CN109122679B - 一种药物缓释剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种药物缓释剂及其制备方法，缓释剂为纳米粒子，纳米粒子吸附有需要缓释的药物，缓释剂的制备原料包括疏水改性纤维素、植物蛋白、活化剂和偶联剂。本发明制备出具有纳米粒子结构的缓释剂，缓释剂吸附有高效低毒的疏水性农药，因缓释剂中偶联有植物蛋白，具有生物可降解性，使用时降低了农药对环境的污染；纳米粒子的载药率达到45％以上，同时，对疏水性农药有缓释作用，纳米粒子也提升了疏水性农药(例如阿维菌素、甲基毒死蜱，氟虫腈，拟除虫菊酯等)的耐光降解性能。

Description

一种药物缓释剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及药物缓释技术领域，尤其是一种药物缓释剂及其制备方法。
背景技术
中国作为一个农业大国，从古到今农业都占着不可或缺的位置。与发达国家相比，我国更多的人从事农业，因此国内农业的发展潜力也非常之大，所面临的农业问题也是首先要解决的问题。同时，我国作为世界上第二大的农业生产国，新型农药的发展必然是不可阻挡。在当今世界可持续发展的主题下，传统农药所带来的环境污染、利用率不高等不良影响始终是一道难题。如何在保证农产品的正常生长下，发展新型农药减少对环境的伤害，用更加节能环保的方式生产农药显得尤其重要。采用缓释材料对农药进行结合，能减缓农药的药效挥发，延长农药的作用时间，提升了农药的利用率从而减轻农药对环境的污染。因而如何运用缓释材料对于农药的发展有着重要的地位。
阿维菌素(AVM)是一种具有杀虫、杀螨功效的十六元大环内酯化合物[1]。天然的阿维菌素是由一组大环内酯类化合物，组成含有8个组分的十六元大环内酯类化合物，阿维菌素一般为白色晶体，常温下微溶于水，其溶解度如下表1所示。
表1阿维菌素在各溶液的溶解度
Figure BDA0001787036990000011
阿维菌素蒸气压接近200npa，熔点在150℃-155℃之间[2]。阿维菌素是通过胃毒和接触杀灭来减少害虫的数量，但阿维菌素并不能清除其卵。研究表明，阿维菌素的作用方式主要是通过害虫神经末梢释放大量氨基丁酸，促进氨基丁酸与刺激神经元细胞的结合而干扰神经生理活动。抑制节肢动物的神经传导，产生长时间、高强度的抑制效果，同时引起由谷氨酸控制的Cl-通道的开放，使正常的电动电位不能释放，神经传导受阻最终引起虫体麻痹死亡。以致昆虫因无法进食而死亡[3]。
羧甲基纤维素(CMC)是一种水溶性纤维素醚。羧甲基纤维素主要利用稻草、废棉、豆腐渣等材料制成[4]。羧甲基纤维素具有优良的水溶性和成膜性，在各个领域中广泛应用，被誉为“工业的味精”。羧甲基纤维素在常温下一般为白色粉末，是一种阴离子型纤维素醚。其无味、无腐蚀、对人体无害、不污染环境、粘结力强、无毒，在水中易溶并形成具有一定粘度的透明溶液。羧甲基纤维素具有吸湿性，吸水易膨胀。但不溶于乙醇、氯仿等有机溶剂。在室温下对光线不敏感，故在干燥环境下能长时间保存。
羧甲基纤维素为阴离子型线性高分子，主要的化学反应是原材料和碱生成碱纤维素再通过醚化反应生成。在水溶液中，CMC上羧甲基羟基上的Na+较易离解，因而其显负电荷。根据羧甲基纤维素的化学式，每一个羧甲基纤维素单分子都有三个羟基，这三个羟基被羧甲基取代的多少即为取代度。羧甲基纤维素的取代度与其乳化性、溶解性、溶解性等性能相关。羧甲基纤维素的实际取代度一般为0.4-1.5之间[5]。CMC的取代度在0.6附近时乳化性能相对较好，随着取代度的提高，其他性能相应得到改善。此外，CMC具有两个仲羟基(C2、C3)和一个伯羟基(C6)。一般情况下，仲羟基的活性小于伯羟基，但在强碱环境下，C2上的-OH由于C同位效应更显酸性，因而其比C2和C6更容易发生取代反应。
