论文部分内容阅读
以聚合物胶束作为疏水性药物、多肽、蛋白质、基因等生物大分子的载体，具有能形成纳米尺寸的核-壳结构，控制包覆材料的释放等优点，引起了研究者的极大关注。壳聚糖衍生物作为聚合物胶束的一种目前对其研究主要集中在生物医学和制药领域，而利用壳聚糖衍生物包覆农用活性化合物进行农业害虫控制的研究，鲜有报道。本论文通过开展壳聚糖纳米农药载药系统的构建及其生物活性研究，旨在提高疏水性农用活性物质的水溶解性、稳定性和持效性，开发具有自主知识产权的环境友好型纳米农药新制剂。本文通过壳聚糖接枝疏水酰基制备了脂肪酰壳聚糖衍生物，构建了新的磺酰化壳聚糖衍生物并对其制备过程进行了优化。研究了制备的壳聚糖衍生物的胶束行为及其对农用活性化合物载药能力和控制释放行为。探讨了制备的壳聚糖衍生物及其载药胶束的生物活性。主要研究内容如下：
⑴成功构建了新的两亲性磺酰化壳聚糖衍生物(NOSCS)，制备了硬脂酰壳聚糖(STCS)，软脂酰壳聚糖(PACS)，正辛酰壳聚糖(OCCS)，3种水溶性脂肪酰壳聚糖衍生物。通过FTIR和1H NMR谱对衍生物的结构予以确认，并用1H NMR计算出衍生物中所引入疏水酰基的取代度。
⑵通过正交试验，优化制备条件，提高了NOSCS中间产物OGE、OGECS的产率，其产率最高分别可达90.4％、45.95％。并制备了NOSCS0.6、NOSCS1.0、NOSCS7.13种不同取代度(DS)的样品，激光动态光散射(DLS)测定表明NOSCS的粒度分布在151.7～180.7nm之间，粒度随着取代度的增加而降低，样品CMC值最低为3.55×10-3mg/mL。透射电镜观察NOSCS7.1颗粒粒径小于50nm，颗粒为圆形或椭圆形。脂肪酰壳聚糖衍生物STCS1.96、PACS18.43、OCCS29.6的粒度分别为277.3nm、241.3nm、489.6nm，透射电镜观察其粒径均在200nm以内，颗粒近似圆形。
⑶利用制备的壳聚糖衍生物对鱼藤酮、氟虫腈、α-T等进行载药制备。利用高效液相色谱测定四种载体对负载药物的包封率和载药率。结果表明四种载体对三种农用活性化合物的负载和形成的胶束粒度存在较大差异，其中NOSCS14.36、OCCS29.6对鱼藤酮的包封率分别为69.74％、75.90％，高于其它两种载体；OCCS29.6、STCS1.96对氟虫腈和α-T的包封率分别为71.61％、52.16％和56.10％，53.36％，高于PACS18.43、NOSCS14.36的载药，NOSCS14.36对α-T的负载，包封率和载药率均低于其它载体。NOSCS7.1对鱼藤酮的载药率随着取代度的增加而逐渐增加，其对鱼藤酮的最大溶解度在20.6～26.0mg/mL（文献报道鱼藤酮在水溶液中的溶解度为2μg/mL），提高了10000多倍。DLS测定表明NOSCS14.36、OCCS29.6载药鱼藤酮和氟虫腈的粒度分布在121.5～186.8nm，而其它载体负载药物后其粒度分布在222.3～453.3nm之间。透射电镜观察NOSCS14.36、OCCS29.6载药鱼藤酮和氟虫腈的粒径均＜100nm，颗粒为圆形或椭圆形。壳聚糖衍生物对α-T的载药粒径在100～200nm之间。
⑷研究了NOSCS7.1和OCCS29.6载药鱼藤酮在不同温度和pH磷酸缓冲液中的释放行为。结果表明经过两种载体包覆后，其释放速率减慢。在pH9.0磷酸缓冲液中NOSCS7.1包覆的鱼藤酮释放70％药物需要168h，而鱼藤酮原药释放75％以上的原药到体系中需要约9h，表现出较强的控释能力。在相同条件下OCCS29.6释放速率不及NOSCS7.1。NOSCS7.1载药鱼藤酮在pH9.0体系中，释放速率较快，而OCCS29.6在pH5.0时，释放速率快于其在pH7.0和pH9.0体系。在pH7.0释放体系，随着时间的延长，两者在22℃释放速率快于15℃和28℃。根据DLS、TEM和释放行为检测结果显示鱼藤酮分子与NOSCS、OCCS分子间存在较高的相互作用（主要是氢键作用）。
⑸考察了壳聚糖衍生物及NOSCS7.1载药鱼藤酮、氟虫腈对小菜蛾（Plutellaxylostella）、斜纹夜蛾（Spodoptera litura）、致倦库蚊(Culex quinquefasciatus入白纹伊蚊(Aedes albopictus)、红火蚁(Solenopsis invict)、昆虫细胞系等的生物活性。实验结果显示STCS1.96对斜纹夜蛾72hLC50为40.36μg/mL，PACS18.43对斜纹夜蛾SL细胞增殖抑制活性IC50为34.43μg/mL。NOSCS7.1载药鱼藤酮对致倦库蚊、白纹伊蚊、红火蚁，斜纹夜蛾SL细胞系均表现出不同程度的缓释作用；NOSCS7.1载药氟虫腈对红火蚁、粉纹夜蛾Hi-5细胞系的生物活性均低于氟虫腈原药，其对白纹伊蚊24h、36h、48h的LC50分别为6.19μg/mL、3.88μg/mL、2.39μg/mL，分别是原药的77.3、97.0、79.7倍。考察了NOSCS7.1负载化合物D对柑橘嫩梢的控制效果，用药后15d内，柑橘嫩梢不能生长，90d后柑橘嫩梢能够恢复顶端生长，而直接应用化合物D的处理，在实验期间没有恢复顶端生长，NOSCS7.1负载化合物D表现出较强的杀梢控稍效果。
⑹本研究构建的壳聚糖衍生物NOSCS、OCCS对农用活性化合物鱼藤酮、氟虫腈具有较高的包封率，较小的粒度，较强的缓释、控释能力。制备的壳聚糖纳米悬浮制剂延长了药物的持效期，增加了药物的水溶解性，具有非常广阔的开发应用前景。