一种接枝改性的树枝状介孔二氧化硅载药体系的制备方法和应用
本发明提供了一种表面接枝果胶的树枝状介孔二氧化硅负载丁香酚的载药体系的制备方法和应用，属于纳米生物农药。
背景技术：
1、在现代农业实践中，化学农药的广泛使用虽然有效控制了病虫害，但同时也带来了环境污染、农产品残留与生态平衡破坏等问题。随着绿色化学和可持续发展理念的深入人心，开发新型、高效、环境友好的农药成为行业发展的重要方向。纳米农药因其独特的尺寸效应和表面效应，为农药的高效递送和控释提供了新的策略，展现出改善农药溶解性、稳定性和生物利用度的巨大潜力。
2、然而，现有技术在实现农药分子的高效负载、靶向递送和环境响应性释放等方面仍存在局限。本发明旨在通过树枝状介孔二氧化硅（dmsn）和果胶的协同作用，开发一种新型纳米生物农药，实现丁香酚的稳定负载和控释。该纳米农药将具有提高生物活性、减少环境污染、增强农药效果等优势，为农业可持续发展提供技术支持，推动农药行业的绿色转型。
3、本发明以树枝状介孔二氧化硅（dmsn）作为纳米载体，dmsn的多孔性质为药物分子提供了大量的负载空间，而其有序的孔道结构则有助于药物分子的均匀分散和控制释放。通过表面接枝技术在dmsn的表面修饰果胶，结合果胶的生物相容性和化学活性，不仅增强了dmsn的化学稳定性，还提供了额外的活性位点。丁香酚作为一种具有抗菌和抗氧化特性的生物活性分子，其水溶性和稳定性受限于其自身的化学性质。dmsn接枝果胶后对丁香酚进行静电吸附作用形成载药纳米颗粒，使丁香酚在dmsn的介孔结构中实现均匀分散。这种结合不仅显著提高了丁香酚的水溶性和稳定性，还通过果胶的生物活性使得丁香酚在ph6.8时快速释放，增强了对青枯菌的抑菌活性，为农药的绿色转型提供了新思路。
技术实现思路
1、本发明的目的是为了解决当前丁香酚应用过程中稳定性和水溶性较差等问题，提供一种表面接枝果胶的树枝状介孔二氧化硅负载丁香酚的载药体系的制备方法和应用。
2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
3、一种树枝状介孔二氧化硅的制备方法，包括以下步骤：
4、1）将三乙胺的水溶液在60-80℃条件下搅拌30 min，溶液ph为9-12，加入溴化十六烷基三甲铵和水杨酸钠（终浓度分别为15mg/ml和6.7mg/ml），继续磁力搅拌1-3小时。
5、2）向步骤1）体系中加入溶液总体积1/5的正硅酸乙酯，反应温度为80℃下反应2-6h，11000 r/min离心10 min得到白色沉淀。
6、3）将步骤2）中的白色沉淀在马弗炉中500-550℃煅烧4-6 h，去除模板得到树枝状介孔二氧化硅。
7、本发明还提供一种在树枝状介孔二氧化硅表面接枝果胶负载丁香酚的方法，包括以下步骤：
8、（1）将果胶室温下磁力搅拌40-120 min，配置成4-8 mg/ml的溶液，等粉末全部溶解后，每200ml加各50 μl的edc和nhs活化其中的羧基。
9、（2）可选的，所述果胶，即半乳糖醛酸（干基计）≥74.0%。
10、（3）树枝状介孔二氧化硅用浓盐酸以12 -24mg:1 ml的比例混合，活化时间为20-40 min，将活化后的树枝状介孔二氧化硅加入硅烷偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷，以n,n-2甲基甲酰胺dmf为溶剂，超声10min后置于250 r/min摇床交联1 -2h后离心收集沉淀。
11、（4）将步骤（3）中改性后的树枝状介孔二氧化硅分散在磷酸缓冲液中，将步骤（1）中活化好的果胶缓慢滴入12-24 h后11000 r/min离心10min收集沉淀。
12、（5）将步骤（4）中的沉淀分散在无水乙醇中，丁香酚溶解在无水乙醇中配置成0.4-0.6 g/ml的溶液缓慢滴入，收集沉淀，经清洗后冷冻干燥后得到负载丁香酚之后的树枝状介孔二氧化硅载药体系。
13、优选的，用无水乙醇清洗负载丁香酚之后的树枝状介孔二氧化硅，以去除表面残留的游离丁香酚。
14、优选的，所述冷冻干燥包括将沉淀置于-80℃冷冻至无流动成分后再冻干12-24h。
15、本发明还提供一种上述载药体系在抗青枯菌中的应用。
16、本发明的优点及有益之处：
17、1、本发明提供了一种树枝状介孔二氧化硅的制备方法，孔径较大且孔道均一，有助于分子在材料中的扩散，提高吸附性能。小尺寸，大比表面积，为分子提供了更多的活性位点，这在吸附和药物递送等领域是非常重要的。
18、2、本发明通过强酸活化树枝状介孔二氧化硅表面的羟基，加入3-氨丙基三乙氧基硅烷引入氨基后与果胶进行酰胺反应进行表面接枝，其中的果胶具有丰富的羟基，可以与丁香酚药物形成氢键或共价键，从而增加丁香酚的负载量。
19、3、接枝果胶后的树枝状介孔二氧化硅更具有亲水性，可以改善丁香酚在水中的溶解性，增大在叶片表面的接触角，有助于提高丁香酚的生物利用度。
20、4、果胶的接枝可以在介孔硅表面形成一层包覆层，这可以控制药物的释放速率，并且可以被设计为对特定环境条件（如ph、酶活性等）敏感的选择性释放性能。
21、5、将丁香酚接枝在果胶上，可以减少药物在储存和运输过程中的挥发与降解，提高丁香酚的稳定性。
22、6、本发明提供的载药介孔二氧化硅具有良好的缓释效果，并且对青枯菌具有良好的抑菌效果。
技术特征：
1.一种接枝改性的树枝状介孔二氧化硅载药体系的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s1中十六烷基三甲基溴化铵和水杨酸钠的终浓度为15 mg/ml和6.7mg/ml。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s7中冷冻干燥包括将沉淀置于-80℃冷冻至无流动成分后再冻干12h。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所制备的树枝状介孔二氧化硅载药体系中丁香酚的载药量为32.9wt%。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法制得的树枝状介孔二氧化硅载药体系在抗青枯菌中的应用。
技术总结
本发明提供了一种接枝改性的树枝状介孔二氧化硅载药体系的制备方法和应用，属于纳米生物农药技术领域。所述载药体系包含经表面氨基改性后接枝果胶的树枝状介孔二氧化硅；所负载药物为丁香酚，制得的载药体系对青枯菌具有良好的抑菌活性。制备方法包括制备树枝状介孔二氧化硅、制备氨基改性之后接枝果胶的树枝状介孔二氧化硅、制备负载丁香酚的载药体系。本发明以树枝状介孔二氧化硅作为载体，表面改性接枝果胶后对丁香酚具有较高的吸附容量（载药量为32.9%）。本发明提供的载药体系对青枯菌具有良好的抑菌效果，并且对番茄青枯病的发病环境具有pH选择性释放性能。
技术研发人员：郭雪萍,潘晓鸿,李慧艳,崔子绮,李志浩,关雄
受保护的技术使用者：福建农林大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23