歐敏華，張永德，羅學(xué)剛，張思月，喬丹

（西南科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，生物質(zhì)材料教育部工程研究中心，四川 綿陽 621010）

靜電自組裝殼聚糖載藥空心微膠囊的制備及釋放性能

歐敏華，張永德，羅學(xué)剛，張思月，喬丹

（西南科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，生物質(zhì)材料教育部工程研究中心，四川 綿陽 621010）

采用目前材料領(lǐng)域新型的自組裝模板法制備了殼聚糖空心微膠囊。首先使用分散聚合的方法合成了粒徑均一的聚苯乙烯微球，粒徑范圍在1～2μm。然后用H2SO4將聚苯乙烯表面功能化為磺化聚苯乙烯，并以之為模板，將殼聚糖靜電組裝于其表面，經(jīng)戊二醛交聯(lián)后用四氫呋喃溶解模板，成功制備出生物相容和可降解的交聯(lián)殼聚糖空心微膠囊。研究采用凝膠滲透色譜和納米粒度儀測試合成聚苯乙烯微球的分子量、粒徑及粒度分布等性能；利用Zeta電位儀、掃描電鏡、透射電鏡和熱重分析儀對核-殼結(jié)構(gòu)與空心微膠囊的特性進行表征。以吡蟲啉為模型藥物，通過吸附與滲透的方式負(fù)載到殼聚糖交聯(lián)空心微膠囊，在甲醇下進行緩釋實驗。傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜儀的表征證明氫鍵力在殼聚糖對吡蟲啉的負(fù)載起到了重要作用。釋放實驗的結(jié)果表明，殼聚糖空心微膠囊對吡蟲啉的載藥量達(dá)到31.78%，前期出現(xiàn)的釋放量達(dá)56.63%，釋放實驗后期能保持一定的緩慢釋放量，表明殼聚糖空心微膠囊的載藥部位主要在其表面與內(nèi)部，而進入微膠囊內(nèi)部的藥物則需要在交聯(lián)殼聚糖降解后緩慢釋出，達(dá)到所期望的緩釋效果。

靜電自組裝；粒度分布；殼聚糖；聚電解質(zhì)；微膠囊；滲透；吡蟲啉

作為一種新型載藥微球制備技術(shù)，層層自組裝技術(shù)（Layer-by-Layer assembly technique）是一種利用高分子化合物間的作用力自發(fā)的沉積成膜的技術(shù)，其中，研究最多的是靜電自組裝。由于層層自組裝微膠囊的過程中，對微膠囊的尺寸、膜厚、組成、滲透性和機械強度具有可控的特點，采用靜電自組裝載藥微膠囊在醫(yī)藥、化工、化妝品及環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛[1-2]。模板法的靜電組裝是以帶一定電荷的微球為模板，然后將兩種帶相反電荷的聚電解質(zhì)逐層沉積于模板之上，得到目標(biāo)多層核-殼結(jié)構(gòu)的微球，最后去除模板微球以獲得所需要的空心結(jié)構(gòu)的微膠囊。以聚電解質(zhì)多糖作為載體的載藥微膠囊具備pH響應(yīng)特性，呈現(xiàn)出優(yōu)異的控/緩釋特性。由多糖制備藥物載體的方法除了優(yōu)點盡顯的層層（LbL）組裝法[3],還有聚電解質(zhì)離子凝膠化法[4]、復(fù)合凝聚 法[5]、乳化法[6]、溶劑揮發(fā)法[7]和噴霧干燥法[8]等。使用這些方法制備的載藥微膠囊的載藥量一般在10%～30%。在多糖家族中，殼聚糖（CS）是一種由氨基葡萄糖和N-乙?；咸烟蔷€性共聚而成的天然堿性多糖[9]，溶解于有機酸溶液后，形成帶正電荷的聚電解質(zhì)，經(jīng)交聯(lián)得到具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的水凝膠，具備優(yōu)異的可塑性與生物相容性，因而被廣泛地應(yīng)用于醫(yī)藥領(lǐng)域。對殼聚糖載藥微膠囊的研究逐漸從微米到向納米尺度開展，研究者們大多通過將殼聚糖改性成具有水溶性的殼聚糖衍生物，然后自組裝成納米級別的微膠囊[10-11],納米級的微膠囊載體具備優(yōu)秀的靶向性和緩釋性，將是殼聚糖載藥微膠囊研究的重要趨勢。

