多糖是一类具有免疫调节、抗肿瘤、抗氧化、抗病毒、降血糖等生物活性的天然大分子物质。在多糖的众多生物活性中,其抗肿瘤作用已较明确。近年,人们发现多糖的抗肿瘤活性与其结构和构象有密切关系。香菇三螺旋多糖、裂褶菌多糖以及黑木耳多糖都表现出显著的抗肿瘤活性,这与它们的刚性链构象在生物体内特殊作用和特异性的分子识别有关。黑木耳是我国珍贵的药食兼用真菌,因具有多种生物功能成为研究热点。然而有关黑木耳水溶性刚性链β-D-葡聚糖的抗肿瘤活性的构效关系尚未报道。本论文从黑木耳中提取出刚性链β-D-葡聚糖(AF1),并采用超声波降解法得到不同分子量的级分,并揭示这种刚性链葡聚糖的结构和抗肝癌活性之间的关系。此外,建立一种利用β-葡聚糖分散和稳定硒纳米粒子的新方法,开辟一条制备高稳定性和分散性、安全性、生物相容性和抗肿瘤活性的硒纳米粒子的新途径。本工作涉及高分子物理化学、纳米医药以及生物材料等多个学科交叉,属于国际前沿研究领域。本论文的主要创新包括以下几点:(1)通过超声波成功地降解β-D-葡聚糖AF1得到不同分子量的级分,并证明它们在水溶液中均以刚性链构象存在;(2)首次发现AF1具有强抗肝癌活性,无毒副作用,其活性与分子量和浓度有关,并阐明其抗肿瘤机理;(3)通过水溶性刚性β-葡聚糖(AF1)成功包合硒纳米粒子制备出高稳定性的硒纳米复合物(AFl-Se),并阐明其分散机理;(4)揭示AFl-Se纳米复合物具有强抗乳腺癌活性,无毒副作用,并阐明其诱导乳腺癌MCF-7细胞凋亡的作用机制;(5)揭示AFl-Se纳米复合物具有强抗宫颈癌活性,无毒副作用,并阐明其诱导宫颈癌Hela细胞凋亡的作用机制。本论文主要研究内容和结论概括如下。从黑木耳中提取出水溶性β-D-葡聚糖(AF1),并且证明它具有较高分子量,其特性粘度显示较强的剪切速率依赖性。通过超声波降解法成功降解AF1,得到不同分子量的级分。采用光散射、粘度法和原子力显微镜(AFM)表征了水溶性多糖AFI及各级分的分子量和链构象。AF1及其各级分的构象参数(p=Rg/Rh)大于2,表明在水溶液中以刚性链构象存在,AFM图像也证实了刚性链构象。揭示超声波降解法只降低AF1的分子量,不影响链构象。由此得出AF1多糖不同分子量的4个级分,其分子量分别为22.9 × 105、13.9 × 105、7.7 × 105和5.3 × 105。同时证明:增加多糖浓度,AF1分子链容易聚集形成纳米纤维或中空纳米纤维,并且单链和聚集体共存体系中。通过体内外试验首次发现AFI试样具有强抗肝癌活性,无毒副作用。并且,AF1的抗癌活性与分子量和浓度有关,分子量为7.7 × I05的AF1-2显示最强的抗肝癌活性,抑制率可达75%,显著高于阳性对照的环磷酰胺的抗癌活性(62%)。这是由于伸展的刚性链构象提供了更多与癌细胞受体接触的几率,从而有利于激活免疫应答。当AF1剂量为5mg/kg时,抗癌活性最高,继续增大AF1浓度,反而活性降低,这是由于AF1分子聚集,减弱了多糖和细胞表面受体的作用。AF1的潜在抗肝癌机理推测为:AFI激活小鼠体内的免疫应答,抑制癌细胞增殖,诱导癌细胞凋亡和抗血管生成。同时,与对照组相比,AFI表现出基本无毒副作用,具有明显的安全性。因此,AF1葡聚糖可成为一种高效、低毒的潜在的抗肝癌药物的选择,为肝癌治疗提供新的治疗策略。首次提出一种在水溶液中合成和分散硒纳米粒子的绿色、温和的新方法。通过水溶性刚性多糖(AF1)在水溶液中自聚集形成中空纤维的自组装行为成功地包合硒纳米粒子(SeNPs),制备出硒纳米复合物(AFI-Se)。平均直径为46nm的球形SeNPs通过Se-0键的生成而固定在AF1中空纳米纤维中,导致硒纳米粒子稳定存在于水中。AFI中空纳米纤维的空腔能够很好地固定和保护硒纳米粒子,防止其进一步聚集,导致更好的分散性。硒纳米粒子形成的整个过程简单绿色。由这种方法合成得到的AFl-Se具有非常好的生物相容性、安全性,在生物医用领域具有应用前景。体外生物试验证明AF1纳米纤维包覆SeNPs通过内吞作用显著增强细胞对SeNPs的吸收。AFl-Se纳米复合物能高效、选择性地抑制多种肿瘤细胞尤其是乳腺癌MCF-7细胞的增殖。体内动物实验表明,AFl-Se表现出显著的抗肿瘤活性且对正常组织无毒副作用。通过流式细胞术、蛋白免疫印迹等试验揭示AFl-Se的抗MCF-7乳腺癌活性是通过诱导细胞凋亡和细胞周期S期阻滞所致,其细胞凋亡机制为激活Caspase和活性氧ROS累积相关凋亡通路。由此,利用AF1中空纳米纤维固定和分散的硒纳米粒子可以实现很好的抗肿癌协同作用。AFl-Se可以作为一种潜在的化学治疗和化学预防药物,预防和治疗乳腺癌。生物试验证明AFl-Se具有很强的抗宫颈癌活性。体外实验结果表明,AFl-Se显著抑制宫颈癌Hela细胞的增殖,半抑制浓度(ICso)值为50 pg/mL,而对正常宫颈细胞H8没有毒性。AFl-Se能够通过G2/M期阻滞抑制宫颈癌Hela细胞的增殖,激活Caspase诱导细胞凋亡。信号通路研究发现,AFl-Se激活细胞内的MAPK/P38信号通路,抑制了 MAPK/JNK、MAPK/ERK、PI3K/Akt、STAT3信号通路。体内实验结果表明,AFl-Se显著抑制Hela肿瘤细胞的生长且对正常组织无毒副作用。证明AFl-Se通过诱导癌细胞凋亡和抗血管作用抑制宫颈癌Hela细胞的生长。鉴于此,利用AF1分散硒纳米粒子可以实现很好的协同抗肿瘤作用,AFl-Se可以作为一种潜在的治疗人宫颈癌的预防和化疗药物。上述基础研究结果确定了水溶性刚性链β-葡聚糖AF1抗肿瘤活性的构效关系。同时,提出了制备硒纳米粒子多糖复合物的“绿色”方法及阐明其抗肿瘤活性和机理。本论文为天然高分子物理化学、生命科学、纳米医药等研究提供了有价值的科学数据,具有重要学术意义和应用。同时,刚性链β-葡聚糖及其复合物显著的抗肿瘤作用在生物医药领域具有应用前景。