阿维菌素控制释放分子材料的合成及其性质研究

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阿维菌素(Av)是大环内酯类高效杀虫杀螨剂,但是由于其存在着易光解、易氧化、半衰期短等缺点,而使其药效受到了影响,并且在具体使用过程中,会因为各种自然因素导致其实际利用率极低。基于此,本学位论文设计合成了多种功能性载体材料,将阿维菌素包裹,以达到提高利用效率的目的。具体内容如下:1、概述农药缓释技术及其载体材料的研究现状,简述阿维菌素的结构、性质、特点及研究现状,并提出阿维菌素控制释放分子材料研究的课题设计。2、合成了分别含有苯酚(PH)、苯甲酸(BA)和邻苯二酚(CA)三类不同功能基的改性壳聚糖PH-CS,BA-CS和CA-CS。通过乳液聚合法利用这些改性壳聚糖高效包裹阿维菌素(Av)形成直径为400 nm左右的球形纳米粒子,载药量分别达59.6%、53.0%、78.0%。通过研究其缓释性能、光稳定性能、叶面驻留和杀虫活性发现三种载体均具有缓释性能和光保护性能,并且能力相当;通过测定接触角、表面能和模拟雨水冲刷实验证明,它们均能够显著提高阿维菌素在棉花和水稻叶面上的驻留量,尤其是邻苯二酚功能化的壳聚糖表现最为优异。例如,无包裹的Av在棉花和水稻上的叶面驻留量仅为6.1%和1.1%,而Av@CA-CS在棉花和水稻上的驻留量分别高达57.0%和29.6%。本工作合成的功能化壳聚糖阿维菌素载药体系具有优异的性能和潜在的应用价值。3、利用酯化反应合成含有邻苯二酚(CA)功能基的Pluronic(PF127-CA),利用其双亲型结构,可自组装成形成聚合物胶束,通过溶剂挥发法将阿维菌素包裹,得到直径为175 nm左右,载药量为37.0%的球形纳米粒子。研究了 PF127-CA的缓释性能、光稳定性能、叶面驻留能力和杀虫活性。结果显示,光稳定性方面,阿维菌素在24 h时几乎全部分解,而在180 h内Av@PF127-CA仅分解26%左右;并且能缓慢释放出阿维菌素,在108 h时还具有缓释行为。在叶面驻留方面,接触角和表面能结果显示PF127-CA相对于Av在棉花和水稻叶面上的润湿铺展能力得到了显著提高。在模拟雨水冲刷实验中,当Av几乎被全部冲刷时,Av@PF127-CA仍有67.9%和32.4%的Av驻留在棉花和水稻叶面上。4、利用还原胺化反应,合成含有长烷基链的邻苯二酚类表面活性剂(CA-S),其相应结构通过1H NMR和13C NMR和HRMS确认。通过溶剂挥发法包裹阿维菌素制备载药胶束(Av@CA-S),利用UV,TEM和DLS分别对其载药量,形貌和粒径进行表征,得到直径102 nm左右,载药量为41%的球形纳米载药胶束。同时研究其缓释性能、光稳定性能、叶面驻留性能和生物活性。当Av在紫外线下照射24 h后几乎全部被分解,而Av@CA-S在164 h内仅分解32.3%。并且Av@CA-S还具有优异的叶面驻留性能,在棉花和水稻叶面上吸附量达71.2%和32.5%。同时我们比较Av@CA-S和Av和生物活性,在100ppm,10 ppm,5ppm,1 ppm下,其杀虫活性与原药能力相当。本论文通过合成三种类型载体材料包裹阿维菌素,结果显示均在农药缓释、光稳定性、叶面驻留和生物活性方面有优异性能。其中功能化壳聚糖载体材料载药效率最高且缓释性能最佳,PF127-CA在提高Av光稳定性方面表现最为优异,而CA-S在棉花水稻叶面驻留方面效果最好。
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