[发明专利]一种载药纳米胶束溶液及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于农业技术领域，具体涉及一种两亲性的、可降解的长链疏水基团接枝羧甲基壳聚糖的制备方法，以及由该长链疏水基接枝羧甲基壳聚糖制备得到的载药(农药和/或植物养分)纳米胶束溶液，该载药纳米胶束溶液可在瓜果或植物表面交联成膜并缓释农药和植物养分，有利于瓜果的抑菌抗病保果。

背景技术

近年来，食品安全已为全民所关注，独具特色、安全绿色的农产品深受消费者的青睐。利用成本低廉的天然生物材料为原料结合先进的控制释放技术，采用纳米生物可降解材料作为载体，负载农药和植物养分在瓜果或植物表面非共价键交联成控释膜，以长效缓释农药或植物养分对瓜果等起防病保果作用，可以改善瓜果外观，提高瓜果成果率，并可减少农药和肥料的使用量，减少农药残留，造福社会，同时为企业带来可观的经济效益。

近年来，聚合物纳米胶束以其独特的性能而受到广泛关注，在医药卫生，生物技术等领域具有广阔应用前景。聚合物纳米胶束通常由嵌段聚合物或接枝型聚合物通过自聚集形成稳定的壳-核纳米结构。

壳聚糖广泛存在于虾蟹的外壳，来源丰富，成本低廉，是自然界中唯一存在的表面带正电荷的天然高分子，具有优良的生物相容性和生物可降解性，而且壳聚糖可以诱导植物产生广谱抗病性，增强植物的自身免疫力并直接抑制多种植物病原微生物(譬如枯萎病和烟草花叶病毒等)，还可作为植物生长调节剂，显著提高农作物产量(譬如商品“生物耐克苗”等)。然而壳聚糖不能直接溶解于水，限制了其应用能力。人们相应地将研究移向了改性壳聚糖，即壳聚糖衍生物。

在大量的壳聚糖衍生物中，羧甲基壳聚糖被证实是一种具有良好生物相容性的水溶性壳聚糖衍生物，但其在水中不能形成稳定的胶束。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种长链疏水基团接枝羧甲基壳聚糖(HP-CMCS)的制备方法。

本发明的另一目的在于提供由上述方法制备得到的长链疏水基团接枝羧甲基壳聚糖，该长链疏水基团接枝羧甲基壳聚糖能够溶解于水中，并能在水中形成稳定的纳米胶束。

本发明的再一目的在于提供一种载药纳米胶束溶液的制备方法，该载药纳米胶束溶液由上述的长链疏水基团接枝羧甲基壳聚糖制备得到。

本发明的又一目的在于提供由上述方法制备得到的载药纳米胶束溶液。

本发明的第五个目的在于提供上述的载药纳米胶束溶液的应用，该载药纳米胶束溶液可高效负载农药或植物养分并在植物或果实表面形成非共建键结合交联成控释膜，达到长期防病保果或控释植物养分的功效，实现减少农药或植物养分施用量和施用频率、减少农药残留的目的。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种长链疏水基团接枝羧甲基壳聚糖(HP-CMCS)的制备方法，包括以下步骤：

(1)将长链醇、氢氧化钠和十六烷基三甲基溴化铵混合，搅拌均匀，加热到60-70℃熔融，再滴入环氧氯丙烷，在60-65℃反应2-4h，然后过滤，收集滤液并用水洗涤，对滤液干燥除水，再蒸馏掉溶剂得到长链的烷氧基缩水甘油醚；

(2)将氢氧化钾溶解于异丙醇中得到溶液A；将羧甲基壳聚糖加入到溶液A中，再加入步骤(1)制备得到的长链的烷氧基缩水甘油醚，60-65℃下反应12-24h，然后过滤，收集滤液并用无水乙醇洗涤，干燥，得到长链疏水基团接枝羧甲基壳聚糖；

步骤(1)所述长链醇与氢氧化钠的摩尔比为1∶1-3，优选1∶2；

步骤(1)所述长链醇与十六烷基三甲基溴化铵的摩尔比为1∶0.010-0.030，优选1∶0.013；

步骤(1)所述长链醇与环氧氯丙烷的摩尔比为1∶1-3，优选1∶2；

步骤(1)所述长链醇为一元醇，其碳原子数为8-32；

步骤(1)所述水的温度为50-70℃，用热水洗涤的目的是去除残余的十六烷基三甲基溴化铵和氢氧化钠；

步骤(2)所述溶液A中，氢氧化钾的浓度为0.1-0.2g/100mL；

步骤(2)所述羧甲基壳聚糖与长链的烷氧基缩水甘油醚的质量比为1∶1-3.5，优选1∶2.1；

步骤(2)所述无水乙醇的温度为50-70℃，用热无水乙醇洗涤的目的是去除残余的长链醇。

上述的长链疏水基团接枝羧甲基壳聚糖能够溶解于水中，并能在水中形成稳定的纳米胶束。

一种载药纳米胶束溶液的制备方法，包括以下步骤：