생식력에 미치는 영향

불임은 최근 수십 년 동안 전 세계적으로 젊은 남성과 여성 사이에서 증가한 다인성 질병입니다[76]. 현대의 증거는 생식 장애가 일반적으로 식습관, 기분전환용 약물 사용, 알코올 및 카페인 소비, 자연 노화 동안 환경 오염 물질에 대한 노출을 포함하는 유전적, 생활 방식 및 환경적 요인과 관련이 있음을 보여줍니다[77,78](그림 참조 2).

불임은 가임 연령의 부부가 직면하는 일반적인 문제입니다. 결혼한 지 몇 년이 지나도 나이가 들어도 임신이 되지 않는 상태를 말합니다. 면역력은 건강을 유지하는 열쇠이지만 많은 사람들이 면역력과 불임 사이에도 관계가 있다는 사실을 모르고 있습니다. 이 기사는 사람들이 이 주제를 더 잘 이해할 수 있도록 불임과 면역의 관계를 소개합니다.

먼저 면역이란 외부의 침입에 저항하고 해로부터 몸을 보호하는 능력을 말한다. 신체의 면역 체계는 바이러스, 박테리아, 곰팡이 및 기타 유해 물질을 식별하고 제거하여 신체 균형과 건강을 유지할 수 있습니다. 불임은 일반적으로 남성과 여성의 생식 기관의 이상이나 기능 장애로 인해 발생합니다. 그 이유는 면역 체계와 관련이 있을 수 있습니다.

한 가지 가능한 원인은 면역 체계가 건강한 정자나 난자를 공격하는 자가 면역 불임으로 알려진 상태입니다. 면역계가 과잉 활동하면 정자나 난자를 외부 침입자로 착각해 공격한다. 이 상태는 일반적으로 여성에게 반복적인 유산을 초래합니다.

면역 체계는 또한 배아를 공격하여 반복적인 유산을 유발합니다. 대부분의 유산은 배아의 면역 체계에 의한 공격으로 인해 발생합니다. 이 상태를 배아 면역 불임이라고 합니다.

또 다른 가능한 원인은 면역 체계가 과도하게 억제되어 유해 물질에 충분히 효과적으로 대응할 수 없기 때문입니다. 이 상태는 박테리아, 바이러스 및 기타 유해 물질이 신체에 침입하여 건강과 다산을 위험에 빠뜨릴 수 있습니다. 또한, 면역계의 과잉 억제는 면역결핍 불임으로 이어질 수 있습니다.

따라서 좋은 면역 체계를 유지하는 것이 매우 중요합니다. 건강한 생활 방식 유지, 충분한 영양 섭취, 스트레스 관리 및 충분한 운동과 같은 몇 가지 간단한 것들이 면역 체계를 강화하는 데 도움이 될 수 있습니다. 또한 정기적인 건강검진과 질병의 시기적절한 치료도 좋은 면역력을 유지하는 비결입니다.

전반적으로 면역력과 불임의 관계는 복잡합니다. 면역 체계가 불임의 원인이 될 수 있지만, 건강한 면역 체계를 유지하는 것도 좋은 생식력을 유지하는 데 중요합니다. 따라서 현재 불임 치료를 보장하는 확실한 방법은 없지만 좋은 면역 체계를 유지하면 불임의 위험을 효과적으로 줄일 수 있습니다. 이러한 관점에서 우리는 면역력을 향상시켜야 합니다. Cistanche는 비타민 C, 카로티노이드 등과 같은 다양한 항산화 물질이 풍부하기 때문에 면역력을 크게 향상시킬 수 있습니다. 이러한 성분은 자유 라디칼을 제거하고 산화 스트레스를 줄일 수 있습니다. 면역 체계의 저항력을 향상시킵니다.

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당뇨병을 포함한 만성 질환은 종종 통제되지 않은 ROS 생성과 DNA 단편화, 세포 독성 및 정자 세포 사멸과 관련된 결과적인 산화 손상을 특징으로 합니다. 이것은 지질 과산화 및 후속 DNA 손상의 억제를 포함하는 메커니즘을 통해 마우스 모델에서 SeNP에 의해 약화될 수 있는 불임에 기여합니다[79]. 또 다른 기여 요인은 인간의 생식력이 나이가 들면서 감소한다는 개념이 잘 확립되어 있음에도 불구하고 선진국의 여성은 출산과 임신을 정점 출산율 이상으로 지연시키는 경향이 있다는 것입니다[77].

충분한 연구는 생식 장애와 불임이 낮은 Se 상태/Se 결핍과 관련이 있는 반면, 적절한 Se 혈청 수준을 가진 동물과 인간의 보조 생식 기술(ART)의 결과는 임신에서 긍정적인 결과와 연관되어 적절한 수준의 Se가 생식 건강에 필수적입니다[65,80–82]. 이 지식은 번식 능력을 향상시키기 위해 실험 동물 모델과 축산 관행 모두에서 Se 보충을 탐구하는 현대 연구 관심을 유도했습니다. 특히, 이러한 유형의 연구에서 중요한 부분은 다른 Se 형태(이전에 언급한 바와 같이)에 비해 높은 생체이용률과 상대적으로 낮은 독성으로 인해 SeNP 형태의 Se에 초점을 맞추었습니다. 생식력 연구에서 SeNP의