大豆蛋白(SPI)其主要成分是蛋白质，占大豆总蛋白的80％-90％[6]。大豆蛋白通过氨基酸经过脱水缩合形成肽键，从而结合成的高分子有机聚合物。其主要组成元素为C、H、O、N、P、S。制造大豆蛋白的原料主要是制油后的天然大豆所残留下来的豆粕，因为豆粕中含有大量的大豆蛋白，所以这就相当于有效环保地利用原材料来制备大豆蛋白载体。而且豆粕具有易吸收利用、防病、促生长的优点。大豆蛋白作为蛋白质的一种，其化学结构与大部分蛋白质相似，其分子式为H2N-C(R1H)-C(O)-[-NH-C(RH)-C(0)-]n-NH-C(R2H)-C(O)-OH。大豆蛋白具有形成材料的结构特性和良好的加工性能。但由于大豆蛋白分子上含有亲水基团，因而大豆蛋白有着很高的吸水率。同时，大豆蛋白分子中也包含着很多极性基团，从而形成大量的氢键，以致大豆蛋白的加工可降解材料困难。
大豆蛋白作为农药的物理包埋物时可起到保护药物不受外界环境的影响、提高药物的稳定性、药物从制剂中缓慢释放实现缓释等作用。大豆蛋白的凝胶性可与脂肪、淀粉形成一个均匀的体系，因而可通过利用蛋白质加热变性成凝胶来载药。大豆蛋白本身也具有许多优点，如生物降解、无毒、无免疫原性、病人耐受和生物利用度高等。但蛋白载药仍存在稳定性差，半衰期短，成本高的一些不足。
发明内容
基于上述问题，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种具有优良的农药缓释效果和稳定性的缓释剂。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案包括以下几个方面：
在第一个方面，本发明提供了一种药物缓释剂，所述缓释剂为纳米粒子，所述纳米粒子吸附有需要缓释的药物，所述缓释剂的制备原料包括疏水改性纤维素、植物蛋白、活化剂和偶联剂。
优选地，所述植物蛋白和疏水改性纤维素的质量比为1～2：1～2；优选地，所述活化剂和偶联剂的质量比为5：1；最优选地，所述疏水改性纤维素、植物蛋白、活化剂和偶联剂的质量比为6：3：5：1；疏水改性纤维素优选羧甲基纤维素。
优选地，所述活化剂为EDC和NHS的混合物；更优选地，所述混合物中EDC和NHS的质量比为1：2。
优选地，植物蛋白为大豆蛋白。
优选地，所述偶联剂为硅烷偶联剂；更优选地，所述偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷。
优选地，所述需要缓释的药物为疏水性农药。需要说明的是，缓释剂吸附的药物包括但不限于疏水性农药，还可以是其它的农药，或者用于疾病治疗的药物。更优选地，缓释剂呈不规则块状，粒径最大为361.49nm，载药率可达49％。优选地，所述疏水性农药为高效低毒的阿维菌素，还可以是甲基毒死蜱，氟虫腈，拟除虫菊酯等。
在第二个方面，本发明提供了一种药物缓释剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)提供植物蛋白的水溶液，加入偶联剂并搅拌均匀，得到混合溶液；
(2)将活化剂添加到步骤(1)制备的混合溶液中进行反应，反应完全后采用透析以除去溶液中的小分子，得到透析后的溶液；
(3)向所述透析后的溶液中添加疏水改性纤维素进行反应，待反应完全后加热、冻干，得到的粉末即所述药物缓释剂。
优选地，所述偶联剂为硅烷偶联剂；更优选地，所述偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷；优选地，所述植物蛋白为大豆蛋白；疏水改性纤维素优选羧甲基纤维素。