自1974年，Penwalt公司研制出的甲基對硫磷（Penncap M）農(nóng)藥微膠囊商品化以來，農(nóng)藥微膠囊化也逐步成為了重要的研究課題[12-14]。在保證農(nóng)作物的高產(chǎn)出與生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)綠色發(fā)展前提下，農(nóng)藥微膠囊化有助于農(nóng)藥的低毒化。吡蟲啉[1-(6-氯-3-吡啶甲基)-N-硝基咪唑烷-2-亞基胺]作為使用范圍最廣的農(nóng)藥殺蟲劑之一，是一種作用于昆蟲神經(jīng)系統(tǒng)的氯代煙堿類化合物，對多種吸采式害蟲具有高效毒性[15]。但與此同時，吡蟲啉對有益的昆蟲也會造成危害。研究表明，蜜蜂在接觸或口服吡蟲啉后，會迅速出現(xiàn)如運動不協(xié)調(diào)問題和顫抖、翻滾等神經(jīng)癥狀，亞致死量的吡蟲啉就足以影響蜜蜂的覓食行為[16-17]。而且，過量的農(nóng)藥通過殘留于植物、土壤，最終會威脅生態(tài)環(huán)境的平衡。農(nóng)藥的微膠囊化大多在制備過程中完成負(fù)載，這種方法的好處在于能達(dá)到較高的載藥量和包封率，但制備過程復(fù)雜，且得到的載藥微膠囊容易團聚，后處理難度較大。因此，研究一種簡單的農(nóng)藥微膠囊化方法能夠改善農(nóng)藥的開發(fā)與使用現(xiàn)狀，從而促進人與自然的和諧發(fā)展。本文先制備交聯(lián)殼聚糖空心微膠囊，再以吡蟲啉作為模型藥物，然后使其通過吸附與滲透的方式進入殼聚糖微膠囊中。本研究探究了交聯(lián)殼聚糖微膠囊對吡蟲啉的負(fù)載的可行性，從而揭示了其中的載藥機理，為交聯(lián)殼聚糖空心微膠囊在載藥領(lǐng)域的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 實驗部分

1.1 實驗材料

苯乙烯（NaOH去除阻聚劑并減壓蒸餾精制）、偶氮二異丁腈（重結(jié)晶精制）、聚乙烯吡咯烷酮、無水乙醇、硫酸（95%～98%）、甲醇、殼聚糖、戊二醛（50%）、冰乙酸、四氫呋喃均購于成都市科龍化工試劑廠。吡蟲啉（97%TC，山東中農(nóng)聯(lián)合生物科技有限公司）、吡蟲啉分析標(biāo)準(zhǔn)品（98.5%，阿拉?。⑷ルx子水。

1.2 測試儀器與方法

Zeta電位儀（Zeta Plus，美國Brookhaven）；鎢燈絲掃描顯微鏡（SEM，EVO 18，德國Carl Zeiss）；紅外吸收光譜儀（FTIR，spectrum one，美國PE）：溴化鉀壓片制樣，在400～4000cm–1的圖譜范圍下進行掃描；凝膠滲透色譜儀（GPC，1200 series，美國Agilent）：以聚苯乙烯為標(biāo)樣，流動相為THF，流動速率為1.0mL/min，室溫下測試；納米粒度分析儀（90Plus，美國Brookhaven）；超高分辨場發(fā)射透射電子顯微鏡（TEM，Libra200，德國Carl Zeiss）：觀察滴在銅網(wǎng)上的樣品，工作電壓為200kV；熱重分析儀（TG，TGAQ500，美國TA）；紫外分光光度計（UV-3900，日本日立）。

