羧甲基壳聚糖植物油基衍生物、含有该衍生物的纳米载药胶束及其制备方法技术

本发明专利技术属于高分子材料技术领域，具体涉及一种羧甲基壳聚糖植物油基衍生物、含有该衍生物的纳米载药胶束及其制备方法。羧甲基壳聚糖植物油基衍生物，其分子式如式(I)所示。本发明专利技术的羧甲基壳聚糖植物油基衍生物作为载药胶束外壳时，其采用的羧甲基壳聚糖和植物油具有可生物降解、可再生、绿色环保等优点，并且对植物具有生长调节的作用，同时具有生物杀虫和除草双重属性，另外由于羧甲基壳聚糖上接枝的亲水性物质为氮含量比较高的化合物二胺类化合物，因此该衍生物作为载药胶束时还具有药肥一体化的性能。

Carboxymethyl chitosan vegetable oil derivatives, nano drug loaded micelles containing the derivatives and their preparation methods

【技术实现步骤摘要】
羧甲基壳聚糖植物油基衍生物、含有该衍生物的纳米载药胶束及其制备方法
本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种羧甲基壳聚糖植物油基衍生物、含有该衍生物的纳米载药胶束及其制备方法。
技术介绍
羧甲基壳聚糖有三种类型：氧位羧甲基化的壳聚糖(O-羧甲基壳聚糖，OCMCS)、氮位羧甲基化的壳聚糖以及氧位和氮位均羧甲基化的壳聚糖；其中，OCMCS在任何pH条件下都具有良好的水溶性，且具有低毒、生物相容性好、可降解等特性，对其进行疏水改性得到两亲性聚合物，可改变其理化性质，増溶疏水性药物分子、改善药物稳定性，提高药物的生物利用度；而OCMCS分子结构较壳聚糖引入新的羧甲基官能团，加上-OH和-NH2，使其具备足够多的具有反应活性的官能团。现有技术中，李世奎等(两亲性氟乐灵/羧甲基壳聚糖载药纳米粒子的制备及缓释性能[J].农药,2018,57(8):564-567)对O-羧甲基壳聚糖进行改性制备了一种新型两亲性氟乐灵/八氢视黄酸-羧甲基壳聚糖聚合物，又如专利CN101519475A公开了一种羧甲基壳聚糖接枝蓖麻油酸共聚物的结构，王银松等(新型壳聚糖基自组装纳米胶束紫杉醇药物释放载体[J].高等学校化学学报,2008,29(5):1065-1069)也公开了一种两亲性壳聚糖衍生物N胆甾醇琥珀酰基-O羧甲基壳聚糖。上述现有技术均是对OCMCS疏水方面的改性，改性位点均只在氮位上且引入了不同疏水性分子以使得改性后的聚合物作为某一种制剂的载体，而实际应用时农药单剂会随着病虫害抗药性的增强导致防治效果降低，因此现有农药会以复配使用克服单剂的问题，但是现有的农药载体难以解决农药复配使用时的包载问题；而且上述现有农药载体在包埋农药原药形成载药胶束后，湿润性还有待提高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种羧甲基壳聚糖植物油基衍生物、含有该衍生物的载药胶束及其制备方法，以解决上述问题中的一种或几种。根据本专利技术的一个方面，提供了一种羧甲基壳聚糖植物油基衍生物，该衍生物是由羧甲基壳聚糖、植物油、二胺类化合物、硫醇经过一系列反应而制备得到的两亲性羧甲基壳聚糖植物油基衍生物，该衍生物分子式如式(I)所示：其中，n为≥1的自然数；k＝0或1，t＝0或1，m＝0、1或2，3≤p≤7，k+t+m+p＝7；R1为-CO-，-C6H4-、-CH2-CH2-；R2为C1～C4直链或支链烷烃基。由此，本专利技术的两亲性羧甲基壳聚糖植物油基衍生物作为载药胶束外壳时，其采用的羧甲基壳聚糖和植物油具有可生物降解、可再生、绿色环保等优点，并且对植物具有生长调节的作用，同时具有生物杀虫和除草双重属性，另外由于羧甲基壳聚糖上接枝的亲水性物质为氮含量比较高的化合物二胺类化合物，因此该衍生物作为载药胶束时还具有药肥一体化的性能。此外，选择二胺类化合物作为亲水性基团，一方面是由于羧甲基壳聚糖结构上具有羧基，羧基可以和含有氨基的化合物进行缩合反应，直接将高氮含量的化合物接枝于羧甲基壳聚糖上，防止游离的含氮化合物随雨水流失，从而可以提高氮元素的利用率和持效期；另一方面，二胺类化合物本身可以作为农药助剂的组成部分，增强农药的润湿性，增加农药雾滴在叶表面的扩展面积，提高农药的利用率。在一些实施方式中，羧甲基壳聚糖植物油基衍生物的亲水基团接枝率为15～20％，疏水基团接枝率为15～20％。由此，便于亲水基团向外形成外壳、疏水基团向内形成内核，使得该衍生物能形成核-壳结构的聚合物胶束。根据本专利技术的另一个方面，提供了羧甲基壳聚糖植物油基衍生物的制备方法，具体步骤如下：(1)将溶有活化剂、缩合剂的植物油酸溶液滴加到羧甲基壳聚糖乙酸水溶液中反应，反应完成后加入二胺类化合物，继续反应，之后将反应所得混合液冷却到室温，最后将混合液在室温下透析，透析后的液体经冷冻干燥即得羧甲基壳聚糖植物油基共聚物(如式(Ⅲ)所示)；(2)将步骤(1)所得羧甲基壳聚糖植物油基共聚物与硫醇、光引发剂混合，而后的在UV光照射下反应，即得羧甲基壳聚糖植物油基衍生物(如式(I)所示)。本专利技术所公开的农药缓释包膜材料是先通过酰基化反应将植物油疏水性脂肪长链和二胺类化合物亲水性基团接枝到羧甲基壳聚糖分子链的侧基上，然后通过紫外光引发光点击反应制备得到，该制备方法操作简单，产率高，无需高温高压设备即可实现。而且，在制备过程中，本专利技术选择的亲水基团为二胺类化合物，其氨基可以与羧甲基壳聚糖的羧基进行接枝反应，同时该类化合物可以为农作物的生长提供氮源，促进作物生长，具有药肥一体化的优势；采用羧甲基壳聚糖，其水溶性比较好，且具备氨基和羧基两个反应位点，可以接枝具有不同性能的化合物，使得植物油、二胺类化合物更好地接枝到羧甲基壳聚糖上。在一些实施方式中，步骤(1)中溶有活化剂、缩合剂的植物油酸溶液滴加到羧甲基壳聚糖水溶液后在60～80℃下反应5～8h，加入二胺类化合后反应5～8h，然后持续搅拌8～12h后在室温条件下用水透析2～3天。在一些实施方式中，步骤(1)中透析时所采用的透析袋截留分子量为2000-15000。由此，以除去未反应的原料，另外透析时透析袋的截留分子量应小于参与反应的羧甲基壳聚糖的分子量。在一些实施方式中，植物油酸通过如下方法制得：植物油在甲醇与水的混合溶剂中进行皂化反应，溶剂比V甲醇:V水为2:1～3:1，物料比n植物油:nKOH为1:3～1:4，在70～80℃下皂化反应1～3h，经过滤、减压蒸馏、重结晶，得到植物油酸。在一些实施方式中，植物油为桐油、蓖麻油、亚麻油、大豆油、花生油中的至少一种。在一些实施方式中，活化剂为1-羟基-苯并三唑(HOBT)、苯并三氮唑-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸盐(HBTU)、O-苯并三氮唑-N,N,N',N'-四甲基脲四氟硼酸(TBTU)中的至少一种，活化剂的用量为羧甲基壳聚糖乙酸水溶液总质量的1％～2％。在一些实施方式中，缩合剂优选为1-(3-二甲胺基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)、二环己基碳二亚胺(DCC)、二异丙基碳二亚胺(DIC)中的至少一种，缩合剂的用量为羧甲基壳聚糖乙酸水溶液总质量的1％～2％。在一些实施方式中，羧甲基壳聚糖水溶液浓度为2.0～5.0mg/mL。在一些实施方式中，二胺类化合物为尿素、邻苯二胺、间苯二胺、乙二胺的至少一种，二胺类化合物与羧甲基壳聚糖的摩尔比为1:1～2:1。由此，采用分子量小、水溶性好的二胺类化合物，不仅利于接枝于羧甲基壳聚糖上，还可以作为农药助剂以及植物生长调节剂。在一些实施方式中，羧甲基壳聚糖的粘均分子量为3.0×103～2.5×105、脱乙酰度≥90％。在一些实施方式中，硫醇为市面上常售硫醇，如2-巯基乙醇、3-巯基-1-丙醇、2,3-二巯基丙醇、1-巯基-2-丙醇、2-巯基-3-丙醇、6-巯基己-1-醇、3-巯基-2-丁醇、11-巯基-1-十一醇中的至少一种。在一些实施方式中，光引发剂为市面上常售的自由基光引发剂或阳离子光引发剂，具体地：自由基光引发剂可以为2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮(商品名为1173)、1-羟基环己基苯基甲酮(商品名为184)、2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮(商品名为907)、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦(商品名为TPO)、2,4,6-三甲基苯甲本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.羧甲基壳聚糖植物油基衍生物，其特征在于，分子式如式(I)所示：