优选地，所述活化剂为EDC和NHS的混合物。
优选地，所述混合物中EDC和NHS的质量比为0.5～2.5：1～3.2，优选为1：2。
优选地，所述植物蛋白和疏水改性纤维素的质量比为0.3～2.6：0.7～4.5，优选为1：2；疏水改性纤维素优选羧甲基纤维素。
综上所述，本发明的有益效果为：
本发明以疏水改性纤维素(优选羧甲基纤维素)与植物(优选大豆)蛋白为原料，采用复合凝聚法制备出具有纳米粒子结构的缓释剂，缓释剂吸附有高效低毒的疏水性农药，因缓释剂中偶联有植物蛋白，具有生物可降解性，使用时降低了农药对环境的污染；纳米粒子的载药率达到45％以上，同时，对疏水性农药有缓释作用，纳米粒子也提升了疏水性农药(例如阿维菌素)的耐光降解性能。
附图说明
图1是CMC-SPI-乙醇溶液浓度与吸光度关系曲线图，由图1可知A＝0.038C-0.0094R＝0.999，式中x为阿维菌素溶液的质量浓度,单位为mg/mL；y为紫外吸光度值；
图2为羧甲基纤维素、大豆蛋白和各配比纤维素-大豆蛋白载药前后的FTIR曲线；
图3为标样、大豆蛋白、羧甲基纤维素/大豆蛋白载药前后的电泳图；
图4为羧甲基纤维素的TG图；
图5为羧甲基纤维素、大豆蛋白、羧甲基纤维素-大豆蛋白载药前后DSC曲线；
图6是SPI-CMC(a)，SPI-CMC与AVM混合(b)，SPI-CMC与AVM混合后加热(c)的电镜图；
图7是阿维菌素、阿维菌素/羧甲基纤维素-大豆蛋白各配比的抗紫外药物残留率的折线图；
图8是不同PH阿维菌素/羧甲基纤维素-大豆蛋白(1:2)的缓释曲线图；
图9是不同温度阿维菌素/羧甲基纤维素-大豆蛋白(1:2)的缓释曲线图；
图10是不同配比下的阿维菌素/羧甲基纤维素-大豆蛋白的缓释曲线图。
具体实施方式
农药作为农产业中不可或缺的一部分，使用农药能为农作物提供更好地使用环境，降低经济成本。但实际上国内的情况有一部分人在使用农药时施用不当或错误用药，不仅对农作物产生危害，甚至会危害到人体。长期使用单一农药也会使个别病虫产生抗药性。在除去害虫的同时，高毒性的农药也会对害虫的天敌和有益生物产生影响。生物链的积聚作用也会严重影响人体的安全。
缓释的原理是利用渗透、扩散、析出和解聚而达到目的。经过缓释剂处理的农药能一定程度上保持农药的药效，减少光解、水解、挥发。同时能改善农药的性能，方便农药的存储和运输。经过缓释剂处理的高毒农药，能降低农药的毒性，减少残留，以减少对人畜和环境的伤害。根据农药和化合物作用的方式，农药缓释剂主要分为高分子化合物和原药间物理结合的物理型缓释剂和原药与高分子化合物以化学反应结合的化学型缓释剂。缓释材料是一种在处方设计时加入，能影响物质从制剂中溶出和扩散的辅料，从而控制吸收部位的浓度而延缓吸收。
本发明中以羧甲基纤维素与大豆蛋白为原料，EDC/NHS为活化剂，3-氨丙基三乙氧基硅烷为偶联剂，制备羧甲基纤维素-大豆蛋白，以阿维菌素为模型药物，通过加热制备阿维菌素/羧甲基纤维素-大豆蛋白。采用红外光谱，聚丙烯酰胺凝胶电泳，扫描电镜，热重分析，差示扫描分析等对其结构及形貌进行表征，并研究其载药性能、缓释性能、毒力等性能。结果表明，电镜下观察到羧甲基纤维素-大豆蛋白呈不规则块状，粒径最大为361.49nm，载药率可达49％，抗紫外能力提高，pH值偏向碱性时，羧甲基纤维素-大豆蛋白的缓释性能上升，其毒力效果和原药差距很小。