1.3 實驗步驟

從制備PS微球的單體（苯乙烯）出發(fā)，通過分散聚合合成粒徑1～2μm的聚苯乙烯（PS）微球，再用濃H2SO4表面功能化，以帶負(fù)電荷的陰離子聚電解質(zhì)微球磺化聚苯乙烯（SPS）為微膠囊的模板，與帶正電荷的殼聚糖進行靜電自組裝，通過戊二醛交聯(lián)，制備出單層的交聯(lián)殼聚糖空心微膠囊，將吡蟲啉負(fù)載于其上，制備路線如圖1所示。研究中對空心微膠囊載藥前后的關(guān)鍵制備過程進行了形貌和結(jié)構(gòu)表征，并進行了載藥微膠囊在甲醇下的釋放實驗。

圖1 殼聚糖空心微囊負(fù)載吡蟲啉的制備過程

1.3.1 PS微球的分散聚合及其磺酸化

將聚乙烯吡咯烷酮溶解于裝有無水乙醇的三口燒瓶（帶有冷凝管、進氣口和溫度計）中，磁力攪拌30 min，偶氮二異丁腈溶解于苯乙烯后，加入分散好的聚乙烯吡咯烷酮-乙醇溶液中，磁力攪拌下逐步調(diào)節(jié)油浴鍋溫度，將反應(yīng)溫度調(diào)至65～70℃，通入高純氬氣約30min，開始反應(yīng)。8h后，反應(yīng)結(jié)束，待溫度降至室溫，將所得乳白色液體離心后，無水乙醇洗滌三次，40℃下真空干燥24h，得到干燥的白色PS粉末。

取適量上述PS粉末至單口燒瓶中，緩慢加入60mL硫酸，超聲分散20min后，磁力攪拌下在40℃的油浴鍋中反應(yīng)18h，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫，無水乙醇中稀釋，離心，無水乙醇洗滌3次，40℃下真空干燥24h，得到干燥的淡黃色SPS粉末。

1.3.2 核-殼結(jié)構(gòu)的SPS-CS微球的靜電自組裝

取適量SPS粉末分散于50mL去離子水中，超聲分散20min，得到SPS懸浮液；將殼聚糖加入40mL乙酸溶液中（2%，體積比）磁力攪拌下溶解后，加入SPS懸浮液，室溫下攪拌12h。離心，去除多余殼聚糖，再用去離子水洗滌3次，然后均勻分散在50mL去離子水中，攪拌下加入0.15mL戊二醛，40℃下反應(yīng)24h，冷卻后用去離子水洗滌3次，得到核-殼結(jié)構(gòu)的SPS-殼聚糖微球，最后分散在10mL的去離子水中，備用。

1.3.3 殼聚糖空心微膠囊的制備

室溫下，取過量THF于以上SPS-殼聚糖微球的水分散液中，振蕩12h，離心，用THF洗滌3次，再用去離子水洗滌，得到單層的交聯(lián)殼聚糖空心微膠囊，冷凍干燥24h。

1.3.4 負(fù)載農(nóng)藥吡蟲啉殼聚糖微膠囊的制備

稱取一定量的吡蟲啉，溶解于20mL甲醇中，超聲10min，然取適量殼聚糖空心微膠囊分散在5mL的甲醇中，加入吡蟲啉的甲醇溶液中，室溫下慢速攪拌72h，隨后離心，去除上清液，去離子水洗滌一次，冷凍干燥48h，得到干燥的殼聚糖-吡蟲啉微膠囊。

1.3.5 殼聚糖-吡蟲啉微膠囊的釋放實驗

將殼聚糖-吡蟲啉微膠囊懸浮于盛放于錐形瓶的100mL甲醇中，釋放實驗將在恒溫振蕩器中進行，溫度設(shè)為25℃。選取適當(dāng)?shù)臅r間間隔，將5mL懸浮液在13000r/min下離心5min，取適量上清液測量257nm下的吸光度，下層液則重新投回進行釋放實驗的錐形瓶中，如此循環(huán)數(shù)次，直到釋放實驗完成。

