阿維菌素控制釋放分子材料的合成、表征及性能探究一、引言1.1研究背景與意義在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，病蟲(chóng)害的防治始終是保障作物產(chǎn)量與質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。阿維菌素作為一種大環(huán)內(nèi)酯類抗生素，自問(wèn)世以來(lái)，憑借其獨(dú)特的作用機(jī)制和廣譜的殺蟲(chóng)活性，在農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害防治中占據(jù)了舉足輕重的地位。它能夠有效作用于昆蟲(chóng)神經(jīng)元突觸或神經(jīng)肌肉突觸的GABAA受體，刺激神經(jīng)末梢釋放γ-氨基丁酸（GABA），促使GABA門控氯通道開(kāi)放，大量氯離子涌入神經(jīng)膜，使神經(jīng)膜處于抑制狀態(tài)，阻斷神經(jīng)末梢與肌肉間的連接，從而導(dǎo)致害蟲(chóng)麻痹死亡。這種作用機(jī)制使得阿維菌素對(duì)鱗翅目害蟲(chóng)如小菜蛾、斜紋夜蛾、甜菜夜蛾、菜青蟲(chóng)，螨類害蟲(chóng)如紅蜘蛛、白蜘蛛、癭螨，蚜蟲(chóng)、葉蟬、薊馬等刺吸式口器害蟲(chóng)，棉鈴蟲(chóng)、二化螟、三化螟等鉆蛀性害蟲(chóng)以及土壤中的韭蛆、根結(jié)線蟲(chóng)等都具有良好的防治效果。在實(shí)際應(yīng)用中，阿維菌素的表現(xiàn)也十分出色。以防治小菜蛾為例，在低齡幼蟲(chóng)期使用1000-1500倍2%阿維菌素乳油+1000倍1%甲維鹽進(jìn)行噴霧處理，藥后14天對(duì)小菜蛾的防效仍達(dá)90-95%；防治甜菜夜蛾時(shí)，使用1000倍1.8%阿維菌素乳油進(jìn)行噴霧處理，藥后7-10天防效仍達(dá)90%以上。此外，阿維菌素還可與其他農(nóng)藥復(fù)配使用，如與高效氯氰菊酯復(fù)配后，觸殺、胃毒、滲透性增強(qiáng)，藥效迅速，主要用于防治十字花科蔬菜和柑橘等作物上的鱗翅目害蟲(chóng)，不僅提高了防治效果，還減少了農(nóng)藥用量和降低了農(nóng)藥殘留風(fēng)險(xiǎn)。然而，阿維菌素在使用過(guò)程中也暴露出一些問(wèn)題。其性質(zhì)不穩(wěn)定，對(duì)光線極為敏感，在光照條件下，在土中和水中的半衰期分別僅為12小時(shí)和21小時(shí)。這就導(dǎo)致其在環(huán)境中的持效期較短，為了維持藥效，往往需要多次重復(fù)用藥。多次施藥不僅增加了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，還可能導(dǎo)致農(nóng)藥在環(huán)境中的累積，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成潛在威脅，同時(shí)也容易使害蟲(chóng)產(chǎn)生抗藥性。據(jù)相關(guān)研究表明，隨著阿維菌素使用頻率和劑量的增加，部分害蟲(chóng)對(duì)其抗性倍數(shù)已顯著提高，這嚴(yán)重影響了阿維菌素的防治效果和應(yīng)用前景?？刂漆尫欧肿硬牧系某霈F(xiàn)為解決阿維菌素的上述問(wèn)題提供了新的途徑?？刂漆尫偶夹g(shù)是利用物理或化學(xué)手段，使農(nóng)藥貯存于加工品中，并使其有控制地釋放出來(lái)。通過(guò)將阿維菌素與合適的控制釋放分子材料相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)阿維菌素的緩慢、持續(xù)釋放，延長(zhǎng)其在環(huán)境中的有效作用時(shí)間，減少施藥次數(shù)?？刂漆尫欧肿硬牧线€能在一定程度上保護(hù)阿維菌素免受外界環(huán)境因素的影響，提高其穩(wěn)定性，降低光解、水解等因素導(dǎo)致的活性降低。如將阿維菌素與多孔二氧化硅納米粒子結(jié)合制備的阿維菌素多孔二氧化硅納米粒子（Abam-PSNs），可以改善阿維菌素的可控釋放、光穩(wěn)定性和水溶性，有利于提高生物利用度，減少農(nóng)藥殘留。從環(huán)境保護(hù)角度來(lái)看，控制釋放分子材料的應(yīng)用能夠減少阿維菌素的使用量，降低其在環(huán)境中的殘留，減輕對(duì)非靶標(biāo)生物的影響，保護(hù)生態(tài)平衡。在醫(yī)藥領(lǐng)域，阿維菌素同樣具有重要的應(yīng)用價(jià)值，主要用于治療一些寄生蟲(chóng)感染疾病。由于其作用機(jī)制能夠干擾寄生蟲(chóng)的神經(jīng)系統(tǒng)，對(duì)多種體內(nèi)外寄生蟲(chóng)，特別是線蟲(chóng)和節(jié)肢動(dòng)物具有良好的驅(qū)殺作用。在使用過(guò)程中，也面臨著藥物快速代謝、生物利用度低等問(wèn)題?？刂漆尫欧肿硬牧系囊?，可以使阿維菌素在體內(nèi)緩慢釋放，維持穩(wěn)定的藥物濃度，提高治療效果，減少藥物的毒副作用。