天然高分子聚电解质/氨氯吡啶酸微胶囊可控制备

本课题提出利用天然高分子材料-木质素磺酸盐和壳聚糖分别作为阴阳离子聚电解质，采用层层自组装技术，构建新型环境友好的多功能氨氯吡啶酸（aminopyralid）微胶囊的新思路。研究新型氨氯吡啶酸微胶囊的结构可控制备方法，并通过建立的动态体外释放实验、光稳定性实验和紫茎泽兰室内药效试验等研究方法，深入探讨氨氯吡啶酸微晶尺寸、聚电解质木质素磺酸盐和壳聚糖的结构参数、自组装条件对新型微胶囊的组成和结构、氨氯吡啶酸的释药性能、光稳定性能和对紫茎泽兰防效的影响及其规律。本项目是涉及化学、生命科学、材料学、物理学、药剂学、农业科学和植物保护等多门交叉学科领域的前沿课题之一。本研究所获的新型氨氯吡啶酸微胶囊可控制备方法及其影响规律，以及木质素磺酸盐/壳聚糖/氨氯吡啶酸微胶囊的组成和结构与氨氯吡啶酸的释放行为、光解性能和药效之间关系的研究结果，将为其它农药采用层层自组装技术进行微胶囊的可控制备提供科学依据。

本课题以天然高分子聚电解质壳聚糖(CS)和木质素磺酸钠(SL)为囊壁材料通过层层自组装技术构建微胶囊，并对其性能进行研究。. 以光稳定性差的除草剂氨氯吡啶酸(PLR)为模型药物，采用化学析出法重结晶制备PLR微晶；采用层层自组装方法，在PLR微晶表面直接组装制备PLR/(CS/SL)微胶囊；采用扫描电子显微镜(SEM)、激光共聚焦显微镜(CLSM)、X射线衍射仪（XRD）、Zeta电位仪及傅里叶红外光谱仪(FTIR)对所得PLR微晶及其微胶囊进行表征；对微胶囊的载药量及包封率进行测定；同时通过体外释放实验研究影响微胶囊释药动力学的因素及其规律，并利用经验公式对释放实验数据进行回归，探究微胶囊释放机理；采用在薄板上制备CS/SL层层自组膜，利用原子力显微镜(AFM)对膜表面粗糙度进行表征；通过紫外光降解实验验证PLR/CS/SL微胶囊光稳定性及其规律。研究结果表明：CS和SL成功地交替沉积在PLR微晶表面形成微胶囊结构，且组装12层时微胶囊的载药量和包封率分别为97.4%和86.2%；微胶囊中PLR的释放速率随组装层数及聚电解质离子强度的增大而降低，随聚电解质溶液pH的升高和壳聚糖脱乙酰度的加大而增大，随壳聚糖粘度的增加呈先升后降趋势；PLR从微胶囊中的释放规律与构成微胶囊膜表面粗糙度之间具有较好相关性， CS/SL膜表面粗糙度越大，PLR从对应微胶囊的释放速率越慢；PLR/CS/SL微胶囊的释药机理为菲克扩散过程；自组装法制备的PLR/CS/SL微胶囊结构可显著提高PLR光稳定性，PLR的光降解速率随组装层数的增加而降低。. 本课题还通过共沉淀法制备了CaCO3微球，并以其为模板逐层组装CS和SL；通过乙二胺四乙酸(EDTA)溶液将模板去除制得了CS/SL中空微胶囊；利用Zeta电位仪跟踪组装过程中微胶囊表面电势的变化，采用SEM、CLSM和透射电子显微镜(TEM)对微胶囊形态进行表征；利用正电性物质罗丹明6G和负电性物质异硫氰酸荧光素(FITC)验证了带相反电荷物质在CS/SL中空微胶囊的自沉积行为；研究结果表明：以规则的CaCO3微球为模板可制得形态规整、尺寸均匀的中空微胶囊；以CaCO3微球为模板制备的CS/SL中空微胶囊，对正电性物质（如：罗丹明6G）具有显著的选择性自沉积作用。