其中，硅烷偶联剂是可以通过化学或物理的方式把两种不同的物质结合在一起的一种改善型助剂。由于只有硅醇单体才能与材料形成稳定的结构，而硅烷偶联剂的水解程度会影响硅醇与材料的作用。新配置的乙烯基三甲氧基硅烷水溶液中含有82％的单体，在放置出现沉淀时，单体为34％。这是由于硅醇缩聚成。低聚合度的硅氧烷，此时硅烷偶联剂失去其应用的功能。硅烷偶联剂的一般结构式为Y-R-SiX3，其中X为结合在硅原子上的水解性基团。不同的X基团影响硅烷偶联剂的偶联的水解性能。当X为烷氧基，其水解的醇为中性，稳定性较好。若X为酰氧基，则能产生起催化作用的弱酸，但稳定性较低。若X基团为卤素，则水解会产生带腐蚀性的酸。
EDC和NHS在化学实验中通常作为活化剂，两者通常联用。由于EDC本身较易吸收水分，所以使用NHS来维持EDC的活性EDC在酰胺合成中作为羧基的活化剂，也用于活化磷酸酯基团、蛋白质与核酸的交联和免疫偶连物的制取。两者通常联用以提高偶联效率。
在本发明中，EDC/NHS为活化剂，3-氨丙基三乙氧基硅烷为偶联剂，将羧甲基纤维素与大豆蛋白结合，得到抗紫外、释放率更好的羧甲基纤维素-大豆蛋白，从而降低大豆蛋白的使用成品。羧甲基纤维素-大豆蛋白运用了原材料的凝胶性，拥有缓释材料应有的特性，能在大量使用农药的过程中对环境和人体的不良影响，因而可适用于多种农药。阿维菌素是一种常用的农药，其释放后会被土壤吸附固定，从而被微生物分解，因而在环境中无累积作用。但阿维菌素的主要缺点是杀虫速度较慢，需要很多天才能杀死害虫，而且阿维菌素的原药毒性较大。本发明利用羧甲基纤维素-大豆蛋白对阿维菌素进行吸附，一方面能持续不断的释放药效，保证阿维菌素的作用时间；另一方面，使用载体包裹能有效减少阿维菌素的毒性，降低对人体和其它有益生物的危害。
本发明以羧甲基纤维素与植物(优选大豆)蛋白为原料，EDC/NHS为活化剂，3-氨丙基三乙氧基硅烷为偶联剂，制备羧甲基纤维素-大豆蛋白，以阿维菌素为模型药物，通过加热制备阿维菌素/羧甲基纤维素-大豆蛋白复合物。之后，采用红外光谱，聚丙烯酰胺凝胶电泳，扫描电镜，热重分析，差示扫描分析等对其结构及形貌进行表征，并研究其载药性能、缓释性能、抗紫外性能与毒力性能。在一些实施例中，将改性前后的阿维菌素采用抗紫外、杀虫实验作对比，研究羧甲基纤维素-大豆蛋白对阿维菌素产生的影响，并探讨不同配比下的影响；在某实施例中，将不同配比的阿维菌素/羧甲基纤维素-大豆蛋白于40％乙醇水溶液中进行缓释，观察材料的缓释效果与影响因素，以便改善缓释性能。
下面对本发明中涉及的试剂和仪器进行简要的说明。
1、实验试剂
表2试剂和原料表
Figure BDA0001787036990000071
Figure BDA0001787036990000081
2、实验仪器
表3实验仪器
Figure BDA0001787036990000082
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本发明中药物缓释剂的制备方法的一种实施例，包括如下步骤：
用电子天平称量3.0g大豆蛋白并用去离子水溶解并定容100mL，得到30mg/mL的大豆蛋白溶液，把0.5g的硅烷偶联剂滴加在大豆蛋白溶液中；将2.5g EDC(1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚氨盐酸盐)和5g NHS(N-羟基琥珀酰亚胺)添加到溶液里，用磁力搅拌器室温反应1h，透析3h，除去小分子；添加1.5g羧甲基纤维素于大豆蛋白溶液中，放置于摇床反应1天，水浴80℃加热1h，得到淡黄色溶液，然后冻干得到羧甲基纤维素-大豆蛋白粉末，即所述药物缓释剂。
实施例2
本发明中药物缓释剂的制备方法的一种实施例，包括如下步骤：
