论文部分内容阅读
近年来，在纳米尺度上构建具有高负载能力、有序介孔孔道和表面改性的中空载体是药物递送的研究热点。本论文采用阿维菌素(avermectin，AVM)和氯虫苯甲酰胺(chlorantraniliprole，CLAP)作为模式药物，分别制备了不同尺寸和释放性能的功能化中空介孔二氧化硅纳米粒子(Hollow mesoporous silica，HMS)，负载模式药物后，采用α-环糊精作为封堵剂封闭HMS表面的介孔，制备了能够在昆虫中肠中响应酶的刺激从而释放药物的控制释放剂型(controlled release formulation，CRF)。主要结果如下:
以不同尺寸的聚苯乙烯胶束为模板，正硅酸四乙酯在其表面水解凝聚成二氧化硅，经600□高温煅烧去除聚苯乙烯模板，得到三种尺寸（140nm、400nm和1500nm）的中空介孔二氧化硅。应用N-苯基氨基丙基三甲氧基硅烷对HMS表面进行改性，以扩散的方式将农药负载至改性的HMS中。然后，采用α-环糊精作为封堵剂与苯胺基发生作用，封闭HMS表面介孔，从而制备出控制释放剂型。
通过透射电子显微镜(transmission electron microscope，TEM)和扫描电子显微镜(scanning electron microscope，SEM)、傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectrometer，FT-IR)和高效液相色谱（HPLC）等对CRF的形态、结构和缓释动力学进行表征。结果表明:HMS结构为中空球形，壳表面较为光滑。傅里叶变换红外光谱证实PhAMTES与HMS发生了反应，α-环糊精锚定在HMS表面。热重分析(thermogravimetric analysis，TGA)表明α-环糊精和CLAP分别于518K和514K温度下开始分解，对照中二氧化硅水分蒸发，失去的重量占总重的4.96％。α-环糊精封堵的HMS失去的重量占总重的7.91％。负载CLAP后，140nm，400nm和1500nm的CRFs显示出明显的重量损失(分别为50.1％、46.2％和41.5％)。而负载AVM后，140nm、400nm和1500nm的CRF的失重率分别为49.1％、41.2％和41.4％。粒径分析表明，三种样品的尺寸分别为118～190nm、371～476nm和1342～2670nm，中间尺寸分别为140nm、400nm和1500nm。采用BET模型测量比表面积，BJH方法测定孔径和孔体积。HMS140nm、400nm和1500nm的BJH中孔体积分别为0.42cm3g-1、0.31cm3g-1和0.31cm3g-1，比表面积分别为0.711×103m2g-1、0.654×103m2g-1和0.102×103m2g-1。由于表面接枝了α-环糊精，α-环糊精封堵的HMS的比表面积比空白的HMS减少了70％。通过HPLC定量测定了CLAP-CRF和AVM-CRF释放量，证实了CLAP-CRF和AVM-CRF具有显著的酶响应性。分别在不同的温度、pH和存在或不存在α-淀粉酶的条件下测定了农药的释放行为。对于CLAP，在无α-淀粉酶的条件下，从第4天到第17天累计释放了4.04％～5.96％。相比之下，存在酶的条件下，累计释放量为4.05％～42.47％。对于AVM，在无α-淀粉酶的条件下，从第4天到第17天累计释放了3.98％～5.88％，存在酶的条件下，累计释放了3.93％～41.6％。表明CRFs具有酶响应性，当α-淀粉酶存在时，α-环糊精降解，被其封堵的孔道打开，从而导致了药物的加速释放。CLAP-CRF的热和光稳定性研究表明，负载在CRF中的CLAP的分解速率显著低于CLAP原药。在紫外光照射下，CLAP原药在3小时后分解超过98％，而CRFs中的CLAP在24小时后的分解率不到10％，表明CRFs的壳具有较强的抗紫外性能;AVM原药在高温储存条件下的分解速率远远快于CRFs中的AVM，在紫外照射下的光分解速率也显著快于CRF中的AVM，其中AVM原药在3小时后分解率超过98％，而CRFs中的AVM在24小时后的分解率不到9％。
采用叶片饲喂法测定了CLAP-CRF和AVM-CRF对小菜蛾幼虫的生物活性。结果表明:CLAP-CRF和AVM-CRF对小菜蛾幼虫具有较高的毒力，表明封堵剂α-环糊精可以在小菜蛾体内水解，从而释放出农药，最终导致小菜蛾幼虫死亡。用1.2mg L-1的CLAP-CRF处理14天后，小菜蛾幼虫的死亡率大于90％，而采用相同浓度的氯虫苯甲酰胺悬浮剂（康宽）处理的死亡率仅为66.6％。用0.6mg L-1的AVM-CRF处理14天后，小菜蛾幼虫的死亡率大于80％，而相同浓度的阿维菌素乳油的死亡率为43.3％。表明CLAP-CRF和AVM-CRF均具有较好的持效性，药后14天，对小菜蛾幼虫死亡率大于80％。本研究制备的CRF可提高农药的靶向能力和生物利用度，同时减少对环境的负面影响。