2 結(jié)果與討論

2.1 模板PS與SPS的表征

PS分子量的大小影響到微球尺寸，試驗采用GPC測定PS的分子量，有助于定量化PS微球的尺寸。PS的重均分子量（Mw）為3.8萬，分散聚合的PS在無水乙醇分散下，經(jīng)粒度表征得到的結(jié)果顯示，平均粒徑為1152nm，粒徑的多分散系數(shù)（PDI）為0.249，說明所合成的PS微球黏連少，分散均勻，粒徑均一。濃H2SO4功能化PS后的SPS在相同條件下表征結(jié)果表明，平均粒徑減小至1032nm，PDI也降低為0.039，顯示出更好的微球分散性與均一性。這里，功能化后的PS粒徑比功能化前的粒徑小，其中的原因與PS磺酸化后表面電荷與親水性能發(fā)生變化有關(guān)[18]，與未磺化的PS微球相比，SPS微球表面帶負(fù)電荷，相互之間形成了排斥力，同時，SPS中磺酸根具備較強的親水性，PS為帶長鏈的高分子，于是便賦予了SPS微球相應(yīng)的兩親性[19]，使得SPS的表面張力降低，從而使測量的SPS的粒徑的減小。

SPS的Zeta電位的表征結(jié)果顯示其在水中的Zeta電位值為(–57.37±5)mV，說明SPS的懸浮液較穩(wěn)定，且所帶電荷為負(fù)，采用靜電自組裝的方式進行組裝試驗的方法可行。

形貌表征如圖2(a)所示，SEM下觀察到尺寸均勻，分散性良好的光滑PS微球，其尺寸也與前述粒徑測試的結(jié)果吻合。濃H2SO4磺化后的PS，如圖2(b)，在SEM下呈現(xiàn)出一定的變化，變成了含有樹莓狀凸起（如圖黑色箭頭所示）的微球，得到了尺寸相對均一的分散SPS微球。

圖2 微球的SEM照片[(b)中黑色箭頭所指為PS微球被磺化后的樹莓狀突起]

2.2 殼聚糖空心微膠囊的表征及其載藥性能

2.2.1 Zeta電位

SPS與殼聚糖靜電組裝后，Zeta電位開始翻轉(zhuǎn)，在殼聚糖未交聯(lián)前，其電位由原來的–57.37mV轉(zhuǎn)變?yōu)?9.20mV，說明該靜電組裝過程成功進行。進一步研究發(fā)現(xiàn)，通過戊二醛交聯(lián)后，所測得Zeta電位升高為35.34mV。戊二醛與殼聚糖的交聯(lián)作用發(fā)生在殼聚糖的伯胺（—NH2）上，醛基（—CHO）與伯胺發(fā)生加成反應(yīng)，形成Schiff堿[20]，雖然使質(zhì)子化的氨基有所減少，但由于氨基含量很少，形成Schiff堿后，其并不足以使Zeta電位絕對值出現(xiàn)較大改變。而由于交聯(lián)前后的兩個核-殼結(jié)構(gòu)溶液均分散于相同體積的pH 5.0緩沖溶液中，于是，體系Zeta電位的絕對值越大，粒子間相互斥力越大，溶液越穩(wěn)定，也就是說，交聯(lián)前的核-殼結(jié)構(gòu)溶液不如交聯(lián)后核-殼結(jié)構(gòu)溶液穩(wěn)定。

2.2.2 形貌表征

靜電組裝的核-殼結(jié)構(gòu)如圖3(a)所示，與圖2(b)相比，包裹上一層殼聚糖的SPS由原來的樹莓狀表面的微球變成了光滑球體，進一步證明了靜電組裝的完成。將該核-殼結(jié)構(gòu)微球加入過量的THF，使其內(nèi)核充分溶解，在SEM下觀察到的結(jié)果如圖3(b)，得到帶有球形曲面的杯狀空心微囊。對于其呈現(xiàn)杯狀的原因，作者認(rèn)為空心微膠囊在制備的過程中經(jīng)過冷凍真空干燥，真空中的空心微囊會自然向重力的方向收縮。同時，在SEM測試前，樣品也經(jīng)過真空噴金處理，同樣會引起空心微膠囊的塌陷現(xiàn)象。TEM觀察空心微囊的形貌，由圖3(c)可以觀察到微膠囊的囊壁為一層極薄的CS，可見SPS-CS核-殼結(jié)構(gòu)的微膠囊在THF的作用下，溶出PS時所產(chǎn)生的滲透壓差并沒有使微膠囊出現(xiàn)膜破損，說明經(jīng)過交聯(lián)后的殼聚糖單層膜不僅可以使THF自由通過，還允許經(jīng)THF溶解后的PS通過。