用电子天平称量1g大豆蛋白并用去离子水溶解并定容100mL，得到30mg/mL的大豆蛋白溶液，把0.1g的硅烷偶联剂滴加在大豆蛋白溶液中；将4g EDC(1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚氨盐酸盐)和1.2g NHS(N-羟基琥珀酰亚胺)添加到溶液里，用磁力搅拌器室温反应1h，透析3h，除去小分子；添加3.6g羧甲基纤维素于大豆蛋白溶液中，放置于摇床反应1天，水浴80℃加热1h，得到淡黄色溶液，然后冻干得到羧甲基纤维素-大豆蛋白粉末，即所述药物缓释剂。
实施例3
本发明中药物缓释剂的制备方法的一种实施例，包括如下步骤：
用电子天平称量4.5g大豆蛋白并用去离子水溶解并定容100mL，得到30mg/mL的大豆蛋白溶液，把0.9g的硅烷偶联剂滴加在大豆蛋白溶液中；将0.8g EDC(1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚氨盐酸盐)和2.1g NHS(N-羟基琥珀酰亚胺)添加到溶液里，用磁力搅拌器室温反应1h，透析3h，除去小分子；添加9g羧甲基纤维素于大豆蛋白溶液中，放置于摇床反应1天，水浴80℃加热1h，得到淡黄色溶液，然后冻干得到羧甲基纤维素-大豆蛋白粉末，即所述药物缓释剂。
实施例4
称量实施例1制得的羧甲基纤维素-大豆蛋白粉末0.1g，添加至90mL去离子水中，然后滴加2ml 10mg/ml阿维菌素溶液，用去离子水定容100mL，磁力搅拌下80℃加热1h，冷却至室温，得到阿维菌素/羧甲基纤维素-大豆蛋白溶液。
实施例5阿维菌素/羧甲基纤维素-大豆蛋白溶液的效果测试
测试方法：
(1)阿维菌素/羧甲基纤维素-大豆蛋白浓度与吸光度关系曲线的测定
用紫外分光光度计对实施例4的阿维菌素/羧甲基纤维素-大豆蛋白进行扫描，结果表明在245nm处有明显吸收。配置不同浓度的阿维菌素/羧甲基纤维素-大豆蛋白，并以无水乙醇作为参比液，测定其在245nm处的吸光度A，根据表4的溶液浓度与吸光度值关系，绘制阿维菌素/羧甲基纤维素-大豆蛋白浓度与吸光度关系曲线。
表4羧甲基纤维素-大豆蛋白-乙醇溶液浓度与吸光度关系
Figure BDA0001787036990000101
(2)红外光谱(FTIR)
为了观察不同比例羧甲基纤维素-大豆蛋白添加阿维菌素前后和载药后加热前后间官能团变化，这里采用傅立叶红外来进行初步研究。扫描波长为4000～450cm-1，分辨率为2cm-1，将干燥样品与溴化钾混合研磨，压片，分别对羧甲基纤维素-大豆蛋白添加阿维菌素前后和载药后加热前后进行表征。
(3)SDS-PAGE电泳分析
在玻璃板上使用胶浓度12％，浓缩胶浓度5％的配胶，上样后进行电泳，再用考马斯亮蓝进行进色脱色。将蛋白质分离，通过观察标准物质的位置判断多肽链的分子量。
(4)热重(TGA)分析
测量SPI、CMC、AVM/CMC-SPI、AVM的热分解行为。称取5～10mg样品放置于氧化铝坩埚中，测试条件为氮气速度为25mL/min，升温速率为10℃/min，升温范围为30～800℃。
(5)差示扫描量热仪(DSC)分析
使用DSC对SPI、CMC、AVM/CMC-SPI、AVM进行热分析，在氮气氛围中，升温范围-20～160℃,升温速率为10℃/min。
(6)电镜(SEM)分析
将样品放置于无水乙醇中，用超声分散后取少量液体滴于金属圆盘，室温静置干燥，喷金后直接放入显微镜观察羧甲基纤维素-大豆蛋白添加阿维菌素前后的形貌。
(7)粒径和Zeta电位分析
将样品放置于pH＝7的条件下，将样品加入样品池后直接测量观察粒径大小和电位的变化。
(8)抗紫外
将各个浓度的阿维菌素/羧甲基纤维素-大豆蛋白置于紫外灯下，于不同时间在紫外245nm波长下测吸光度，观察浓度的变化。根据公式Ri＝Ai/A0，观察时间和残留率间的关系。
(9)缓释