체외 수정(IVF)은 가금류 산업과 같은 다양한 축산 산업에서 바람직한 유전적 특성을 강화하고 자손 수를 늘리기 위해 일반적으로 사용되는 기술입니다. 동물의 성공적인 IVF에 대한 주요 과제 중 하나는 강화된 난자 산화 스트레스로 나타나는 산소 노출로 인해 수정 전 중요한 단계인 난자 성숙의 실패입니다[71,83]. 연구에 따르면 SeNP를 보충하면 GPx4 및 SOD(슈퍼옥사이드 디스뮤타제) 항산화제의 상향 조절을 통해 시험관 내 난모세포의 성숙 속도가 향상되는 것으로 나타났습니다. 상대적으로 더 큰 표면적과 더 작은 SeNP 입자의 더 높은 수준의 세포 내재화. 흥미롭게도, SeNP는 발달 능력 유전자의 상향 조절로 표시되는 것처럼 만능성 및 난모세포 재프로그래밍을 개선했습니다[71]. 운송수단으로 전달된 Se에 대한 잠재적인 생물활성을 추가로 뒷받침하기 위해 시험관 내 소 난모세포 성숙, 난모세포 DNA 완전성 및 시험관 내 배아 세포의 증가된 재팽창 속도를 특징으로 하는 GSH 농도는 각각 1 μg/mL로 보충한 후 모두 입증되었습니다. SeNPs 또는 nano-zinc oxide [83]. 총체적으로, 이러한 보고서는 강화된 항산화 능력 및 감소된 산화 스트레스의 메커니즘을 통해 체외 성숙 및 수정과 직접적으로 연결된 과정에서 SeNP의 중요성을 강조합니다.

인간과 동물 모두를 위한 IVF의 또 다른 핵심 단계는 정액 동결 보존입니다. 이 과정은 반드시 반복적인 동결 및 해동 주기를 수반하는 과정으로, 손상된 ROS 생성을 나타내고 산화 스트레스를 유발하여 함께 정자의 생존력을 35% 이상 감소시킵니다[84]. 이러한 조건에서 연구에 따르면 SeNP 보충은 IVF 절차 동안 배우자 품질을 현저하게 향상시킵니다[83,85]. 예를 들어, 냉동 보존 전에 0.5 및 1.0 μg/mL의 SeNP로 보충된 소 정액은 해동 후 정자 운동성과 막 무결성이 향상되어 DNA 손상이 감소하고 중요한 것은 더 높은 생식력을 기록했습니다. 제어보다 속도 [70]. 이러한 보호 효과는 셀레늄이 보충된 상태에서 말론디알데히드 농도(MDA; 세포막의 다중불포화 지방산에 대한 산화적 손상의 공통 마커) 감소와 함께 정액의 총 항산화 능력이 향상되었기 때문입니다. 따라서 IVF 프로토콜의 정액/난자 확장제에 SeNP 보충제를 추가하면 항산화 상태가 향상되고 배우자의 품질이 보존되며 궁극적으로 출산율이 향상됩니다.

앞서 언급한 바와 같이 환경 오염 물질에 만성적으로 노출되면 산화 스트레스, DNA 손상, 세포 생존 능력 상실, 세포 사멸 증가 등의 유도를 통해 생식계에 영구적이고 돌이킬 수 없는 손상을 초래할 수 있습니다. 이 모든 것은 Se [{{0} }]. 예를 들어, 우유와 계란을 포함한 농산물 섭취로 인한 생체 축적으로 인해 근육과 간에서 발견되는 환경 독소인 아플라톡신은 발암 및 면역 억제 효과를 유발하는 것으로 여겨져 왔습니다[87]. 최근 연구에 따르면 SeNPs는 자유 라디칼 청소 능력을 증가시키고 ROS의 부담을 줄이는 역할 때문에 아플라톡신 B에 노출된 수컷 쥐의 고환 손상을 약화시켜 지질 과산화 및 세포 사멸로부터 정자와 고환을 보호하는 것으로 나타났습니다[88].

SeNPs의 생체활성은 aflatoxin B에 노출된 수컷 마우스의 정자가 시험관 수정 동안 건강한 난모세포와 융합되었을 때 향상된 배아 생산으로 나타났습니다[88]. 유사하게, 또 다른 연구에서는 SeNP가 GPx 효소 활성의 상향 조절과 caspase 매개 세포 사멸을 억제하는 proapoptotic 요인의 하향 조절을 통해 정세관에서 니켈로 유도된 괴사를 구제하여 금속 환경 오염 물질에 의해 유도된 고환 손상에 대한 SeNP의 항산화 잠재력과 보호 역할을 입증했습니다. [89]. 최근 몇 년 동안 불임과 관련된 고환 기능 장애를 비롯한 다양한 부작용을 방지하기 위해 시스플라틴과 항산화제를 결합한 병용 요법에 대한 관심이 높아졌습니다. 흥미롭게도 SNP 투여는 시스플라틴 유도 고환 독성이 있는 상태에서 고환의 조직학적 특징과 무게를 개선했습니다[90]. 다시 한번 SeNP가 생존 가능한 정자를 보존할 수 있는 가능성을 나타냅니다.

