pH刺激响应型无机纳米粒子/聚合物复合药物载体及其制备方法和应用技术

一种pH刺激响应型无机纳米粒子/聚合物复合药物载体及其制备方法和应用。以表面修饰C＝C的二氧化硅纳米球为模板，以烯烃基功能单体，pH刺激响应的交联剂，引发剂，在一定的溶剂中，通过蒸馏沉淀聚合得到的一种新型的无机/聚合物复合材料，并将该复合材料应用于农药载体。该新型的pH刺激响应型无机纳米粒子/聚合物复合药物载体，能大大降低农药的使用量，提高药物的利用率，解决传统载体载药量不高，装载的药物难以可控地释放，合成的聚合物载体很难自然地分解，可能造成残留的聚合物载体对于土壤和水体的二次污染等问题。该发明专利技术在农业虫害防治方面具有很好的应用前景。

PH stimulative response type inorganic nanoparticles / polymer composite drug carriers and their preparation methods and Applications

【技术实现步骤摘要】
pH刺激响应型无机纳米粒子/聚合物复合药物载体及其制备方法和应用
本专利技术属于药物载体领域，特别是对一种pH刺激响应型无机纳米粒子/聚合物复合药物载体的制备方法和农业应用。
技术介绍
人口的持续增长，需要农业不断提供足够的食物，这是全人类共同面对的挑战。然而，害虫、植物疾病和杂草给农业带来严重的减产。据数据统计，每年约有9000种害虫、50000种植物病原体和8000种杂草对农业生产造成破坏。为了控制这些病虫害及杂草，大量的农药和生物活性药品已经被广泛使用，而由此造成的环境污染、食品安全等问题，日益受到人们的关注。正如我们知道的，直接喷洒在植株上的农药约有60～70％并没有得到有效的利用，而是直接流失到土壤中，污染地下水，或者部分残留在植物的叶子和果实上，进入人类的食物链，对食品安全造成威胁。此外，很多杀虫剂和生物活性药品都是酯溶性的，需要使用大量有机溶剂(如含氯多芳烃，烷烃，N-甲基吡咯烷酮等)先将其溶解，才能实施喷洒，这些有机溶剂的使用也会对环境造成再次污染，给人类的健康造成损害。农药控制释放技术可以根据防治目标的要求，合理调节活性成分的释放速度，从而提高农药的利用率、延长持效期。由于环境中的农药释放量受到控制，可以减少农药在环境中的迁移，从源头上控制农药污染。此外，农药利用率提高也有助于降低农药施用总量，减少农业生产投入。因此，农药控制释放技术为解决农业增产和农药污染控制之间的矛盾提供了一条可行的途径。农药控制释放技术的核心是载体材料，目前，已经有大量的相关材料被报道。主要有：1)无机载体材料，包括二氧化硅、黏土(皂土)、海泡石等无机多孔氧化物。利用这些材料大的比表面积和良好的吸附性能，可将药物分子负载到其孔道内，再利用这些材料独特的孔道结构以及其与药物分子之间不同的作用力，达到控制药物释放速率的目的。2)天然高分子材料，如藻酸盐、木质素、壳聚糖等。这类载体材料具有来源丰富，可再生的优点，它们主要利用天然高分子的长链结构和多种官能团可以与农药活性成分产生较强的结合力，有助于延缓活性成分的释放。3)合成高分子材料。如聚羟基脂肪酸酯(PHA)，聚羟基丁酸酯(PHB)及其与聚羟基戊酸酯(PHV)的共聚物等。这类载体材料具有结构多样性的优势，可以满足不同农药活性成分的负载和缓释的应用要求。综上可见，虽然三种载体材料在作为农药载体方面均具有各自的优势，但都有一定的局限性。例如无机载体材料和天然高分子材料，对不同农药活性成分的释放速率不具有定制能力，而合成高分子材料则存在合成工艺较复杂，往往需要预先制备聚合物胶束等繁琐步骤，提高了载体的成本。CN201410258179.0公开了一种以苝酰亚胺衍生物为荧光核的树枝状纳米大分子药物载体，负载疏水性药物噻虫嗪应用于棉铃虫防治，该载体增强了杀虫剂的药效，扩大了杀虫范围，为避免化学杀虫剂的过度使用提供了途径。但树枝状高分子合成过程复杂，成本高，较难实现大规模应用。
技术实现思路
本专利技术目的是解决目前农药载体存在的载药量不高，装载的药物难以可控地释放，合成的聚合物载体很难自然降解等问题，提供一种pH刺激响应型无机纳米粒子/聚合物复合药物载体及其制备方法和应用。本专利技术针对典型农业生物药物的功能和特点，以减少用药，延长药效，避免有机溶剂的使用，降低毒性，方便施药为目标，制备了一种智能型无机纳米粒子/聚合物复合药物载体，该合成方法简单，成本低，对昆虫信息素反-2-己烯酸(HE)药物模型具有高效的控制释放性能。本专利技术技术方案一种pH刺激响应型无机纳米粒子/聚合物复合药物载体，该复合药物载体是由无机纳米粒子、功能单体、pH刺激响应的交联剂以及引发剂溶解于溶剂中，通过蒸馏沉淀聚合而得到的复合物。所述的功能单体为带有胺基、酰胺基、羟基或羧基的强极性基团，或者酯基的弱极性基团的单烯类化合物。所述的pH刺激响应的交联剂为含有全缩醛或全缩酮结构的分子中的一种或几种，具体结构式如下：所述的溶剂是腈、醇、芳香烃、脂肪烃、酯或酮中的一种或几种。所述的引发剂是过氧化物、过硫化物或偶氮化合物中的一种或几种。优选为过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵、过氧化氢、过氧化苯甲酰、月桂酰过氧化物、枯烯氢过氧化物、偶氮二-2-甲基丙酰胺氢氯化物、2，2′-偶氮二(2-甲基丙酰胺肟)盐、偶氮二异丁腈或偶氮二异丁脒盐酸盐中的一种或几种。本专利技术同时提供了pH刺激响应型纳米粒子/聚合物复合药物载体的制备方法，该方法是将SiO2纳米粒子、功能单体、pH刺激响应的交联剂和引发剂按照计算用量于溶剂中，将上述原料在70～130℃搅拌下反应1～5h，离心，烘干得到pH刺激响应型无机纳米粒子/聚合物复合药物载体产物。所述原料中交联剂与功能单体的质量比为10％～90％。引发剂的量为功能单体质量的1％～5％，无机纳米粒子的用量为功能单体用量的0.1～1倍。具体操作步骤如下：按照方法合成SiO2，并对其进行双键修饰。在1L四口瓶中加入400mL无水乙醇，44mL蒸馏水，7.5mL25％的浓氨水配制成混合溶液，机械搅拌1h，转速500r/min。加入9mL正硅酸乙酯(TEOS),室温下以400r/min的转速搅拌反应24h。无色透明溶液粘度逐渐增大，形成透明的胶体溶液。向搅拌24h后的溶液中加入6mL甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPS)，继续搅拌24h，转速为400r/min。停止反应，离心，并用无水乙醇洗涤3次，40℃下真空干燥，得表面双键化的MPS-SiO2纳米微球。将二氧化硅纳米粒子加入到溶剂中超声分散30min，使其完全分散。然后向其中加入含不同功能基团的功能单体，pH刺激响应的交联剂和引发剂，将反应体系在70～130℃搅拌下反应1～5h，离心，沉淀用溶剂洗3次，烘干得到pH刺激响应型无机纳米粒子/聚合物复合药物载体产物。本专利技术的优点和有益效果：1)用于合成载体的原料易得，合成方法简单，条件温和；2)装载的药物可以根据环境pH值进行可控释放；3)载体可以自然分解，避免了聚合物载体对土壤和水体的二次污染。附图说明图1为本专利技术复合药物载体的制备及药物负载及控制释放过程示意图。图2为本专利技术中复合药物载体DC-1酸性条件下的粒径变化图。图3为本专利技术中复合药物载体DC-1-HE释放曲线图。图4为复合物药物载体结构示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步描述，将有助于对本专利技术的理解。但并不能以此来限制本专利技术的保护范围，而本专利技术的权利范围应以权利要求书阐述的为准。本专利技术的合成示意图如附图1所示。实施例1：1)SiO2纳米粒子的合成及表面修饰在1L四口瓶中加入400mL无水乙醇，44mL蒸馏水，7.5mL25％的浓氨水配制成混合溶液，机械搅拌1h，转速500r/min。加入9mL正硅酸乙酯(TEOS),室温下以400r/min的转速搅拌反应24h。无色透明溶液粘度逐渐增大，形成透明的胶体溶液。向搅拌24h后的溶液中加入6mL甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPS)，继续搅拌24h，转速为400r/min。停止反应，离心，并用无水乙醇洗涤3次，40℃下真空干燥，得表面双键化的MPS-SiO2纳米微球。2)pH刺激响应交联剂(DMOEM)的合成在反应瓶中，将3g多聚甲醛加入到60mL甲苯中，再依次加入7.32mL甲基丙烯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种pH刺激响应型无机纳米粒子/聚合物复合药物载体，其特征为：该复合药物载体是由无机纳米粒子、功能单体、pH刺激响应的交联剂以及引发剂溶解于溶剂中，通过蒸馏沉淀聚合而得到的复合物,并对复合物进行载药和药物释放。