以不同尺寸的聚苯乙烯胶束为模板，正硅酸四乙酯在其表面水解凝聚成二氧化硅，经600□高温煅烧去除聚苯乙烯模板，得到三种尺寸（140nm、400nm和1500nm）的中空介孔二氧化硅。应用N-苯基氨基丙基三甲氧基硅烷对HMS表面进行改性，以扩散的方式将农药负载至改性的HMS中。然后，采用α-环糊精作为封堵剂与苯胺基发生作用，封闭HMS表面介孔，从而制备出控制释放剂型。
通过透射电子显微镜(transmission electron microscope，TEM)和扫描电子显微镜(scanning electron microscope，SEM)、傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectrometer，FT-IR)和高效液相色谱（HPLC）等对CRF的形态、结构和缓释动力学进行表征。结果表明:HMS结构为中空球形，壳表面较为光滑。傅里叶变换红外光谱证实PhAMTES与HMS发生了反应，α-环糊精锚定在HMS表面。热重分析(thermogravimetric analysis，TGA)表明α-环糊精和CLAP分别于518K和514K温度下开始分解，对照中二氧化硅水分蒸发，失去的重量占总重的4.96％。α-环糊精封堵的HMS失去的重量占总重的7.91％。负载CLAP后，140nm，400nm和1500nm的CRFs显示出明显的重量损失(分别为50.1％、46.2％和41.5％)。而负载AVM后，140nm、400nm和1500nm的CRF的失重率分别为49.1％、41.2％和41.4％。粒径分析表明，三种样品的尺寸分别为118～190nm、371～476nm和1342～2670nm，中间尺寸分别为140nm、400nm和1500nm。采用BET模型测量比表面积，BJH方法测定孔径和孔体积。HMS140nm、400nm和1500nm的BJH中孔体积分别为0.42cm3g-1、0.31cm3g-1和0.31cm3g-1，比表面积分别为0.711×103m2g-1、0.654×103m2g-1和0.102×103m2g-1。由于表面接枝了α-环糊精，α-环糊精封堵的HMS的比表面积比空白的HMS减少了70％。通过HPLC定量测定了CLAP-CRF和AVM-CRF释放量，证实了CLAP-CRF和AVM-CRF具有显著的酶响应性。分别在不同的温度、pH和存在或不存在α-淀粉酶的条件下测定了农药的释放行为。对于CLAP，在无α-淀粉酶的条件下，从第4天到第17天累计释放了4.04％～5.96％。相比之下，存在酶的条件下，累计释放量为4.05％～42.47％。对于AVM，在无α-淀粉酶的条件下，从第4天到第17天累计释放了3.98％～5.88％，存在酶的条件下，累计释放了3.93％～41.6％。表明CRFs具有酶响应性，当α-淀粉酶存在时，α-环糊精降解，被其封堵的孔道打开，从而导致了药物的加速释放。CLAP-CRF的热和光稳定性研究表明，负载在CRF中的CLAP的分解速率显著低于CLAP原药。在紫外光照射下，CLAP原药在3小时后分解超过98％，而CRFs中的CLAP在24小时后的分解率不到10％，表明CRFs的壳具有较强的抗紫外性能;AVM原药在高温储存条件下的分解速率远远快于CRFs中的AVM，在紫外照射下的光分解速率也显著快于CRF中的AVM，其中AVM原药在3小时后分解率超过98％，而CRFs中的AVM在24小时后的分解率不到9％。
采用叶片饲喂法测定了CLAP-CRF和AVM-CRF对小菜蛾幼虫的生物活性。结果表明:CLAP-CRF和AVM-CRF对小菜蛾幼虫具有较高的毒力，表明封堵剂α-环糊精可以在小菜蛾体内水解，从而释放出农药，最终导致小菜蛾幼虫死亡。用1.2mg L-1的CLAP-CRF处理14天后，小菜蛾幼虫的死亡率大于90％，而采用相同浓度的氯虫苯甲酰胺悬浮剂（康宽）处理的死亡率仅为66.6％。用0.6mg L-1的AVM-CRF处理14天后，小菜蛾幼虫的死亡率大于80％，而相同浓度的阿维菌素乳油的死亡率为43.3％。表明CLAP-CRF和AVM-CRF均具有较好的持效性，药后14天，对小菜蛾幼虫死亡率大于80％。本研究制备的CRF可提高农药的靶向能力和生物利用度，同时减少对环境的负面影响。