复凝聚法昆虫激素类物质微胶囊的制备及其释放行为

论文摘要

为保护农业、林业远离虫害的侵袭,同时为避免传统杀虫剂带来的一些负面影响(如环境污染、农药残留等),本文采用复凝聚法将昆虫激素微胶囊化,期望通过昆虫激素的可控释放以扰乱自然界中昆虫的正常交配行为,控制其繁殖,进而达到无毒药治虫的目的。本文分别以聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(PDMC)/阿拉伯胶(GA)以及乳清蛋白(WP)/阿拉伯胶为壁材,首先对昆虫激素最简单组分物十二醇进行了包覆,对制得的微胶囊进行了表征,对其释放行为进行了考察。以此为基础,进而对昆虫激素组分物油醇乙酸酯进行了包覆,并对制得的微胶囊及其释放行为分别进行了表征与考察。根据不同的壁材和芯材组合,本文可分为3部分内容:(1) PDMC/GA复凝聚包覆十二醇;(2) WP/GA复凝聚包覆十二醇;(3) WP/GA复凝聚包覆油醇乙酸酯。(1) PDMC/GA复凝聚包覆十二醇。对PDMC/GA复凝聚实验条件进行了考察,并在最佳条件下对十二醇进行了包覆,制备了不同壁芯比的微胶囊。用气相色谱仪对微胶囊的包覆率及载药量进行了测量,并考察了其释放行为。实验结果表明,PDMC与GA配比为1/3.22,壁材总浓度4%时复凝聚效率最高。随着壁芯比的增大,微胶囊载药量逐渐降低,芯材释放速率明显变小,但包覆率却无明显变化规律。释放曲线整体上呈现出三段的变化趋势,即前期突释期、释放平台和后期加速期。(2) WP/GA复凝聚包覆十二醇。探讨了WP/GA最佳复凝聚条件,对十二醇进行了包覆,对影响包覆的分散剂、交联剂等因素进行了考察。用气相色谱仪测量了微胶囊的包覆率及载药量,并对它们的释放行为进行了研究。实验结果表明:WP/GA最佳复凝聚条件为pH=3.5,WP/GA质量比1.5/1,壁材总浓度1%。分散剂以PVP用量3%时效果最佳。相同壁材总浓度下随壁芯比的增大,微胶囊载药量降低,包覆率提高,芯材的释放速度减小;加入交联剂对微胶囊壁材交联提高了对芯材十二醇的包覆率,减缓了芯材的释放速度;相同壁芯比时,壁材总浓度增大,芯材的释放速度增大。释放曲线变化趋势整体上也呈现出三段的变化,前15天十二醇释放速率较快,然后是65天的缓慢释放,后又略微加速。与PDMC/GA体系相比,该体系对十二醇的包覆率高出许多,其微胶囊前期突释期较短而后期缓释期较长,因此WP/GA体系比PDMC/GA体系更适宜。(3) WP/GA复凝聚包覆油醇乙酸酯。首先对昆虫激素成分之一的油醇乙酸酯进行了合成、提纯与表征,对最佳酯化条件进行了探讨。以WP/GA作为壁材,在先前确定的WP/GA最佳复凝聚实验条件基础上,对合成的油醇乙酸酯进行了包覆。考察了不同壁芯比以及不同交联剂用量时的包覆情况。对微胶囊进行了表征,对其释放行为进行了考察。实验结果表明,酯化反应制备油醇乙酸酯的最佳条件为油醇/乙酸酐摩尔比为1:1.7,25℃反应3h。包覆油醇乙酸酯时,相同壁材总浓度下随壁芯比的减小,微胶囊载药量增大,释放速率相应提高。壁芯比为3/1时,芯材包覆率最高。交联剂用量越大,芯材释放速率越慢。通过对制得微胶囊的表征,我们认为昆虫激素应当是以核壳式结构(包括一壳多核结构)的形式被包覆在了微胶囊内部。和载十二醇微胶囊的释放曲线相比,油醇乙酸酯的释放曲线并未呈现出明显的三段变化趋势,且后者的释放速度要明显慢于前者。通过对壁芯比、交联剂用量等因素的调节,实现了对被包覆芯材的可控缓释。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 昆虫信息素简介
• 1.2.1 昆虫信息素的特性
• 1.2.2 昆虫信息素的研究及其应用
• 1.2.3 合成信息素干扰灭虫法
• 1.3 微胶囊技术简介
• 1.3.1 微胶囊的定义
• 1.3.2 微胶囊技术的发展简史
• 1.3.3 微胶囊的结构与组成
• 1.3.4 微胶囊的制备
• 1.3.5 微胶囊的结构与释放机理
• 1.4 本课题的研究内容
• 1.5 本课题的创新之处
• 第二章 主要试剂与仪器
• 2.1 实验试剂
• 2.2 实验仪器
• 第三章 PDMC/GA 复凝聚法制备十二醇微胶囊及其表征
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 PDMC 的合成与分子量表征
