一种基于紫茎泽兰提取物的羟丙基壳聚糖/羧甲基壳聚糖载药粒子及其制备方法与流程

本发明属于载药粒子领域，具体涉及一种基于紫茎泽兰提取物的羟丙基壳聚糖/羧甲基壳聚糖载药粒子及其制备方法。

背景技术：

伴随着化学农药的飞速发展，其存在的问题逐渐显现出来。由于化学农药毒性大，不易分解，长期使用后会在土壤中造成大量残留，进而威胁人类健康乃至整个生态系统。每年大量使用农药后,仅有0.1%左右的农药可以作用于目标病虫杂草,99.9%的农药则进入农业生态系统。紫茎泽兰是一种入侵性杂草，长期以来威胁着我国的生态环境平衡。从紫茎泽兰中可提取出生物碱、萜烯、黄酮、苯丙素、甾体等类物质，具有杀虫、拒食、抑制生长发育、抑菌等作用，以紫茎泽兰提取物替代传统的化学农药，既能对紫茎泽兰起到一定程度的防除，还能变害为利，获得毒性更小、残留更少的植物源农药。但由于植物源农药属于植物次生代谢产物，性能不稳定，在自然环境中容易被降解，故而研发一种既能包覆药物以维持农药稳定性，又能使农药长效释放的载药技术迫在眉睫。

农药水基型剂型是一种新型的缓释剂型，既清洁环保，又能与作物充分接触。从载体基质材料的选择上看，壳聚糖及其衍生物具有诸多特性，例如杀菌除虫、农药增效等功能，这些特点使壳聚糖及其衍生物在农药缓释体系的制备和应用中愈发受到关注。

研究表明，在壳聚糖结构中引入羧甲基，可生成水溶性良好的两性聚电解质羧甲基壳聚糖(carboxymethylchitosan，cmc)。而在不改变壳聚糖碱性和正电性的情况下，在壳聚糖上引入羟丙基，可制备得到水溶性带正电的羟丙基壳聚糖(hydroxylisopropylchitosanhpcts)。根据聚电解质复合物的形成原理，在中性的水相溶液中，带正电荷的hpcts能够与带负电荷的cmc通过静电作用形成复合水分散粒子，以此为基础制备水基型农药缓释制剂。目前国内有关水基型农药缓释剂型的研究较少。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有化学农药的弊端和植物源农药不稳定的不足，提供了一种基于紫茎泽兰提取物的羟丙基壳聚糖/羧甲基壳聚糖载药粒子及其制备方法。本发明的原材料具有诸多特性，例如杀菌除虫、农药增效等功能，且可生物降解，不仅扩展了紫茎泽兰的应用范围，还为农药缓释剂型开辟了新的方向。

本发明通过静电作用将aieas包覆在高分子载体中，然后在外层依次吸附带正电的羟丙基壳聚糖和带负电的羧甲基壳聚糖，最终形成微米级的载药聚电解质复合物。

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种基于紫茎泽兰提取物的羟丙基壳聚糖/羧甲基壳聚糖载药粒子，该载药粒子由以下重量份的原料组成：

羟丙基壳聚糖1-10份

羧甲基壳聚糖1-10份

水50份

aieas1-5份；

所述aieas为紫茎泽兰的提取物。

以上所述的一种基于紫茎泽兰提取物的羟丙基壳聚糖/羧甲基壳聚糖载药粒子的制备方法，包括以下步骤：

（1）搅拌下配制羟丙基壳聚糖溶液和羧甲基壳聚糖溶液；

（2）在搅拌条件下，向羟丙基壳聚糖溶液中逐滴加入等体积的羧甲基壳聚糖溶液，滴加完成后，继续搅拌，得到复合物溶液；

（3）将aieas加入水中超声溶解，在磁力搅拌条件下，向羟丙基壳聚糖溶液中逐滴加入aieas溶液，共混均匀后，逐滴加入羧甲基壳聚糖溶液，滴加完成后继续搅拌，即得基于紫茎泽兰提取物的羟丙基壳聚糖/羧甲基壳聚糖载药粒子。

优选的，步骤（1）所述搅拌在90℃水浴下进行。

优选的，步骤（1）所述搅拌的时间为1-3h。

优选的，步骤（2）所述搅拌的速度为500-1500rpm。

优选的，步骤（2）中，滴加完成后，继续搅拌10-30min。

优选的，步骤（3）所述aieas的制备包括以下步骤：

将紫茎泽兰茎和叶晾干，打粉并过筛，再用有机溶剂对干粉进行热回流，经过减压旋蒸，水相除杂，多次过滤得到清液，最后鼓风干燥至恒重得紫茎泽兰的提取物aieas。

进一步优选的，所述有机溶剂为乙醇、甲醇和乙酸乙酯中的一种或多种；所述鼓风干燥为在60-80℃条件下干燥48-96h。

优选的，步骤（3）所述共混的时间为3-7min。

优选的，步骤（3）中，羧甲基壳聚糖溶液滴加完成后继续搅拌10-30min。

本发明的hpcts/cmc/aieas载药粒子中，hpcts和cmc分别为聚阳离子和聚阴离子，水溶性良好且可生物降解，二者可在中性水溶液中通过静电作用形成聚电解质复合物，以此为基础制备水基型药物缓释剂型。其中壳聚糖及其衍生物具有杀菌除虫、农药增效等诸多特性，广泛应用于药物控释体系、药物载体。紫茎泽兰提取物aieas被包覆在聚电解质复合物结构中，药物缓慢释放，达到使载药粒子药效持久的目的。这些组分的组合以及各组分的上述混合范围，通过大量实验确定。