불임의 또 다른 주요 원인은 내분비 교란 물질인 많은 소비자 제품에 산업용 화학 물질이 존재하기 때문입니다. 이러한 화학 물질에 대한 장기간 노출은 생식 기능 장애와 관련이 있습니다[91,92]. 예를 들어, 비스페놀 A(BPA)는 플라스틱과 관련된 환경 독소이며 불임 촉진과 관련이 있습니다[77]. 그러나 BPA에 노출된 마우스에 셀레늄을 병용 투여하면 항산화 활성이 개선되고 정자 형성 동안 세포 사멸 조절에 관여하는 유전자의 ER-2 발현이 감소하여 BPA로 인한 고환 손상 및 독성이 회복되었습니다[93]. SeNPs의 보호 효과는 proapoptotic 메커니즘, DNA 단편화 및 선택된 유전자 발현 수준을 감소시키는 능력으로 입증된 바와 같이 보충된(무기) 아셀렌산나트륨의 보호 효과를 능가하여 외인성 독소에 대한 생식 보호를 위한 강력한 전략을 제공합니다.

생식 독성과 관련이 있고 소비재에 광범위하게 사용되는 또 다른 일반적인 내분비 교란 물질은 디-n-부틸 프탈레이트(DBP)입니다. DBP에 노출되고 SeNP가 투여된 임신한 암컷 쥐는 남성에 비해 테스토스테론 수치가 향상되고 INSL3 및 Leydig 세포 기능과 관련된 MR 유전자가 개선되었으며 항산화 능력이 향상되었으며 지질 과산화 억제를 통해 MDA 수준이 감소했습니다. DBP에만 노출된 동물[76]. 따라서 SeNP는 특히 임신의 중요한 단계에서 일반 인구의 환경 독소에 의해 유발된 생식 독성에 대해 사용되는 잠재적인 보호 보충제가 될 수 있습니다.

2.3. 셀레늄 나노입자가 성장에 미치는 영향

영양 개입이 자손의 성장과 번식 능력 및 항산화 상태에 영향을 미친다는 것은 잘 알려진 사실입니다[50]. 중요한 것은 주요 식이 공급원으로서 생선과 육류에 대한 수요가 증가하고 건강에 유익한 고품질 식품을 추구함에 따라 더 높은 생산률로 향상된 품질의 식품을 전 세계에 공급하기 위한 영양 강화에 대한 새로운 연구가 시작되었습니다[72]. 최근에는 양식업, 농업 및 가금류 산업에서 사용되는 주요 식이 요법 중 하나로 SeNP를 보충하는 데 관심이 집중되었습니다[94].

생선은 많은 국가에서 동물성 단백질의 주요 공급원입니다[95]. 그러나 소비자 수요의 증가와 환경 오염의 증가로 인해 전 세계적으로 지속 가능한 어류 공급과 미래 식량 안보에 필수적인 양식 및 영양 연구에 어려움이 생겼습니다[96]. 오메가-3 지방산이 풍부한 나일 틸라피아는 전 세계적으로 가장 널리 소비되는 생선 중 하나입니다[97]. 1 mg SeNPs/kg 체중으로 나일 틸라피아의 보충을 조사한 연구는 대조군에 비해 더 큰 체중 증가로 측정된 개선된 성장 성능을 입증했습니다. 그러나 SeNP의 이러한 유익한 작용은 제한적이었습니다. 1mg/kg 이상 또는 이하의 용량을 보충한 생선은 체중 증가가 증가하지 않았기 때문입니다[72].

또한 1mg SeNPs/kg 체중으로 보충된 생선은 바람직한 지방산 프로필과 높은 다중불포화 지방산 함량 및 상당히 증가된 GPx 활성으로 입증된 항산화 잠재력에 대한 동시 향상을 각각 나타냈습니다. 이러한 결과는 동물 사료에 사용되는 셀레늄 복용량의 중요성과 SeNP의 성장 촉진 잠재력을 더욱 설명하고 그 결과는 집약적인 가금류 사육에서도 확증되었습니다[65]. 또 다른 유사한 연구는 나일 틸라피아[51]를 사용하여 SeNP의 효과를 전통적인 Se 형태(유기 및 무기)의 효과와 비교했습니다.

이 연구의 결과는 SeNP로 보충된 물고기가 헤모글로빈, 적혈구 및 순환하는 IgM 수준의 측정을 사용하여 최적의 혈액학적 프로필을 보여줌으로써 이러한 형태의 식이 Se를 사용할 때 개선된 건강 및 면역학적 상태를 시사합니다. 또한 SeNP는 동시에 SOD, 카탈라아제(CAT) 및 GPx 활동을 개선하고 간에서 MDA 수준을 감소시켜 이전 연구와 일치하는 강화된 간 항산화 방어를 제안합니다[72]. 또한, SeNP는 장 건강을 향상시켰는데, 이는 결장 점막의 더 큰 융모 길이와 술잔 세포 수로 입증되었으며 이는 음식의 보다 효율적인 소화 및 활용을 나타내며 하부 장에 대한 점막 보호가 강화되었음을 나타냅니다.

중요한 것은 연구에 따르면 식이 셀레늄이 유익한 박테리아의 풍부함을 강화하고 바람직하지 않은 병원체의 성장을 제한함으로써 장내 미생물 군집을 유리하게 개선한 것으로 나타났습니다[98]. 항균 특성을 가진 은 및 금 나노입자와 같은 다른 금속 나노입자와 비교하여 SeNP는 본질적으로 대사 과정에 필수적이며 생물학적 시스템에 존재하기 때문에 상대적으로 독성이 적습니다[99,100].