阿维菌素/羧甲基纤维素-大豆蛋白的缓释能力是能否应用于实际农业中的一个重要的因素。在本申请中，以阿维菌素/羧甲基纤维素-大豆蛋白的药物缓释性能即缓释效果来进行表征。
分别取5mL实施例4的阿维菌素/羧甲基纤维素-大豆蛋白到透析带中，分别加入相对应40％体积分数的乙醇溶液50mL于容量瓶中，分别标记pH＝3，pH＝5，pH＝7，pH＝9，t＝30，t＝40，再取阿维菌素/羧甲基纤维素-大豆蛋白(与实施例4相比，区别仅在于mCMC:mSPI＝2:1)和阿维菌素/羧甲基纤维素-大豆蛋白(与实施例4相比，区别仅在于mCMC:mSPI＝1:1)在PH＝7下作同样处理。在室温下进行模拟农药释放，每隔一段时间用移液管从容量瓶中取出1ml乙醇缓释溶液，置于25ml容量瓶中，用40％的乙醇水溶液定容到刻度，摇匀后在245nm波长处测定吸光光度值，同时向原体系补加1ml 40％的乙醇水溶液，让阿维菌素/羧甲基纤维素-大豆蛋白继续进行缓释。
将所测得的吸光光度值，对照阿维菌素的标准浓度曲线，得到介质中阿维菌素的浓度，据下图公式计算出累计释放量，绘出累计释放量-时间曲线，即缓释曲线。
Figure BDA0001787036990000111
(10)杀虫实验
制备梯度浓度的阿维菌素/羧甲基纤维素-大豆蛋白溶液，把2cm×2cm的菜心叶片浸泡于溶液中，10分钟后取出并自然晾干，把滤纸放置于直径为9cm的培养皿底部，并把已晾干的叶片放入其中。取10条2龄的小菜蛾于培养皿中，放置于养虫室中培养，48h后观察小菜蛾的死亡率。每组3个重复。
测试结果与分析：
1、FTIR分析
图2为羧甲基纤维素、大豆蛋白和羧甲基纤维素-大豆蛋白(mCMC:mSPI＝1:1)的FTIR图。大豆蛋白的谱线，3413cm-1处为游离的羧酸O-H伸缩振动。2800cm-1为CH2对称伸缩振动。1608cm-1处为RC＝CR’的振动。1480cm-1处为苯环上的伸缩振动。1110cm-1和1308cm-1处为C-C的伸缩振动峰。510cm-1、648cm-1、734cm-1为苯环上的C＝C伸缩振动。
羧甲基纤维素的谱线，3500cm-1处为OH-的伸缩振动峰，1700处为酯基的伸缩振动，1100cm-1为醚键伸缩振动。
为羧甲基纤维素-大豆蛋白，在1100cm-1为O-SI的特征吸收峰，说明羧甲基纤维素和大豆蛋白通过硅烷偶联剂结合在一起。
根据另外两种比例的羧甲基纤维素-大豆蛋白载药前后的吸收峰强度明显比载药前强，表明物质中基团中的相互作用显著增强。
2、SDS-PAG电泳分析
图3中从左到右为标样、大豆蛋白和羧甲基纤维素-大豆蛋白，从大豆蛋白与改性后的大豆蛋白的对比看到，羧甲基纤维素-大豆蛋白的蛋白质条位置明显比大豆蛋白的高，证明改性成功。
3、TGA热重分析
图4是羧甲基纤维素、大豆蛋白、阿维菌素/羧甲基纤维素-大豆蛋白(mCMC：mspi＝1:1)、的热重分析曲线。各样品一开始轻微的失重是由于样品中有少量水残留。羧甲基纤维素在250℃的强失重是由于其羰基和醚键的断裂。在180℃时，大豆蛋白的失重为自身的热分解所致。羧甲基纤维素-大豆蛋白均在180℃开始失重，250℃时明显失重。
4、DSC分析
图5中羧甲基纤维素、大豆蛋白、羧甲基纤维素-大豆蛋白载药前后的DSC图。从图中看出，羧甲基纤维素和大豆蛋白在该温度下无明显的熔融峰。当羧甲基纤维素-大豆蛋白配比为1:1时，载药后熔融峰明显减少，这是因为在该配比下阿维菌素和羧甲基纤维素-大豆蛋白结合的更为紧密，使熔点降低。而当羧甲基纤维素-大豆蛋白配比为2:1时，载药后在60℃左右出现较大的熔融峰。
5、SEM分析