圖3 微球形貌的SEM與TEM表征

2.2.3 熱重分析

將SPS-CS核-殼結(jié)構(gòu)微球、SPS、CS和空心CS微膠囊在空氣氣氛下，以10℃/min的程序升溫速度由室溫到500℃進行熱分解實驗，其結(jié)果如圖4所示。圖4表明SPS-CS（曲線a）與SPS（曲線b）的熱重曲線相差不大，它們的熱分解階段都只有一個，在380～420℃的范圍內(nèi)，且失重率也相一致。說明SPS與CS的靜電組裝已形成穩(wěn)定的靜電鍵合，因此兩者具有較好的相容性。所形成的核-殼結(jié)構(gòu)中，SPS的含量較多，促使SPS-CS的整個熱分解曲線與SPS的趨于一致。相比之下，純殼聚糖的熱重曲線（曲線c）與SPS-CS曲線a差別明顯：在80℃左右觀察到了一個較大的失重臺階，分析認(rèn)為是殼聚糖在該溫度下脫去其所帶的水分；在270～320℃之間的熱分解歸因于殼聚糖的氧化分解；在320℃以后，出現(xiàn)了一個失重臺階，說明該失重臺階是由殼聚糖中的較長分子鏈的分解而引起的，可見，殼聚糖的熱分解分為脫水、短鏈分解和長鏈分解3個階段。而純的殼聚糖與已交聯(lián)的空心殼聚糖（曲線d）的熱分解行為略有差別。由曲線c與曲線d可以看出，純殼聚糖與交聯(lián)殼聚糖空心微膠囊的短鏈熱分解開始的溫度均在250℃左右，交聯(lián)殼聚糖空心微膠囊的短鏈分解階段持續(xù)的時間比純殼聚糖短，前者在長鏈分解階段出現(xiàn)之前的340～380℃之間出現(xiàn)了一個新的失重臺階，表明殼聚糖的部分短鏈所含的氨基與戊二醛交聯(lián)后形成了較長鏈，導(dǎo)致了分解溫度的升高。交聯(lián)形成的長鏈分解結(jié)束，殼聚糖原有的長鏈在400℃左右繼續(xù)分解。TG熱分析試驗表明交聯(lián)殼聚糖空心微膠囊具有較好的熱穩(wěn)定性。

圖4 SPS-CS核-殼結(jié)構(gòu)微球、SPS、CS和空心CS微膠囊的熱重曲線

2.2.4 FTIR的表征

對殼聚糖單層微膠囊的載藥部分進行FTIR的表征。通過FTIR，對殼聚糖空心微膠囊及其分別與2mg/mL、4mg/mL、6mg/mL、8mg/mL和10mg/mL吡蟲啉的甲醇溶液負(fù)載后的農(nóng)藥微膠囊，以及純吡蟲啉的紅外圖譜進行了對比研究，見圖5。整體上看，負(fù)載后的微膠囊與負(fù)載前的空心微膠囊的峰形相比變化不大，但與吡蟲啉的紅外吸收峰形相比變化較大，主要是由于負(fù)載的吡蟲啉含量不高的緣故。負(fù)載前后的微膠囊紅外吸收峰強度的主要差異出現(xiàn)在900～1200cm–1之間。在此波長范圍中包含了吡蟲啉的官能團特征吸收峰，說明作為壁材的殼聚糖與作為芯材的吡蟲啉產(chǎn)生了一定的締合作用。而模型農(nóng)藥吡蟲啉，在結(jié)構(gòu)上帶有一個吡啶環(huán)，在紅外圖譜中，純吡蟲啉的自由吡啶環(huán)分別在945cm–1、1023cm–1、1447cm–1和1566cm–1上有特征吸收峰，吡蟲啉的吡啶環(huán)上帶有的芳基氯在1105cm–1上存在了伸縮振動吸收峰，其硝基的對稱伸縮振動也在1231cm–1和1289cm–1出現(xiàn)，與文獻[21]的表征相吻合。