0.9 mg SeNPs/kg 체중을 먹인 육계 새는 장내 세균에 영향을 미치고 장 건강을 향상시켜 Lactobacillus 및 Faecalibacterium을 포함한 유익한 박테리아의 풍부함을 보여주었습니다. 부티레이트를 포함하여 유리한 대사산물 생성과 관련된 표현형입니다[101]. 이러한 동일한 식이 보충 조건 하에서 단쇄 지방산의 생산도 향상되었으며 이는 염증, 당뇨병 및 IBD의 위험이 그에 상응하는 감소와 함께 향상된 면역 및 결장 점막 기능과 관련이 있습니다. 종합하면, 이러한 결과는 장내 미생물총의 변형을 통해 유익한 건강 결과를 생성하기 위해 가금류 사료에 SeNP를 잠재적으로 적용할 수 있음을 시사합니다.

지구 온난화는 해수 온도 상승을 일으켜 수생 동물의 성장, 신진 대사 및 다양한 생리 기능에 부정적인 영향을 미치고 궁극적으로 생존율을 감소시킵니다. 이러한 조건에서 관련 메커니즘은 자유 라디칼 생성을 증가시키고 SeNP 보충에 의해 약화될 수 있는 조직 손상을 감소시킵니다[102]. 또한 최근 연구에서는 SeNP 보충이 GPx 및 CAT 활동의 상향 조절과 ROS 생성 및 염증 감소와 관련된 글루타메이트-글루타민 경로의 활성화를 통해 무지개 송어의 열 스트레스를 완화하고 내열성을 개선한다는 사실을 발견했습니다[103]. 현미경으로 볼 때, 무지개송어의 인지질막은 SeNP로 유도된 산화적 손상의 완화로 인해 더 통합적이었습니다. 또 다른 유사한 연구에서는 SeNP가 열 스트레스 단백질의 상향 조절과 proapoptotic 단백질 및 콜레스테롤 합성의 하향 조절을 통해 무지개 송어에서 단백질 복구를 촉진하고 세포 사멸을 억제한다는 것을 보여주었습니다[104].

농업 분야에서 SeNP는 저개발 새끼 돼지의 열 스트레스를 완화시켰는데, 이는 향상된 플라즈마 SOD, CAT 및 GPx 활동, 항염증성 IL-10 사이토카인 증가, 산화 바이오마커 MDA 수준 감소를 특징으로 합니다[68]. 또 다른 최근 연구는 인간에 대한 잠재적인 독성이 내재된 위험인 화학 살충제의 사용을 제한하기 위해 식물의 생물학적 스트레스에 대한 저항성을 개선하는 SeNP의 역할을 확립했습니다[105]. 또한, SeNP는 증가된 APX 및 POD 활동과 함께 SOD 및 CAT 활동 및 mRNA 수준 증가를 통해 멜론 식물에서 병원균 침입에 대한 저항성을 개선하여 향상된 항산화 능력 및 ROS 제거를 제안합니다[106]. 멜론의 강화된 광합성은 증가된 미토콘드리아, 엽록소 및 입증할 수 있는 세포벽의 비후의 감지를 동반했습니다. 종합하면, 이러한 결과는 향상된 항산화 능력과 열 및 생물학적 스트레스 내성을 통해 열 스트레스 내성을 매개하여 생물학적 유기체의 생존력을 향상시키는 SeNP의 중요성을 입증했습니다.

수많은 연구에서 SeNP 보충을 통한 산모의 식이 개입이 자손의 성장 및 생식력과 항산화 상태에 영향을 미친다는 것을 문서화했습니다[52,107]. 아셀렌산 나트륨 및 셀레늄 효모와 비교할 때, SeNP는 산란계에서 계란 생산, 계란 무게 및 사료 전환율을 향상시키는 데 가장 효과적이었으며 계란의 Se 농도, GPx1 간 mRNA 수준 및 혈청 GPx 활성이 크게 증가했으며 MDA 수준이 낮아졌습니다. [66]. 흥미롭게도, SeNP는 항산화 활성의 SeNP 매개 강화 메커니즘을 통해 데옥시니발레놀(DON; 진균 독소)에 대한 산란계의 내성을 강화했습니다[65]. 따라서 DON에 노출되고 SeNP가 보충된 사료를 먹인 산란계는 증가된 항산화 방어와 DON에 대한 면역 반응을 입증했으며, 이는 향상된 GPx 수준, 더 높은 계란 생산량, 산화적 손상 및 껍질이 벗겨지거나 갈라진 계란 비율에 대한 보호를 특징으로 합니다.

적절한 양의 열이 배아 발달과 성장에 중요하지만 높은 배양 온도는 육계의 부화율과 성장 성능에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다[65]. 그러나 육계에서 늦게 배양하는 동안 SeNP의 오보 주입은 항산화 능력을 크게 향상시키고 산화 스트레스를 약화시켰으며, 이는 감소된 코티솔 수치와 증가된 T3/T4 비율로 나타나 열 스트레스 감소 및 갑상선 호르몬 대사 증가를 시사합니다. 다시, 이러한 결과는 가금류 산업에서 식품 생산 및 품질을 향상시키기 위한 SeNP 보충의 중요성과 잠재적 적용을 강화합니다.

2.4. 셀레늄 나노입자가 질병과 인체 건강에 미치는 영향

앞서 언급했듯이 Se는 항염증 및 항산화 특성을 가지고 있습니다. 따라서 많은 연구에서 당뇨병성 신증[108], 알츠하이머병[61] 및 백혈병[109]을 포함한 질병 완화에 대한 SeNP 형태의 Se의 효과를 시험관 및 동물 모델에서 조사했습니다.

