[发明专利]一种胆固醇‑羧甲基壳聚糖衍生物材料的制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物基质材料领域，具体地说设计一种胆固醇-羧甲基壳聚糖衍生物材料的制备方法与应用。

背景技术

农药缓释制剂可以控制原药在适当长的时间内缓慢释放出来，从而达到提高农药利用率，减少环境污染的目的，是最节省、最安全的制剂，属于农药制剂市场中发展迅速的新兴领域。农药缓释剂在农林业害虫防治和环境保护方面具有潜在的应用价值，它具有多方面的优势：(1)改善药剂物理性能，提高农药的稳定性；(2)有效降低了环境因素如光、水和微生物对原药的分解；(3)降低了农药的毒性；(4)延长农药的作用持效期，减少农药使用量，进而改善农药对人、畜和环境的影响。农药缓释剂具有的这些优势，弥补了传统杀菌剂的缺点，而且其缓释能力具有可控性，是近年来新型农药剂型研究的前沿。

制备缓释农药关键在于基质缓释材料，纳米胶囊作为农药领域里重要的剂型载体，其应用效果与基质壁材的选择有非常重要的关系，壁材的选择对纳米胶囊的性能有很大的影响。生物质材料因为具有无毒、可生物降解、来源广、易化学改良以及良好的生物相容性等优点，使它在控制释放体系中应用较多，在农药的研究与应用中具有重要意义。但是目前采用的壁材存在以下的问题：(1)合成价格较高，不可自然降解，不具有诱发释放功能；(2)不具有靶向性和缓释性；(3)兼容性不大的问题，这些问题使其在缓释材料领域的应用受到了很大的限制。

发明内容

为解决现有技术中合成价格较高，不可自然降解，不具有诱发释放功能，不具有靶向性和缓释性，兼容性不大等问题，本发明提出了一种胆固醇-羧甲基壳聚糖衍生物材料的制备方法与应用，利用本发明的胆固醇-羧甲基壳聚糖衍生物材料这种新型生物质高分子，并结合高效农药的理化性质，可以开发出具有高效、低残留的绿色环保纳米胶囊缓释抗菌农药新剂型，这对于延长农药作用持效期、降低农业农药施用量，以及农药高效利用和环境保护具有十分重要的意义。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种胆固醇-羧甲基壳聚糖衍生物材料的制备方法为；

(1)将壳聚糖浸泡在异丙醇中，在10～20min内分次加入碱性溶液，在55～65℃下搅拌50～60min，形成pH＝12～14的碱性环境，然后再在10～20min内分次加入氯乙酸(C1CH₂COOH)，与壳聚糖C₆上的-OH反应，反应2.5～3小时，反应时保持温度变化在5℃范围内，然后通过体积浓度为95％的乙醇溶液回流，再用质量百分比浓度为85wt％的水合肼溶液进行肼解反应，使邻苯二甲酰亚氨基团脱保护，得到O-羧甲基壳聚糖。

采用非质子溶剂法，在邻苯二甲酸酐对壳聚糖C₂的-NH₂进行保护的条件下，利用壳聚糖进行羧甲基化反应的活性顺序是C₆-OH＞C₃-OH的特性，通过对壳聚糖进行羧甲基化反应，合成O-羧甲基壳聚糖，该过程的反应方程式如下所示：

上述方程式中n为正整数。

壳聚糖、O-羧甲基壳聚糖的相对分子质量为3×10⁵～7×10⁵Da。

作为优选，碱性溶液选自强碱溶液，更优选为质量百分比浓度为50wt％的NaOH溶液。

作为优选，壳聚糖、氯乙酸的质量比为1∶4.5～12；

(2)将步骤(1)得到的O-羧甲基壳聚糖溶解在醋酸溶液中，然后将胆固醇溶解于二甲基甲酰胺中，再将活化剂加入到二甲基甲酰胺溶液中得到混合液，在磁力搅拌下搅拌25～35min后将混合液缓慢滴加到O-羧甲基壳聚糖醋酸溶液中，于室温下反应2～3天，将反应液过滤，滤液再沉淀，沉淀物洗涤后干燥，然后抽提，纯化，得产物胆固醇-羧甲基壳聚糖衍生物材料。

作为优选，活化剂、O-羧甲基壳聚糖、胆固醇的质量比为1∶2～3∶2～3。活化剂选自碳二亚胺、N-羟基琥珀酰亚胺中一种或两种。

作为优选，醋酸作为溶剂，用量为使溶质溶解的量。醋酸溶液选自体积浓度为2～4％，室温为25℃。

二甲基甲酰胺作为溶剂，用量为使溶质溶解的量。

作为优选，反应完成后，将反应液过滤，滤液用甲醇/氨水(体积比7∶3)沉淀。沉淀物依次用甲醇、去离子水充分洗涤后，冷冻干燥。将干燥好的产物用无水乙醇抽提24h，纯化，得产物胆固醇-羧甲基壳聚糖衍生物材料。