如图6所示，对比图中a：羧甲基纤维素-大豆蛋白的SEM图和b：阿维菌素/羧甲基纤维素-大豆蛋白的SEM图，经过两个SEM图进行对比发现经过修饰后，羧甲基纤维素-大豆蛋白之间的距离减少，呈不规则块状，可以确定是羧甲基纤维素-大豆蛋白在阿维菌素上进行了改性。在加热后如c所示，阿维菌素/羧甲基纤维素-大豆蛋白的分散性明显增强。由此可见改性后的阿维菌素在一定温度下流动性会更好。
6、粒径和Zeta电位分析
由表5可看出，随着羧甲基纤维素-大豆蛋白中大豆蛋白比例的上升，其粒径逐渐增大。从电位的比较中可看出，随着大豆蛋白比例的上升，其电位也逐渐增大，当这是由于大豆蛋白由氨基酸组成的，还有一个羧基和一个氨基，解离后带负电荷，随着大豆蛋白的比例增高，其所带的负电荷增强。由此可知，羧甲基纤维素:大豆蛋白(mCMC:mSPI＝1:2)的改性效果会更明显。
表5阿维菌素/羧甲基纤维素-大豆蛋白粒径和电位图
Figure BDA0001787036990000131
7、阿维菌素/羧甲基纤维素-大豆蛋白对阿维菌素的载药率
由表6看出，当AVM/CMC-SPI的浓度降低时，CMC-SPI对AVM的载药率从33.12％上升到41.89％。结果表明，在一定的AVM/CMC-SPI的浓度范围内，载药率随浓度的降低而增加。
表6 AVM/CMC-SPI载药率
Figure BDA0001787036990000132
Figure BDA0001787036990000141
8、抗紫外分析
由图7可知，阿维菌素抗紫外的能力远远低于改性后的阿维菌素，当羧甲基纤维素-大豆蛋白(mCMC:mSPI＝2:1)时，虽然抗紫外的能力比原药提升较大，但也明显比其他两个配比的差，而羧甲基纤维素-大豆蛋白(mCMC:mSPI＝1:2)和羧甲基纤维素-大豆蛋白(mCMC:mSPI＝1:1)两种配比下差距不大，原因是由于大豆蛋白的浓度提升时，其中的苯环结构可以吸收紫外，从而减轻紫外对化学结构的破坏，但在大豆蛋白达到一定浓度时，这种能力不再上升。综上所诉，羧甲基纤维素-大豆蛋白已对阿维菌素进行了改性，且当羧甲基纤维素-大豆蛋白(mCMC:mSPI＝1:2)和羧甲基纤维素-大豆蛋白(mCMC:mSPI＝1:1)时，效果更好。
9、缓释分析
图8是以阿维菌素/羧甲基纤维素-大豆蛋白(mCMC:mSPI＝1:2)为样品，为别取pH＝3、pH＝5、pH＝7、pH＝9为测试。总的来说，pH＝9>pH＝7>pH＝5>pH＝3。pH越大，其碱性越大，即溶液中Na+的浓度越大，其平衡会倾向形成羧甲基纤维素-大豆蛋白。pH由3.0到9.0时，随着时间的增大，载药羧甲基纤维素-大豆蛋白的缓释率都有所上升。
从图9中可看到，30℃和40℃下的阿维菌素/羧甲基纤维素-大豆蛋白最终释放率相同，当在40℃时，释放所用的时间明显少于30℃。这是由于温度上升，提高了分子的动能，使释放速率加大，造成缓释性能有所下降。
由图10中可知，阿维菌素/羧甲基纤维素-大豆蛋白的释放率依次为1:1>2:1>1:2；但羧甲基纤维素和大豆蛋白的质量比为1:1时，释放到最大值的速率较大；而羧甲基纤维素和大豆蛋白的质量比为2:1时，羧甲基纤维素-大豆蛋白的缓释性能明显更好，因为从图10中可知，140h后，AVM的累积缓释率仍在上升，而羧甲基纤维素和大豆蛋白的质量比为1:1和1：2时，AVM在50h后的累积缓释率就基本没有变化。
10、模型拟合
由缓释实验中不同pH所制成的模型如下表7所示。由表7可知，在零级动力学方程和一级动力学方程中，拟合优度R2不是太好，而在Higuchi方程和Korsmeyer-Peppas方程中的拟合优度R2相对较好。因而，在pH＝3时阿维菌素/羧甲基纤维素-大豆蛋白的释放机理主要为药物扩散和骨架溶蚀相互作用，pH＝9时，为Fick扩散。
表7 pH模型拟合表
Figure BDA0001787036990000151