당뇨병, 알츠하이머병(AD), 심혈관 질환 및 암을 포함하여 자연 노화와 관련된 가장 일반적인 만성 질환은 증가된 ROS 생성, 산화 스트레스 및 만성 염증을 특징으로 합니다. 당뇨병 쥐에서 SeNP는 IL-1 및 TNF 수준과 낮은 산화 스트레스로 이어지는 신장 MDA 수준을 포함한 전염증성 마커를 감소시키는 것으로 나타났습니다. 감소된 포도당 수준과 함께 낮은 혈청 요소 및 크레아티닌으로 인해 신장 기능이 개선됨으로 나타납니다. [108]. 또한 신경 보호 특성을 가진 포도에서 발견되는 자연 발생 화학 물질인 레스베라트롤(RSV)은 RSV-SeNP 칵테일로 쥐에게 전달되었을 때 AD에 대한 최대 치료 효과를 나타냈습니다[110]. 생물학적 작용 메커니즘 측면에서 RSV와 SeNP의 상승적 상호 작용은 지질 과산화를 더 잘 약화시키고 미토콘드리아 막 파괴를 완화하며 알츠하이머병에 걸린 뇌 조직에서 항산화 효소 수준을 회복시킬 수 있습니다. RSV-SeNPs 칵테일을 투여한 알츠하이머병 쥐는 개선된 알츠하이머병 증상을 나타냈는데, 이는 개선된 아세틸콜린 수준과 A 펩타이드의 제거 증가와 함께 A 응집체 형성 방해로 나타나 국소 염증 반응을 억제했습니다.

산화 스트레스와 염증에 대한 SeNP 활동의 잠재적 치료 이점은 갑상선 기능 저하 쥐의 낮은 갑상선 호르몬 수치에 의해 유발된 심장 산화 손상과 섬유증 모델에서도 입증되었습니다[111]. 여기에서 150 μg/kg으로 투여된 SeNP는 강화된 CAT 및 SOD 활동과 티올 수준을 통해 심장 섬유증과 심근 세포의 비대를 약화시켰고 심장 조직에서 MDA 수준을 약화시켰습니다. 마찬가지로 호모시스테인에 의해 유도된 쥐의 혈관 내피 세포 기능 장애 및 손상에 대한 모델에서 SeNP, 셀레나이트 나트륨 및 셀레노메티오닌은 국소 GPx1 및 GPx4 수준의 구조를 통해 혈관 표현형을 개선했습니다[112]. 특히, 이러한 조건에서 SeNP는 유사한 수준의 혈관 보호를 유지하면서 다른 Se 형태에 비해 낮은 독성을 나타냈습니다. SeNP의 낮은 독성은 Se 보유가 적은 마우스 모델에서 SeNP의 LD50이 셀레나이트보다 18-배 더 많은 또 다른 연구에서 확증되었습니다[113]. 그럼에도 불구하고 셀레나이트와 동일한 용량으로 투여된 SeNP는 TBARS(지질 과산화의 또 다른 이차 표지자) 수준을 감소시켰을 뿐만 아니라 GSH 수준도 높였습니다.

만성 질환에 대한 SeNP의 치료적 특성 외에도, Se의 차량 수송은 항암제와 시너지 효과를 나타내거나 암세포에 특이적인 항암 활성을 나타내는 것으로 보고되어 건강한 세포와 ​​조직에 대한 독성 및 부수적 손상이 적음을 시사합니다. 예를 들어, SeNP는 조혈 줄기 세포와 T 세포에 최소한의 독성을 나타내면서 세포 주기 정지 및 세포 사멸을 통해 급성 골수성 백혈병(AML) 세포에서 팽창 및 세포 용해를 촉진했습니다[109]. 특히, 이 연구에 사용된 SNP는 검은 곰팡이에서 추출한 삼중나선-d-글루칸(BFP) 다당류로 구성된 나노튜브에 삽입되어 생물학적 조직에 대한 부착을 촉진하여 결과적으로 BFP-SeNP 흡수 및 보유율을 증가시켰습니다. 유사하게, 금 나노케이지에 캡슐화된 SeNPs는 방사선에 의해 표적 조직으로 방출되었고 항암제와 함께 사용될 때 ROS 유도 미토콘드리아 기능 장애로 인해 국소 세포사멸을 자극하여 SeNPs의 잠재적인 표적 방출을 시사합니다[64]. 중요한 것은 SeNP가 다른 연구[114]에서 확인된 정상적인 건강한 세포에 비해 암세포의 제거 효능을 향상시켰다는 것입니다. 또한 SeNPs를 방사선 조사 24시간 전에 시험관 내에서 유방암 세포에 첨가한 실험적 배양 조건 하에서 유방암에서 SeNPs를 사용한 선택적 세포사멸의 향상이 입증되었습니다[115].

암 표적 약물 전달 시스템에서 SeNP의 선택성을 향상시키기 위해 연구에 따르면 항암제 루테늄 폴리피리딜(RuPOP)을 로드하기 전에 엽산(FA)에 부착된 SeNP가 약물 특이성을 효과적으로 향상시켜 RuPOP이 주문형 방식으로 약물 방출을 촉진하기 위한 산성 미세 환경(예: 위) [116]. 전체적으로 이러한 결과는 G2/M 단계에서 세포 주기 정지에 대한 SeNP의 활성화, 대사 스트레스 및 증가된 세포내 ROS 생산을 통해 암세포 사멸을 촉진하는 선택성으로 인해 시너지 암 치료제로서 SeNP의 잠재적인 적용을 제안합니다. 암세포. 암세포에 대한 SeNP의 세포사멸 활성 외에도 케르세틴(Qu)과 아세틸콜린(ACh)에 접합된 SeNP는 부착 시 박테리아 세포벽에 돌이킬 수 없는 손상을 일으킴으로써 다제내성 슈퍼박테리아(MDR)에 대한 항균 활성을 나타냅니다[63].