【技术特征摘要】
1.一种pH刺激响应型无机纳米粒子/聚合物复合药物载体，其特征为：该复合药物载体是由无机纳米粒子、功能单体、pH刺激响应的交联剂以及引发剂溶解于溶剂中，通过蒸馏沉淀聚合而得到的复合物,并对复合物进行载药和药物释放。2.根据权利要求1所述的pH刺激响应型无机纳米粒子/聚合物复合药物载体，其特征在于：所述的功能单体为带有胺基、酰胺基、羟基或羧基的强极性基团，或者酯基的弱极性基团的单烯类化合物。3.根据权利要求1所述的pH刺激响应型无机纳米粒子/聚合物复合药物载体，其特征在于：所述的pH刺激响应的交联剂为含有全缩醛或全缩酮结构的分子中的一种或几种，具体结构式分别如下：4.根据权利要求1所述的pH刺激响应型无机纳米粒子/聚合物复合药物载体，其特征在于：所述的溶剂是腈、醇、芳香烃、脂肪烃、酯或酮中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的pH刺激响应型无机纳米粒子/聚合物复合药物载体，其特征在于：所述的引发剂是过氧化物、过硫化物或偶氮化合物中的一种或几种。6.根据权利要求5所述的pH刺激响应型无机纳米粒子/聚合物复合药物载体，其特征在于：所述的引发剂优选为过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵、过氧化氢、过氧化苯...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡锋石，石鲁清，陆燕，赵琳琳，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：天津,12