壳聚糖是自然界中来源广泛的碱性多糖,具有无毒性、良好的生物相容性、生物可降解性和低免疫原性等特点,在食品、医药、生物、农业、材料等领域具有广阔的应用前景和实际应用价值。但是,其生物活性较弱,在很大程度上限制了壳聚糖的应用范围。通过复合其他活性纳米粒子或者利用化学改性引入特定的功能基团是提高壳聚糖生物活性并赋予其新的功能特性的有效手段。纳米硒和有机硒因具有较低的毒性、较高的生物利用率和生物活性而成为研究热点。然而,其稳定性差、极易被氧化等缺点限制了硒在食品、医药等领域的应用。目前,研究者们已经尝试利用多糖和硒结合制备稳定的多糖硒复合物,其可以提高多糖和硒的生物活性,但仍然存在制备能耗高、结构与功能关系不明确、接枝的硒含量较低等问题。基于此,本论文利用壳聚糖为稳定剂和还原剂制备壳聚糖纳米硒,探索壳聚糖及其衍生物的结构、相对分子质量以及还原性对壳聚糖纳米硒的稳定性和抗氧化活性的影响。同时利用化学改性制备壳聚糖有机硒,探讨亚硒酸钠和硒代二乙酸的引入对壳聚糖有机硒的硒含量和抗氧化活性的影响,并评价壳聚糖纳米硒和壳聚糖有机硒抑制肿瘤细胞增殖的能力和机制,旨在提高壳聚糖和硒的生物活性,同时克服两者的局限性。主要研究结果如下:1.利用壳聚糖和羧甲基壳聚糖为稳定剂成功制备粒径约为50 nm的均一、单分散的球形纳米硒。壳聚糖和羧甲基壳聚糖的功能化修饰使纳米硒表面的ζ-电位分别为+38.2mV和-40.7 mV,其均能提高纳米硒在水溶液中的稳定性和抗氧化活性。壳聚糖功能化纳米硒的抗氧化活性高于羧甲基壳聚糖功能化纳米硒。当浓度为0.6 mM时,壳聚糖功能化纳米硒的DPPH自由基清除率达到93.48%。2.利用相对分子质量分别为1.5×10~3、4.8×10~4和5.1×10~5的壳聚糖为稳定剂成功制备不同相对分子质量壳聚糖功能化纳米硒,其水合粒径和ζ-电位与壳聚糖相对分子质量呈正相关性。壳聚糖的相对分子质量越大,其与纳米硒表面的相互作用越强,经功能化修饰的纳米硒的稳定性越好。不同相对分子质量壳聚糖功能化纳米硒的抗氧化活性随着壳聚糖相对分子质量的增加而增强。3.利用壳聚糖作为还原剂和稳定剂,通过还原性羟基还原亚硒酸成功制备均一、单分散的球形纳米颗粒。通过调节反应温度为90℃、120℃和150℃,分别合成粒径大小约为80 nm、140 nm和210 nm的壳聚糖纳米硒,其表面的ζ-电位分别为+42.9 mV、+45.7mV和+46.1 mV。合成的壳聚糖纳米硒在水溶液中具有较高的稳定性,其抗氧化活性随着纳米硒粒径的减小而增强。4.利用壳聚糖C2位氨基的羧基化反应制备N-(2-羧乙基)壳聚糖,其不仅能增加硒化改性的反应位点,同时也提高了产物的溶解性,有利于下一步反应的进行。在此基础上,利用亚硒酸钠-稀硝酸体系将亚硒酸钠通过硒化反应引入C2位羧基和C6位羟基,成功制备N,O-硒化-N-(2-羧乙基)壳聚糖。当N-(2-羧乙基)壳聚糖和亚硒酸钠的反应摩尔比为1:3时,产物的硒含量达到1553μg/g。硒化改性能显著增强N-(2-羧乙基)壳聚糖的抗氧化活性,其抗氧化活性随着硒的取代度的增加而增强。5.利用壳聚糖为原料,通过甲烷磺酸保护壳聚糖C2位氨基,利用酰化反应将硒代二乙酰氯引入壳聚糖C6位羟基,然后脱除保护基团成功制备O-硒代二乙酯壳聚糖。同时利用壳聚糖的氨基和硒代二乙酸的羧基的静电作用成功制备N-硒代二乙酸壳聚糖。O-硒代二乙酯壳聚糖和N-硒代二乙酸壳聚糖的硒含量分别为15720μg/g和26363μg/g。壳聚糖和硒代二乙酸的共价和非共价结合均能显著增强壳聚糖的抗氧化活性,其中,O-硒代二乙酯壳聚糖的抗氧化活性高于N-硒代二乙酸壳聚糖。6.体外抗肿瘤活性结果表明壳聚糖纳米硒和壳聚糖有机硒均能明显抑制HepG2人肝癌细胞和MCF-7人乳腺癌细胞的增殖,其抗肿瘤活性的大小为壳聚糖功能化纳米硒>O-硒代二乙酯壳聚糖>N-硒代二乙酸壳聚糖。细胞对壳聚糖纳米硒的吸收显著高于壳聚糖有机硒,壳聚糖氨基的保护能有效地增强细胞对O-硒代二乙酯壳聚糖的吸收。壳聚糖纳米硒和壳聚糖有机硒均能通过诱导细胞周期阻滞、染色体浓缩、线粒体跨膜电位的降低和caspase-3活性的升高诱导肿瘤细胞凋亡。在本论文中,通过壳聚糖与硒结合成功构建了具有高稳定性的壳聚糖纳米硒和高硒含量的壳聚糖有机硒,显著增强壳聚糖和硒的抗氧化活性,而且合成的壳聚糖纳米硒和壳聚糖有机硒具有良好的抗肿瘤活性。本研究不仅为壳聚糖高附加值产品的开发提供理论支持,还为拓宽壳聚糖和硒在食品和医药等领域的实际应用提供科学依据。