앞서 언급한 바와 같이, SeNP는 상용 제품에 일반적으로 존재하는 환경 독소 및 화학 물질이 생식력에 미치는 부정적인 영향을 약화시킬 수 있으며 다른 질병에서도 유익한 효과가 입증될 수 있습니다. 셀레늄 나노입자는 ROS와 산화 스트레스를 생성하는 간에서 CYP 대사로 인한 산화 스트레스를 완화함으로써 사이퍼메트린(CYP) 살충제로 유도된 쥐의 신경 독성과 운동 장애를 회복할 수 있습니다[117]. SeNP로 처리한 신경독성 마우스는 GABA 및 글루타티온 수준의 증가와 MDA 및 염증 표지자(TNF- 및 IL-1 )의 낮은 수준과 관련된 정상적인 행동 결과를 보여 과도한 CYP 유발 자극을 방지했습니다. 신경계. 또한, SeNP는 간 산화 병변 감소 및 간 세포 구조 복원에 의해 조직학적으로 뒷받침되는 DNA 무결성 유지 및 간 항산화 능력 향상을 통해 널리 사용되는 진통제인 아세트아미노펜에 의해 유도된 독성 효과로부터 간과 신장을 보호했습니다. .

흥미롭게도 최근 연구에서는 염증이 국소 염증 및 통증을 유발하는 통각 수용 뉴런을 자극하는 염증 매개체의 방출을 촉진하기 때문에 염증 질환에서 SeNP의 잠재적인 진통 효과를 조사했습니다[118]. 감소된 백혈구 수와 프로스타글란딘, TBAR 및 NOx 마커를 포함한 전염증성 사이토카인에 의해 지원되는 SeNP의 항염증 활성에도 불구하고, SeNP는 쥐 모델에서 통각 수용 역치에 영향을 미치지 않았습니다.

2.5. 셀레늄 나노입자의 합성

몸에 필요한 셀레늄 섭취량의 일일 요구량은 야채, 곡물, 육류를 포함한 셀레늄이 풍부한 식품을 섭취함으로써 얻을 수 있습니다. 그러나 Se의 일일 요구량은 식이 섭취만으로는 충분히 충족되지 않을 수 있습니다[119]. 시중에서 구할 수 있는 기존의 Se 보충 형태와 비교할 때 SeNP는 생체 활성 및 독성 측면에서 유기 및 무기 Se 형태보다 우수합니다. 수산 양식, 가금류 및 인간 보충제 산업에서 SeNP의 잠재적인 응용에 비추어 볼 때 SeNP는 Se 보충의 새로운 형태가 될 수 있습니다[76]. SeNP를 합성하는 경로는 여러 가지가 있으며, 그 중 가장 일반적인 유형은 다양한 시약을 사용하는 화학적 합성과 캡슐화된 미량 원소를 생산하기 위해 식물이나 미생물을 포함하는 생합성입니다[120]. 화학적 방법론의 경우, SeNPs의 제조 방법과 두 합성 방법론의 특성화 방법은 일반적으로 표준화되어 있지만, SeNPs의 생합성을 위한 준비는 사용되는 식물 및 미생물의 유형에 따라 크게 달라지며, 이에 대해 요약하고 논의합니다.

화학 합성에 의한 SeNP의 제조를 위해, 대부분의 연구에서 사용되는 표준 프로토콜은 15mg의 소 혈청 알부민(BSA)을 함유하는 동일한 농도의 4mL의 글루타티온(GSH)에 1mL의 25mM NaSe 용액을 첨가하는 것을 포함했습니다. 안정화 폴리머를 보충하고 pH를 7.2로 조정한 후[41,117]. SeNP의 크기와 표면 전하는 용액의 pH와 제조 공정에서 사용되는 BSA 양을 변경하여 조작할 수 있다는 점은 주목할 가치가 있습니다[3,121]. SeNP 생성물을 함유하는 최종 용액을 이중 증류수에 대해 4일 동안 투석하여 정제하고, 물을 매일 교체하여 최종 생성물로부터 GSH 부산물을 분리하였다. 최종 제품의 형태와 정체성은 X선 회절을 사용하여 특성화되고 확인되었으며, 인텅스텐산(2%)으로 염색된 작은 샘플을 구리 그리드에 놓고 투과 전자 현미경(TEM)에서 샘플을 관찰했습니다. 또 다른 준비 방법은 0.2% 폴리비닐피롤리돈(PVP)을 함유한 증류수에 용해된 이산화셀레늄(SeO2)을 사용하여 아셀렌산 용액을 얻었고, 얼음 수조에서 냉각시키면 투명해졌습니다[118]. 얼음처럼 차가운 0.1 mol/L 환원제인 수소화붕소칼륨을 첨가하면 SeO2 용액이 투명에서 노란색-주황색으로 변색되기 시작했으며 이는 SeNP가 형성되었음을 나타냅니다. 앞서 언급한 특성화 방법과 유사하게, SeNP를 포함하는 생성된 용액은 동적 광산란(DLS) 및 전기 영동 광산란(ELS) 기술을 사용하여 특성화되어 제타 전위 값을 결정하고 SeNP의 형태를 제공합니다. 부호(즉, 플러스 /-)와 관계없이 더 높은 제타 전위는 입자 안정성을 나타내며 이는 응집에 대한 증가된 저항으로 나타납니다. 이는 제타 전위의 낮은 값으로 설명되는데, 이는 인력이 입자 간 반발력을 초과할 수 있고 분산이 깨지고 작은 덩어리/질량을 형성할 수 있음을 의미합니다. 따라서 적절한 제타 전위 값은 SeNP의 형성과 안정성에 매우 중요합니다[122].