本发明通过缓释介质浸入法测试载药粒子的药物缓释性能。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明所用的药物为紫茎泽兰的提取物aieas，属于植物的次生代谢产物，在自然环境中不会造成难降解残留等问题。

2、本发明的hpcts/cmc/aieas载药粒子具有缓释性、生物降解性，是一种新型的缓释剂型，既清洁环保，又能与作物充分接触。

3、本发明的hpcts/cmc/aieas载药粒子中的植物源农药aieas可从聚电解质复合物内缓慢释放出来，释药时间长达168小时。

附图说明

图1是实施例1中hpcts/cmc/aieas复合物的粒径分布图。

图2是实施例2中hpcts/cmc/aieas复合物的sem图片。

图3是实施例3中采用缓释介质浸入法测得的复合物中aieas的累积释放曲线图。

具体实施方式

以下结合实例及附图对本发明的具体实施作进一步的说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

（1）将紫茎泽兰茎、叶晒干，打粉，鼓风干燥后称取15g干粉用滤纸包裹，然后加入100ml无水乙醇抽提12h。将抽提液减压旋蒸，水相置换除杂，多次抽滤得到清液，鼓风干燥至恒重即得植物源农药aieas。

（2）分别称取0.2g的羧甲基壳聚糖和0.6g的羟丙基壳聚糖，在90℃水浴下分别搅拌配制成1mg/ml和3mg/ml的聚电解质溶液。

（3）取50mgaieas，加入10ml去离子水超声溶解。在磁力搅拌条件下，向50ml3mg/ml的hpcts溶液中逐滴加入aieas溶液，共混3min后，将50ml1mg/ml的cmc溶液逐滴加入到共混液中，滴加完成后继续搅拌30min即可。将制好的复合物溶液密封，常温保存。

（4）采用激光粒度仪表征了该载药粒子的粒径，图1是hpcts/cmc/aieas复合物的粒径分布图。结果表明，该体系粒子中径为17.67μm，且呈多分散分布。采用缓释介质浸入法实验表征了载药粒子中aieas的累积释放行为，整个试验周期为7天。实验表明，aieas随着时间增加累积释放量逐渐增大，其累积释放量在一周后达到57.6%。

实施例2

（1）将紫茎泽兰茎、叶晒干，打粉，鼓风干燥后称取15g干粉用滤纸包裹，然后加入100ml无水乙醇抽提12h。将抽提液减压旋蒸，水相置换除杂，多次抽滤得到清液，鼓风干燥至恒重即得植物源农药aieas。

（2）分别称取0.4g的羧甲基壳聚糖和1.2g的羟丙基壳聚糖，在90℃水浴下分别搅拌配制成2mg/ml和6mg/ml的聚电解质溶液。

（3）取100mgaieas，加入20ml去离子水超声溶解。在磁力搅拌条件下，向100ml6mg/ml的hpcts溶液中逐滴加入aieas溶液，共混5min后，将100ml2mg/ml的cmc溶液逐滴加入到共混液中，滴加完成后继续搅拌25min即可。将制好的复合物溶液密封，常温保存。

（4）采用扫描电子显微镜观察hpcts/cmc/aieas复合物的微观形貌。图2为hpcts/cmc/aieas复合物的sem图片，发现经过冷冻干燥制样，该载药粒子在电镜下呈现方形结构，近似于晶系中的六方晶系。说明加入药物aieas后，可在水溶液中提供晶种，然后在静电作用和机械剪切双重作用下逐渐长大形成hpcts/cmc/aieas的六方晶粒。采用缓释介质浸入法实验表征了载药粒子中aieas的累积释放行为，整个试验周期为14天。实验表明，aieas随着时间增加累积释放量逐渐增大，其累积释放量在两周后达到73.4%。

实施例3

（1）将紫茎泽兰茎、叶晒干，打粉，鼓风干燥后称取15g干粉用滤纸包裹，然后加入100ml无水乙醇抽提12h。将抽提液减压旋蒸，水相置换除杂，多次抽滤得到清液，鼓风干燥至恒重即得植物源农药aieas。

（2）分别称取0.2g的羧甲基壳聚糖和0.8g的羟丙基壳聚糖，在90℃水浴下分别搅拌配制成1mg/ml和4mg/ml的聚电解质溶液。

（3）取50mgaieas，加入10ml去离子水超声溶解。在磁力搅拌条件下，向50ml4mg/ml的hpcts溶液中逐滴加入aieas溶液，共混5min后，将50ml1mg/ml的cmc溶液逐滴加入到共混液中，滴加完成后继续搅拌20min即可。将制好的复合物溶液密封，常温保存。

（4）采用缓释介质浸入法实验表征了载药粒子中aieas的累积释放行为，图3是hpcts/cmc/aieas复合物浸入水中后aieas的累积释放曲线。实验表明，aieas随着时间增加累积释放量逐渐增大，且在前12小时内aieas的释放速度较快，在t=12h时，累积释放量达到41.5%。在浸入时间为12-168h内，aieas的释放速率逐渐变小，这是因为前12小时内已经释放了大量的药物，造成hpcts/cmc/aieas中药物量减少，故而后期aieas的缓释速率减慢。