11、杀虫实验分析
下表8和9中可看出阿维菌素原药和羧甲基纤维素-大豆蛋白载药后，原药的致死中浓度95％置信限为45.12～105.16mg/L，羧甲基纤维素-大豆蛋白载药后的致死中浓度95％置信限为61.78～173.94mg/L。通过两个置信限可以看出，羧甲基纤维素-大豆蛋白载药后置信限略有上升，但不明显，证明差异不显著。
表8毒理测定原始计算数据
Figure BDA0001787036990000161
表9毒力测定计算结果
Figure BDA0001787036990000162
结论：
(1)本发明成功制备出羧甲基纤维素-大豆蛋白凝胶载体，并借助红外光谱、热重分析、差热扫描、抗紫外等等途径对其进行了表征分析。
(2)通过对紫外抗性的检测，经羧甲基纤维素-大豆蛋白处理过的阿维菌素，其对紫外的抗性显著高于原药。
(3)不同PH的羧甲基纤维素-大豆蛋白缓释中，PH偏向碱性时释放率较大；实验中PH＝9时其缓释性能最好。
(4)不同温度的羧甲基纤维素-大豆蛋白缓释中，随着温度的上升，阿维菌素的分子越容易向外扩散，因而在30℃时其缓释性能会更好。
(5)不同配比的羧甲基纤维素-大豆蛋白缓释中，羧甲基纤维素和大豆蛋白的质量比为1:1和1:2时，其药物释放速率明显更高，在2:1时其缓释能力最好。
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最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (5)

1.一种药物缓释剂，其特征在于，所述缓释剂为纳米粒子，所述纳米粒子吸附有需要缓释的药物，所述需要缓释的药物为疏水性农药，所述缓释剂的制备原料包括疏水改性纤维素、植物蛋白、活化剂和偶联剂；所述活化剂为EDC和NHS的混合物；植物蛋白为大豆蛋白，偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷，疏水改性纤维素为羧甲基纤维素；
所述大豆蛋白和疏水改性纤维素的质量比为0.3~2.6：0.7~4.5；
所述混合物中EDC和NHS的质量比为0.5~2.5：1~3.2。
2.根据权利要求1所述的缓释剂，其特征在于，所述植物蛋白为大豆蛋白，大豆蛋白和疏水改性纤维素的质量比为1~2：1~2。
3.根据权利要求1所述的缓释剂，其特征在于，所述需要缓释的药物为疏水性农药，所述疏水性农药为阿维菌素、甲基毒死蜱、氟虫腈或拟除虫菊酯。
4.一种药物缓释剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）提供植物蛋白的水溶液，加入偶联剂并搅拌均匀，得到混合溶液；植物蛋白为大豆蛋白，偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷；
（2）将活化剂添加到步骤（1）制备的混合溶液中进行反应，反应完全后采用透析以除去溶液中的小分子，得到透析后的溶液；所述活化剂为EDC和NHS的混合物；所述混合物中EDC和NHS的质量比为0.5~2.5：1~3.2；
（3）向所述透析后的溶液中添加疏水改性纤维素进行反应，待反应完全后加热、冻干，得到的粉末即所述药物缓释剂，疏水改性纤维素为羧甲基纤维素；所述大豆蛋白和疏水改性纤维素的质量比为0.3~2.6：0.7~4.5。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述大豆蛋白和疏水改性纤维素的质量比为1~2：1~2。
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