圖5 殼聚糖空心微膠囊與不同濃度吡蟲啉的甲醇溶液負(fù)載后的微膠囊及純的吡蟲啉的紅外光譜圖

吡蟲啉負(fù)載到殼聚糖微膠囊以后，除硝基吸收峰以外，上述吸收峰都向高波數(shù)發(fā)生了一定的漂移，表1列出了發(fā)生漂移的各吸收峰。從文獻[22-23]上看，飄移的原因可歸結(jié)為殼聚糖上存在著大量的羥基與氨基作了氫鍵的給體，而吡啶環(huán)含有的離域大π鍵是個富電子基團可以作為氫鍵的受體[24]，同理，在1105cm–1上的芳基氯原子也可與氫鍵給體形成氫鍵。而1200cm–1左右的硝基峰峰強則由于氫鍵的締合而變?nèi)??？赡苁怯捎谶料x啉上的吡啶環(huán)與殼聚糖上的羥基與氨基形成了氫鍵作用，兩者之間的氫鍵作用方式如圖6。由于氫鍵的締合減少了官能團的數(shù)量，相應(yīng)的的特征峰的峰強出現(xiàn)了減小的現(xiàn)象，說明殼聚糖空心微膠囊對吡蟲啉的載藥方式存在著氫鍵作用。這樣的氫鍵鍵合作用有助于增加農(nóng)藥與微膠囊的附著力，從而延長微膠囊的緩釋時間。

表1 殼聚糖空心微膠囊負(fù)載不同濃度吡蟲啉時，吡啶環(huán)上紅外特征峰波數(shù)的漂移情況

圖6 交聯(lián)殼聚糖與吡蟲啉的氫鍵作用示意圖（化合物從左到右依次為交聯(lián)殼聚糖、吡蟲啉和交聯(lián)殼聚糖，虛線表示氫鍵鍵合）

2.3 釋藥部分

釋放實驗在甲醇中進行。殼聚糖微膠囊的載藥量采用吸附的方法得出：在載藥試驗的同時設(shè)定空白試驗（未加入殼聚糖微膠囊的相同濃度吡蟲啉-甲醇溶液）。微膠囊載藥結(jié)束后，分別測定空白溶液和載藥后的吡蟲啉溶液在257nm的吸光波長下的吸光度，通過式(1)得出殼聚糖微膠囊對吡蟲啉的吸附率，再由式(2)得到微膠囊的載藥量，為31.78%。

殼聚糖載藥微膠囊在個時間點的累積釋放率Q則由式(3)得出。

式中，ct為各個時間點測得的吡蟲啉釋放濃度，mg/mL；V0為釋放介質(zhì)的體積，即甲醇體積，為100mL；V為每次取樣時，移走的甲醇體積，為5mL；W為吡蟲啉的總含量，即所取載藥微膠囊質(zhì)量與載藥量的乘積，mg。

對載藥微膠囊各時間點的累積釋放率Q(%)與時間t(h)作圖，得出載藥微膠囊的釋放曲線，如圖7所示。載藥微膠囊在60min內(nèi)的釋放量為56.63 %，對于農(nóng)藥緩釋劑而言，短時間內(nèi)的大量釋放有助于更好地發(fā)揮農(nóng)藥的藥效。隨著時間的推移，釋藥率趨于穩(wěn)定，達(dá)到了緩慢釋放的效果，但釋放并不完全，說明進入微膠囊內(nèi)的藥物需要待交聯(lián)殼聚糖微膠囊降解才能全部釋出，有文獻[25]指出，戊二醛交聯(lián)殼聚糖后所形成的Schiff堿具有pH響應(yīng)的特性，即堿性條件可以促進其分解。所以，交聯(lián)殼聚糖載藥微膠囊的釋藥機制由藥物擴散與材料降解兩部分組成。

