納米硒在動物生產中的應用研究進展

和興

1納米技術
目前比較統(tǒng)一的對納米技術的定義是:在1～100nm空間內，研究電子、原子和分子運動規(guī)律和特性的技術(Schoonman,2000)[1]。納米技術是伴隨納米材料研究發(fā)展起來的。我們一般所說的納米材料是指晶粒尺寸為納米級(10-9米)的超細材料。早在1950年時，科學家們就曾預言，如果我們對物體微小規(guī)模上的排列方式加以控制，我們就能獲得大量的異于物質本體的特性，從而使物質世界產生豐富的變化。掃描隧道顯微鏡(STM)和原子力顯微鏡(AFM)的應用，具有空前高的空間分辨率，不但可直接觀察到物質表面的原子結構，還可以作為一種表面加工工具在納米尺度上對各種表項進行刻蝕和修飾，實現(xiàn)納米加工，甚至可以移動并定位單個原于、分子，使我們在介觀領域更進一步的了解物質的特性。
2納米元素硒
一般認為，零價元素硒，如灰和黑色元素硒，幾乎無生物活性和毒性(WHO working group，1987) [2]。Nutta11(1985) [3]提出膠體狀態(tài)紅色元素硒具有或在特定環(huán)境下具有生物活性的假說，由于當時無試驗證據(jù)，加上一些微生物中紅色元素硒對微生物既無生物活性也無毒性，是作為代謝終端產物存在的概念，以及灰和黑色元素硒沒有生物活性和毒性的概念，他的假說未得到研究證實。
納米硒是以蛋白質為為核、紅色元素硒為膜和以蛋白質為分散劑的紅色元素硒的納米粒子，粒徑在80nm以內，是單質硒。這種納米硒對熱穩(wěn)定.不轉化形成灰或黑色元素硒。體外研究中觀察到，蛋白質能夠控制紅色元素硒原子的聚合。從而形成以蛋白質為核、紅色元素硒為膜和以蛋白質為分散劑的納米粒子。這種納米硒對熱穩(wěn)定，不轉化形成灰或黑色元素硒。常規(guī)制備的是大顆粒、渾濁狀態(tài)紅色元素硒，而生物體形成的是納米尺度、膠體狀態(tài)紅色元素硒。兩種硒狀態(tài)的明顯不同，說明生物體內存在著能控制元素硒原子聚合的物質。目前，對于紅色元素硒生物性質的認識是模糊的。一些微生物對無機硒有耐受性，原因是將無機硒轉化形成為對這些微生物無毒性的處于膠體狀態(tài)的紅色元素硒(Garbisu et al.,1995;Tomei et al.,1995) [4，5]。
3納米硒的生物學功能及在動物生產中的應用
3.1納米硒的低毒性     
高學云等(2000b，2000c) [6，7]研究了納米硒的急性毒性、生物利用性以及對小鼠Lewis肺癌移植瘤的抗腫瘤功效，結果表明，納米硒的急性毒性約為亞硒酸鈉的1/7；納米硒和亞硒酸鈉都能被小鼠很好地利用，都能使血中谷膚甘膚過氧化物酶活性提高；納米硒具有良好的抗Lewis肺癌移植瘤功效。Zhang等(2001) [8]體外研究證實，納米硒與GSH的反應速率僅僅是Na2SeO3與GSH的反應速率的1/12.3，這可能是納米硒毒性較低的機制之一。
3.2納米硒的抗氧化功能
肉雞缺硒(飼喂基礎日糧)狀態(tài)下機體主要抗氧化酶GPx、SOD和CAT活性嚴重下降，導致機體活性氧自由基水平以及脂質過氧化終末代謝產物丙二醛(MDA)含量顯著升高。GPx、SOD和CAT是動物機體的主要抗氧化酶，它們的含量和活性影響機體內的活性氧自由基水平以及脂質過氧化終末代謝產物丙二醛(MDA)含量。T-AOC是衡量機體總抗氧化能力的指標，它的高低代表機體的總抗氧化能力。由于硒是GPx的組成成分，并且位于GPx的活性中心，缺硒直接導致GPx合成量下降以及GPx活性降低；雖然硒不是T-SOD和CAT的組成成分，但動物缺硒狀態(tài)下組織合成各種抗氧化酶的機能下降，其依賴于硒的GPx活性降低，GPx活性的降低直接影響H2O2的降解，使細胞內H2O2的水平增高，繼之蓄積的H2O2可使T-SOD活性下降，致使02-蓄積，又連鎖性地引起GPx和CAT失活，T-AOC相應的降低。這種過程造成惡性循環(huán)，使組織內產生的。02-和H2O2不能及時清除，導致脂質過氧化增強，機體活性氧自由基水平和MDA含量顯著升高(高銘宇等，2001) [9]。納米硒能顯著地提高GPx活性，機體組織清除自由基、脂質過氧化物的能力增強，相應地機體內自由基水平和丙二醛(MDA)含量降低。納米硒在高劑量硒水平下所表現(xiàn)出的抗氧化能力強于硒代蛋氨酸和亞硒酸鈉的機理盡管不是很清楚，但是有一點可以肯定的是，納米硒所具有的表面及界面效應、催化特異性、低毒性是造成這一結果的主要原因。
張勁松等(2000) [10]采用D-半乳糖小鼠衰老和黑腹果蠅生存模型，評價納米硒的抗氧化和延長生存時間作用，結果表明，納米硒能顯著降低小鼠全血丙二醛含量和提高小鼠全血谷膚甘膚過氧化物酶活性，顯著延長黑腹果蠅生存時間，說明適當劑量的納米硒具有延緩衰老保健作用。楊陟華等(1999) [11]研究了納米硒對用D-半乳糖造成的小鼠免疫失衡和氧化損傷的保護作用，結果表明，納米硒不但可以降低由于連續(xù)注射D-半乳糖引起的體內自由基的升高，而且可以抑制由于連續(xù)注射D-半乳糖引起的小鼠免疫功能的失衡，從而證實納米硒有一定的生物利用率和生物功效。
3.3納米硒的免疫調節(jié)功能
納米硒的體液免疫效能高于硒代蛋氨酸和亞硒酸鈉，并且納米硒免疫效能的Weinberg劑量-效應的最適劑量范圍更寬，可能源于納米粒子奇異性質在生物體內的表現(xiàn)，與納米硒獨特的生物學效應有關。納米硒在提高小鼠免疫功能的作用機理上與硒代蛋氨酸和亞硒酸鈉可能存在不同之處，其增強機體免疫機能的機理有待于進一步探討，推測與其抗氧化作用有關?？梢悦鞔_的是，在高劑量硒水平下，納米硒的抗氧化作用強于硒代蛋氨酸和亞硒酸鈉，機體中合成免疫球蛋白的能力高于硒代蛋氨酸和亞硒酸鈉，從而導致高劑量硒水平下納米硒組肉雞的體液免疫機能高于硒代蛋氨酸組和亞硒酸鈉組。高學云等(2000a) [12]采用動物試驗研究納米硒對免疫功能的調節(jié)作用，結果表明，與對照組比，納米硒與亞硒酸納各劑量組的小鼠臟器重量及其指數(shù)無明顯變化；納米硒中，高劑量組小鼠的細胞免疫功能、體液免疫功能和巨噬細胞吞噬功能明顯升高，而亞硒酸鈉各劑量組的上述免疫指標無明顯變化，說明納米硒對小鼠免疫功能有明顯的調節(jié)作用。
4 結語
納米技術的發(fā)展使越來越多的微量礦物質的納米化成為可能，例如己經利用納米技術制備了一部分納米態(tài)微量元素:納米銅、納米鐵、納米鋅等，對這些納米態(tài)添加劑的生物學效應研究會使動物營養(yǎng)學的研究從宏觀、微觀領域向介觀領域拓展，從而為納米科技在動物生產中的應用奠定堅實的理論基礎。
  