• 3.2.2 PDMC/GA 复凝聚实验
• 3.2.2.1 复凝聚实验步骤
• 3.2.2.2 复凝聚实验条件探讨
• 3.2.3 微胶囊的制备与表征
• 3.2.3.1 十二醇微胶囊的制备
• 3.2.3.2 微胶囊微观结构的表征
• 3.2.3.3 气相色谱法测量包覆率及载药量
• 3.2.3.4 微胶囊的释放行为考察
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 PDMC 的合成与表征
• 3.3.2 复凝聚实验条件探索
• 3.3.2.1 复凝聚pH 的选择
• 3.3.2.2 壁材配比对复凝聚的影响
• 3.3.2.3 壁材浓度对复凝聚的影响
• 3.3.2.4 分散剂对复凝聚的影响
• 3.3.2.5 其它因素对复凝聚的影响
• 3.3.3 载药微胶囊的表征
• 3.3.3.1 气相色谱法测定微胶囊中十二醇含量
• 3.3.3.2 微胶囊的形态结构表征
• 3.3.3.3 载药微胶囊中十二醇的释放行为
• 第四章 WP/GA 复凝聚法制备十二醇微胶囊及其表征
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 乳清蛋白溶液的制备
• 4.2.2 WP 和GA 水溶液的带电情况及WP 等电点的测量
• 4.2.3 复凝聚实验条件探讨
• 4.2.3.1 pH 及壁材配比对复凝聚的影响
• 4.2.3.2 壁材浓度对复凝聚的影响
• 4.2.3.3 盐对复凝聚的影响
• 4.2.4 WP/GA 复凝聚包覆十二醇
• 4.2.4.1 包覆过程
• 4.2.4.2 包覆条件探讨
• 4.2.4.3 载十二醇微胶囊微观结构的表征
• 4.2.4.4 微胶囊中十二醇释放行为的研究
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 乳清蛋白和阿拉伯胶水溶液的带电情况
• 4.3.1.1 电导率法测量WP 等电点
• 4.3.1.2 透光率法测量WP 等电点
• 4.3.2 复凝聚实验条件探讨
• 4.3.2.1 pH 及壁材配比对复凝聚的影响
• 4.3.2.2 壁材总浓度对复凝聚的影响
• 4.3.2.3 盐（氯化钠）对复凝聚的影响
• 4.3.3 WP/GA 复凝聚包覆十二醇
• 4.3.3.1 分散剂种类及用量对包覆的影响
• 4.3.3.2 壁芯比对包覆实验的影响
• 4.3.3.3 交联剂对包覆实验的影响
• 4.3.3.4 微胶囊的SEM/CLSM 照片
• 4.3.4 微胶囊中十二醇释放行为的研究
• 4.3.4.1 壁芯比对释放行为的影响
• 4.3.4.2 壁材浓度对释放行为的影响
• 4.3.4.3 交联剂用量对释放行为的影响
• 4.3.4.4 对比空白释放实验
• 第五章 WP/GA 复凝聚法制备昆虫激素组分物微胶囊及其表征
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 油醇乙酸酯的制备与表征
• 5.2.1.1 油醇乙酸酯的制备
• 5.2.1.2 酯化产物的纯化
• 5.2.1.3 油醇乙酸酯的表征
• 5.2.2 油醇乙酸酯微胶囊的制备与表征
• 5.2.2.1 载药微胶囊的制备
• 5.2.2.2 微胶囊微观结构的表征
• 5.2.2.3 微胶囊包覆率、载药量的测量
• 5.2.2.4 油醇乙酸酯微胶囊释放行为的考察
• 5.2.2.5 载药微胶囊存放时效性考察
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 昆虫激素类物质的制备与表征
• 5.3.1.1 酯化反应产物的表征
• 5.3.1.2 油醇乙酸酯的酯化反应条件探讨
• 5.3.2 昆虫激素类物质微胶囊的制备与表征
• 5.3.2.1 气相色谱仪测量微胶囊的载药量及包覆率
• 5.3.2.2 微胶囊微观结构表征
• 5.3.2.3 微胶囊中昆虫激素类物质释放行为的研究
• 5.3.2.4 载药微胶囊存放时效性考察
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A：攻读硕士学位期间发表论文及申请专利目录
• 附录B：微胶囊CLSM 照片