圖7 載藥微膠囊各時間點的累積釋放曲線（內(nèi)嵌圖為載藥微膠囊在0～12h內(nèi)的累積釋放曲線）

3 結(jié)論

本研究采用了靜電自組裝成功制備了帶有核-殼結(jié)構(gòu)的SPS-CS微球，通過測試表征出所合成的PS、SPS與SPS-CS核-殼結(jié)構(gòu)都具備形貌穩(wěn)定均一的特性，經(jīng)THF溶出SPS后則形成了明顯的空心微囊結(jié)構(gòu)，戊二醛交聯(lián)后，球形良好，適于作藥物載體；在熱重分析的對比實驗表明交聯(lián)后的殼聚糖空心微膠囊與純的殼聚糖熱分解行為相似，且前者的熱穩(wěn)定性明顯好于后者；紅外的表征表明吡蟲啉成功負(fù)載到殼聚糖空心微膠囊中，載藥方式存在氫鍵作用；藥物釋放實驗表明殼聚糖載藥微膠囊對吡蟲啉的載藥量達(dá)到30%以上，其在較長時間內(nèi)具有緩釋性能，進入微膠囊內(nèi)部的吡蟲啉將在更長時間后通過交聯(lián)殼聚糖的降解而釋出。由此可見，模板法制備的殼聚糖空心微膠囊對吡蟲啉的成功負(fù)載證明了該方法制備的農(nóng)藥微膠囊在緩釋領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景，有助于改善持久性有機污染物對環(huán)境的危害。

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Fabrication of electrostatic self-assembly chitosan hollow microcapsules and study of its loading and releasing properties

OU Minhua，ZHANG Yongde，LUO Xuegang，ZHANG Siyue，QIAO Dan
（School of Materials Science and Engineering，Research Center of Biomass Materials，Ministry of Education，Southwest University of Science and Technology，Mianyang 621010，Sichuan，China）

Chitosan hollow microcapsules，used as pesticide-loading carrier，were fabricated by self-assembly and sacrificial template method. Polystyrene，as the template，was first prepared through dispersion polymerization and sulfonated with H2SO4afterward. Then the chitosan was employed to assembly onto the surface of sulfonated polystyrene electronically and cross linked it with glutaraldehyde so as to form the steady core-shell microspheres. Next，the tetrahydrofuran was applied to the removal of template and the cross-linked chitosan hollow microcapsules were successfully fabricated. To characterize the molecular weight，particle size and the size distribution of polystyrene microsphere，gel permeation chromatography and nano-particle size analyzer were used. Moreover，properties of the core-shell structure microspheres were confirmed by the zeta potentiometer，the scanning electron microscopy，the transmission electron microscopy，and the thermogravimetric analyzer. The model pesticide，imidacloprid，was then loaded on to the chitosan hollow microcapsule by way of passive absorption and permeation，and the release experiment was executed in methanol.Characteristic result from the fourier transform infrared spectrometer that was utilized to study the loading mechanism confirmed the hollow microcapsules interacted on imidacloprid with hydrogen bonding，which resulted in an extended releasing time. The result showed that the pesticide loading capacity of chitosan hollow microcapsules reached 31.78%. The initial burst release presented 56.63% of release rate. The loaded microcapsules maintained a certain amount of release，which demonstrated that the loading site of chitosan microcapsules was mainly on the surface and the pesticide staying inside the microcapsule wouldn't come out until the degradation of the microcapsules，which meant the loaded microcapsules had achieved the expected sustained-release effect.

electrostatic self-assembly；size distribution；chitosan；polyelectrolyte；microcapsules; permeation；imidacloprid

O636.9

：A

：1000–6613（2017）05–1848–07

10.16085/j.issn.1000-6613.2017.05.037

2016-11-21；修改稿日期：2016-12-06。

國家核設(shè)施退役及放射性廢物治理科研重點項目2014（806）（14ZG6101）、青海省科技計劃（N2014-GX-Q04）及西南科技大學(xué)生物質(zhì)材料（教育部）工程中心平臺基金項目（14tdsc01）。

歐敏華（1990—），女，碩士研究生。聯(lián)系人：張永德，教授。E-mail：zhangyongde1969@126.com。