參考文獻
[1] Schoonman J.Nanostructured material in solid state ionics.Solid State Ionics, 2000,135(1-4):5～19
[2] WHO Working group. Selenium. Environmental health criteria,1987,58:306～307
[3] Nuttall KL.1985,Elemental selenium and glutathione reductase. Med Hypotheses, 16(2):155～158
[4] Garbisu C,Gonzalez S,Yang WH, et al. Physiological mechanisms regulating the conversion of selenite to elemental selenium by bacillus subtilis. Biofactors,1995,5(1):29～37
[5] Tomei EA, Barton LL, Semanski CL,et al. Transformation of selenate and selenite to elemental selenium by desulfovibrio desulfuricans. Journal of Industrial Microbiology,1995,14(3-4):329～336
[6] 高學云,張勁松,張立德.納米紅色元素硒對小鼠的免疫功能的調節(jié)作用[J].中國公共衛(wèi)生,2000,16(5):421～422
[7] 高學云,張勁松,張立德.納米紅色元素硒的急性毒性和生物利用性[J].衛(wèi)生研究.2000,29(1):57～58
[8] Zhang JS, Gao XY, Zhang LD, Bao YP. Biological effects of a nano red elemental selenium[J]. BioFactors,2001,15:27～38
[9] 高銘宇,楊鷹等.硒和上互作用及對肉用雞胰腺抗氧化功能的影響[J].中國獸醫(yī)科技，2001,31(4):23～26
[10] 張勁松,高學云,張立德等.蛋白質分散的納米紅色元素硒的延緩衰老作用[J].營養(yǎng)學報,2000,22(3):219～222
[11] 楊陟華，朱茂祥，龔治芬等.納米硒對D-半乳糖造成小鼠免疫失衡和氧化損傷的保護作用[J].微量元素與健康研究,1999,16( 1):4～7
[12] 高學云,張勁松,張立德等.納米紅色元素硒對C57小鼠Lewis肺癌移植瘤形成與轉移的影響[J].中國公共衛(wèi)生,2000,16(2):109～110
河北農業(yè)大學動物科技學院/陳輝  黃仁錄*  邸科前  潘棟