【技术特征摘要】
1.羧甲基壳聚糖植物油基衍生物，其特征在于，分子式如式(I)所示：其中，n为≥1的自然数；k＝0或1，t＝0或1，m＝0、1或2，3≤p≤7，k+t+m+p＝7；R1为-CO-，-C6H4-、-CH2-CH2-；R2为C1～C4直链或支链烷烃基。2.权利要求1所述的羧甲基壳聚糖植物油基衍生物的制备方法，其特征在于，步骤如下：(1)将溶有活化剂、缩合剂的植物油酸溶液滴加到羧甲基壳聚糖乙酸水溶液中反应，反应完成后加入二胺类化合物，继续反应，之后将反应所得混合液冷却到室温，最后将混合液在室温下透析，透析后的液体经冷冻干燥即得羧甲基壳聚糖植物油基共聚物；(2)将步骤(1)所得羧甲基壳聚糖植物油基共聚物与硫醇、光引发剂混合，而后在UV光照射下反应，即得羧甲基壳聚糖植物油基衍生物。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述活化剂为1-羟基-苯并三唑、苯并三氮唑-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸盐和O-苯并三氮唑-N,N,N',N'-四甲基脲四氟硼酸中的至少一种，活化剂的用量为羧甲基壳聚糖乙酸水溶液总质量的1％～2％。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述缩合剂为1-(3-二甲胺基丙基)-3-乙基碳二亚胺、二环己基碳二亚胺和二异丙基碳二亚胺中的至少一种，缩合剂的用量为羧甲基壳聚糖乙酸水溶液总质量的1％～2％。5.根据权利要求2-4中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述羧甲基壳聚糖乙酸水溶液浓度为2.0～5.0mg/m...

【专利技术属性】
技术研发人员：周闯，张利，李普旺，杨子明，焦静，何祖宇，王超，杨艳，刘运浩，
申请(专利权)人：中国热带农业科学院农产品加工研究所，
类型：发明
国别省市：广东,44