SeNP의 생합성을 위해 여러 연구에서 화학 합성(위에서 설명한)과 유사한 기술을 사용했지만 대신 식물과 아스코르브산을 화학 환원제로 사용했습니다[76,113,123]. 키토산, 곤약 글루코만난, 아카시아검, 카르복시메틸셀룰로오스, 검은곰팡이[109], 표고버섯[114] 등 식물 유래 글루칸 등의 수용성 및 천연고분자 다당류 및 식물뿌리 Withania somnifera[79]는 분산된 콜로이드 SeNP[123]의 합성에서 우수한 안정제이기 때문에 사용되었습니다. 이 프로토콜을 사용하여 제조된 셀레늄 나노입자는 셀룰로오스와 같은 다당류를 함유하는 혼합물에 셀렌산 용액을 사용하여 아스코르브산과 혼합된 Se/셀룰로오스 수성 현탁액을 생성했습니다. 아스코르브산 용액을 Se/셀룰로오스 현탁액에 천천히 첨가하고 Se/셀룰로오스 콜로이드 및 SeNP가 형성되기 시작하면서 현탁액이 흰색에서 적갈색/주황색으로 변할 때까지 격렬하게 교반했습니다. 그런 다음 최종 제품을 분리하고 투석으로 정제하고 물과 70% 에탄올로 세척하여 과량의 아스코르브산 및 기타 저분자량 부산물을 제거한 다음 분무 건조 공정을 사용하여 건조하여 잔류 수분을 제거할 수 있습니다.

슈퍼버그에 대한 SeNP의 항균 작용을 조사하는 또 다른 유사한 연구는 본질적인 항균 특성으로 인해 많은 과일, 꽃 및 채소에 존재하는 필수 식물 플라보노이드인 퀘르세틴(Qu)과 아세틸콜린(ACh) 신경 전달 물질을 활용하여 박테리아 세포벽에 존재하는 수용체와 결합하여 박테리아에 대한 Qu-ACh-SeNPs의 결합을 촉진합니다[63]. Qu-ACh-SeNP를 합성하기 위해 NaSe를 메탄올에 용해된 Qu와 ACh 클로라이드를 아세트산 존재 하에서 10분 동안 차가운 조건에서 혼합했습니다. 환원제인 수소화붕소나트륨을 첨가한 후, 혼합물을 격렬하게 교반하였다. 최종 적색 용액을 원심분리하여 적색 침전물을 모은 후 PBS로 반복 세척하여 최종 복합 Qu-ACh-SeNP 생성물을 얻었다.

SeNP의 합성은 또한 박테리아 세포 용해물[124] 또는 박테리아를 포함하는 혐기성 과립형 슬러지를 활용하여 셀레나이트를 형성하는 생물학적 SeNP를 생물학적으로 감소시킬 수 있습니다[3]. 이 프로토콜의 단계에는 혐기성 슬러지 블랭킷 반응기에서 제지 공장 폐수를 처리하는 과립형 슬러지 생물막을 수집하는 것이 포함되며, 이는 수용성 Se 옥시음이온을 불용성 원소 Se로 미생물로 전환하는 데 사용할 수 있습니다. 붉은색 물질. 기계적으로 박테리아는 질산염 환원 효소와 세포 보조 인자(대장균에 있음)를 포함하는 셀레나이트 탈질소, 아질산염 환원 효소(Rhizobium에 존재)를 포함하는 Se(IV) 화합물의 환원, 화학적 환원에 관여하는 셀레네이트 환원 효소에 의해 SeNP를 합성했습니다. 셀레네이트, 또는 GSH(진핵 세포, 시아노박테리아 및 프로테오박테리아의 -, - 및 - 그룹에 존재)와 같은 환원된 티올에 의한 셀레나이트 환원[60]. 이 과정은 Se로 오염된 슬러지가 수생 동물의 Se 독성에 대한 우려가 증가하는 것을 고려하여 수중 환경으로 배출되는 것을 줄이는 추가 잠재적 이점이 있습니다[57]. 흥미롭게도 생체 SeNP는 LC50 값을 비교할 때 셀레나이트보다 독성이 3.{12}}배 낮고 제브라피시 배아에서 화학적으로 합성된 SeNP보다 독성이 10-배 적은 것으로 나타났습니다[3].

생물학적 SeNP가 화학적으로 합성된 SeNP에 비해 낮은 독성에도 불구하고, 이 합성 방식과 관련된 한 가지 고유한 위험은 상당량의 생물학적 SeNP가 콜로이드 구조로 인해 생물 반응기에 남아 수중 환경으로 배출될 수 있다는 것입니다. [삼]. 그럼에도 불구하고 생물기원 SeNP는 나노입자와 생물학적 유기체 사이의 상호작용을 감소시키는 세포외 고분자 물질의 존재로 인해 생체이용률이 낮고 독성이 적습니다. 생물학적 SeNP 생산에 생물학적 슬러지를 사용하는 것과는 대조적으로, 다른 연구에서는 아가미와 같은 어류 기관을 활용했습니다[57]. 이 연구에서 균질화된 어류 아가미를 원심분리하여 상층액을 수집하고, 이를 200mL의 2M 아셀렌산나트륨과 혼합하고 36시간 동안 계속 흔들었습니다. 원심 분리 후 수확된 펠릿을 건조하고 실온에서 보관하여 나중에 식이 보충에 필요한 총 콜로이드를 형성하기 위해 분쇄할 수 있도록 했습니다.