dazhui

還有很長的路需要走！

韓友文

【納米態(tài)添加劑的生物學效應研究會使動物營養(yǎng)學的研究從宏觀、微觀領域向介觀領域拓展，從而為納米科技在動物生產中的應用奠定堅實的理論基礎?！?br />
這是一部分人的良好愿望和超前狂想！在未能證實【納米科技】顛覆了化學元素及其化合物的基本性質之前，無根據(jù)地奢談并夸大納米科技作用，本身就是有?？茖W精神的！

飼用物質的基本屬性，是靠原子及其外周電子狀態(tài)和所構成的化合物各種基團來發(fā)揮作用的。

cheng_zhang

韓老師畢竟是老前輩，功底深厚，說出來的話都是經典。

反對跟風炒作。

xiangtl168

納米級吸收更直接，值得推廣。人民感謝你！

chenqiang51015

單質硒可以直接被機體利用嗎？ 好像得轉化成有機硒才能，請教？

sunlake

目前，四川農業(yè)大學、山東農業(yè)大學、青島農業(yè)大學、山西農業(yè)大學、浙江農業(yè)大學、中國科技大學等院校的動科學院、獸醫(yī)學院都有相關的博士、碩士論文做關于不同硒源對畜禽的影響，其中就有不少文章拿酵母硒和納米硒做對比，大家可以搜索一下。

實踐是硬道理，我們既不能靠個人感覺喜好，說酵母硒沒用，也不能學文化大革命的“凡是”論，偏執(zhí)認為凡是有“納米”兩個字的產品都是騙人的~~~

小平同志說得好“實踐是檢驗真理的唯一標準”！一切都需要現(xiàn)場試驗去認證！

另外，論壇里頭有人對納米硒的認識極其膚淺，簡單認為納米硒是研磨成納米狀態(tài)的。建議他好好補一補什么叫納米材料，納米材料是怎么做出來的相關知識。

21世紀有三大前沿科技：納米科技、信息科技、生物科技

我們不了解納米的東西，不能簡單的一棍子打死，殊不知道納米材料遍布我們的生活，你用的電冰箱、洗衣機，你上廁所用的馬桶、踩踏的地磚（納米氧化鋅）、穿的內褲、喝水的杯子、消除甲醛的光觸媒（納米二氧化鈦），甚至是所用的避孕套（納米銀）全是用納米材料做的，只是別人沒告訴你而已?。?！