自组装构建有机木材防腐剂纳米载药控释系统及其控释机理研究

木质产品以其独特的性能越来越广泛地应用于户外。用于户外的木材只有经过防腐处理才能延长使用寿命。常用的CCA、ACQ等木材防腐剂由于含有金属盐，给木材的加工、利用及废弃材处理等带来不利影响而受到质疑，有机防腐剂逐渐成为防腐剂发展的新趋势。但是有机防腐剂难溶于水，且在水、氧、光等作用下性能不稳定。为了增加有机木材防腐剂的稳定性和抗流失性，并将其制成水基制剂，本项目拟将医用高分子领域已经成熟化的自组装构建载药纳米粒子技术应用于长效缓释有机木材防腐剂的合成，并研究其在木材防腐中的药物释放性能。为了提高载药纳米粒子在木材中的固着率，根据前期对于壳聚糖及其复合物的研究基础，合成两亲性改性壳聚糖及其接枝产物，并以其为纳米载体，在合适的溶剂中自组装形成载药纳米粒子。该项目的开展将为木材的保护与改性提供新的思路，为一剂多效型木材保护与改性剂的研究提供新的方法，并为靶向木材防腐剂的研究奠定一定的基础。

项目以高效、低毒的有机杀菌剂丙环唑和戊唑醇为主要药剂，从聚乙二醇-b-聚己内酯两亲性高分子合成及载药入手，研究了疏水与亲水嵌段的长度和性质对胶束载药能力、胶束形貌、释药特性及抑菌特性的影响。然后，以天然高分子壳聚糖为原料，通过改性及接枝聚合等途径合成囊壁材料，采用自组装技术合成有机杀菌剂纳米胶束，研究了其光和热稳定性。探索了不同改性和接枝技术、囊壁材料和药剂比例、载药方式等对载药率、胶束形貌及对木竹材腐朽菌和霉菌的抑制作用的影响。研究中发现通过自组装技术能够实现不借助表面活性剂的作用可以将有机杀菌剂制备成水基制剂，但是有机杀菌剂的含量偏低；通过改变囊壁材料的组成和结构可以显著提高载药能力；另外发现，虽然载药胶束中药剂含量偏低，但与相同浓度的药剂本身相比，其对木材腐朽菌和竹材霉菌的抑制效果提高了3-5倍；实验中还发现载药胶束具有明显的突释和缓释效应，在药剂使用过程中，前者使药剂能够立即释放达到一定的抑制浓度，控制菌的生长与繁殖，后者，即缓释效应能够使药剂缓慢释放或者根据菌的繁殖及侵染能力适当释放，达到对木材腐朽菌和霉菌的持续抑制作用。在实验室研究的基础上，项目组将该自组装载药技术与高效乳化技术相结合,大大减少了乳化剂用量，提高了保护剂的防腐防霉效果，开发出了新的水基有机杀菌剂产品，目前已在竹材防霉市场进行推广应用。此外，项目组还进行了微凝胶制备木竹材保护剂方面的探索。项目组成员同时将此方法应用于新型缓释和控释农药的研究与开发，取得了令人兴奋的结果。项目的实施为有机杀菌剂的广泛和高效使用提供新的思路，为木竹材的保护及一剂多效型改性剂的研究提供新的方法，并为靶向木材防腐剂的研究奠定一定的基础。