이전에 언급한 바와 같이 지정된 SeNP는 질병에 걸린 세포와 건강한 세포 사이의 화물 선택성을 향상시키기 위한 약물 전달 시스템으로 사용될 수 있습니다. 여기서 SeNP의 합성은 종종 금을 포함한 금속 나노케이지의 사용을 포함합니다. 이 제조 공정은 두 단계, 즉 (i) 금 나노케이지의 합성, (ii) 셀레늄 산 및 라우르산과 같은 상 변화 물질(PCM)을 나노케이지에 로딩하는 것입니다[64]. 먼저, 45mm의 은 나노큐브는 HAuCl4와의 갈바닉 대체 반응을 통해 금 나노케이지(AuNCs)로 변환됩니다. 둘째, 1mL AuNCs는 0.3g의 PCM(라우르산) 및 0.2g의 아셀렌산을 함유하는 0.5mL의 메탄올에 분산되며, 50 ºC에서 5시간 동안 원심분리한 다음 14,000 rpm에서 원심분리하여 금 나노케이지에 캡슐화된 SeNP를 얻은 다음 1 mL의 탈이온수에 재분산하여 최종 제품을 얻을 수 있습니다. 유사하게 또 다른 연구에서는 미토콘드리아 매개 세포사멸 및 괴사 유도를 통해 암세포의 성장 억제를 보여주는 양자 역학적 특성을 가진 두 가지 유형의 셀레늄 나노입자를 준비했습니다[125]. 항암제인 RuPOP(ruthenium polypyridyl) conjugated folate(FA)에 대한 SeNPs와 RuPOP에 대한 SeNPs의 치료적 증진 효과를 조사한 또 다른 연구는 FA-RuPOP-SeNPs를 생산하는데, 이는 ascorbic acid, sodium selenite, 및 다당류 중합체[116]. FA 수용체는 일반적으로 암 세포에서 과발현되며, 이는 암 세포에 의한 FA-RuPOP-SeNP의 전달 및 흡수를 촉진하기 위해 암 약물 치료를 고안할 때 활용될 수 있는 특성입니다.

3. 결론
SeNP의 식이 보충은 전통적인 화학적 형태의 식이 Se보다 우수한 성능으로 농업과 인간에게 다양한 이점을 입증했습니다. 따라서 점점 더 혁신적이고 참신한 대안으로 간주되고 있습니다. 식이 Se의 항산화 특성을 인식하여 SeNP에 기인하는 이점에는 독성 감소, 성장 성능 향상, 영양 품질 개선, 면역 기능, 전반적인 생식 성능 개선, 산화 스트레스 및 염증 감소, 열 스트레스 완화, 신경 독성 및 환경 오염 물질, 감염에 대한 저항성, 화학 요법의 보조 효과, 암세포의 선택적 세포 사멸, 항암제의 선택적 전달 및 슈퍼 버그에 대한 항균 작용.

그러나 내재된 생물학적 및 환경적 변화와 세계 여러 지역의 동물과 인간에 대한 다른(기준선) 셀레늄 상태로 인해 약리학적 활성과 안전한 복용량을 밝히기 위해서는 추가 연구가 여전히 필요합니다. 집약적 농업에 사용하기 위한 맞춤형 SeNP를 개발하고 인간 병리학에 대한 잠재적 치료제로 사용되는 다중 합성 경로와 함께 위에서 언급한 이점은 이러한 형태의 Se를 추가 연구를 위한 주요 후보로 만듭니다. 그러나 제한된 독성 데이터 외에도 현재 SeNP 흡수 대 반감기 및 대사, 조직 내 SeNP 또는 대사 산물의 축적 대 투여량을 포함한 완전한 약동학 데이터가 부족합니다. 최적의 형태의 SeNP에 대해 보다 완전한 약동학 연구가 가능해지면 이러한 최적의 Se 전달 시스템에 대한 추가 테스트는 무작위 대조 시험을 사용하여 인간에 대한 광범위한 향후 연구가 필요할 것입니다.

저자 기여:

개념화, PKW 및 GA; 소프트웨어, AM, AA 및 J.-YS; 검증, AA 및 AM; 조사, AA; 자원, AA; 데이터 큐레이션, AA 및 AM; 쓰기 - 원본 초안 준비, AA 및 AM; 쓰기 - 검토 및 편집, PKW, J.-YS 및 GA; 시각화, AM; 감독, PKW 및 GA; 자금 조달, PKW 모든 저자는 원고의 게시된 버전을 읽고 이에 동의했습니다.

자금 조달:

이 연구는 호주 연구 위원회(Australian Research Council)의 보조금 번호 "DP200102670"(PKW에 수여됨)의 지원을 받았습니다.

기관 검토 위원회 성명서:

인간이나 동물을 포함하지 않는 연구에는 적용되지 않습니다.

감사의 말:

이 원고의 초안을 읽고 비판적인 피드백을 주신 Belal Chami에게 감사드립니다.

이해 상충:

저자는 이해 상충을 선언하지 않습니다.

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