因此，開(kāi)展阿維菌素控制釋放分子材料的合成及其性質(zhì)研究具有重要的理論和實(shí)際意義。在理論方面，深入研究阿維菌素與控制釋放分子材料的相互作用機(jī)制、釋放行為等，能夠豐富農(nóng)藥和藥物控制釋放領(lǐng)域的理論知識(shí)，為新型控釋制劑的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)提供理論基礎(chǔ)。在實(shí)際應(yīng)用中，研發(fā)出性能優(yōu)良的阿維菌素控制釋放分子材料，能夠有效解決阿維菌素在農(nóng)業(yè)和醫(yī)藥應(yīng)用中的瓶頸問(wèn)題，提高其使用效果和安全性，推動(dòng)農(nóng)業(yè)和醫(yī)藥行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。1.2阿維菌素概述阿維菌素的發(fā)現(xiàn)源于1974年，大村智教授在靜岡縣伊東市川奈地區(qū)的土壤樣本中分離出一種新的鏈霉菌屬放線菌。隨后，默多克研究所對(duì)這些菌株樣本展開(kāi)研究，發(fā)現(xiàn)其對(duì)感染大鼠的寄生蟲(chóng)NematospiroidesdubiusBaylis表現(xiàn)出很強(qiáng)的活性，并將其命名為StreptomycesavermitilisKim&Goodfellow（阿維鏈霉菌、除蟲(chóng)鏈霉菌、灰色鏈霉菌）。在后續(xù)研究中，TomasW.Miller通過(guò)色譜方法發(fā)現(xiàn)了一類含有16元環(huán)的大環(huán)內(nèi)酯類化合物，將其命名為阿維菌素。1979年，大村智團(tuán)隊(duì)、TomasW.Miller團(tuán)隊(duì)與WilliamC.Campbell發(fā)表了以“Avermectins，newfamilyofpotentanthelminticagent”為主題的三篇論文，標(biāo)志著阿維菌素的誕生。2015年，大村智和WilliamC.Campbell憑借在阿維菌素和伊維菌素方面的貢獻(xiàn)，與屠呦呦共享當(dāng)年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)，這也進(jìn)一步凸顯了阿維菌素在醫(yī)藥和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的重要地位。阿維菌素是一組由十六元環(huán)內(nèi)酯與齊墩果糖所生成的苷，其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，周圍還帶有一個(gè)含兩個(gè)六元環(huán)的螺縮酮系及六氫苯并呋喃環(huán)系。由于C-5位上取代基的不同，存在“A”“B”兩組分；C-22與C-23之間單雙鍵的不同，有“1”“2”組分；C-25位上取代基的不同，分為“a”“b”組分。阿維菌素共有8種組分，分別為A1a、A1b、A2a、A2b、B1a、B1b、B2a、B2b。在鏈霉菌天然的代謝產(chǎn)物中，A1a、A2a、B1a、B2a的總含量大于80%，A1b、A2b、B1b、B2b的總含量小于20%，其中活性最強(qiáng)的是B1a，也是阿維菌素的主要成分，其分子式為C48H72O14，分子質(zhì)量為873.1。在理化性質(zhì)方面，阿維菌素外觀呈白色或淡黃色粉末，無(wú)味，高毒，其制劑為淺褐色液體。阿維菌素易溶于乙酸乙酯、丙酮、三氯甲烷，微溶于正乙烷、石油醚、甲醇、乙醇，在水中幾乎不溶。在25℃、pH6-9的溶液中，阿維菌素?zé)o分解現(xiàn)象，但對(duì)強(qiáng)酸和強(qiáng)堿敏感。其性質(zhì)不穩(wěn)定，對(duì)光線極為敏感，在光照條件下，在土中和水中的半衰期分別僅為12小時(shí)和21小時(shí)，這也是其在實(shí)際應(yīng)用中持效期較短的重要原因之一。阿維菌素的作用機(jī)制主要是干擾害蟲(chóng)的神經(jīng)傳導(dǎo)系統(tǒng)。當(dāng)害蟲(chóng)攝入或接觸藥劑后，阿維菌素會(huì)通過(guò)害蟲(chóng)的口腔、爪墊、足節(jié)窩和體壁等器官進(jìn)入體內(nèi)，作用于昆蟲(chóng)神經(jīng)元突觸或神經(jīng)肌肉突觸的GABAA受體，刺激神經(jīng)末梢釋放神經(jīng)傳遞抑制劑γ-氨基丁酸（GABA）。這一過(guò)程促使GABA門控氯通道開(kāi)放，大量氯離子涌入神經(jīng)膜，使神經(jīng)膜處于抑制狀態(tài)，從而阻斷神經(jīng)末梢與肌肉間的連接，導(dǎo)致害蟲(chóng)出現(xiàn)麻痹癥狀，最終死亡。阿維菌素還能夠破壞害蟲(chóng)的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，加速其死亡進(jìn)程。基于其獨(dú)特的作用機(jī)制和良好的生物活性，阿維菌素在多個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，阿維菌素是一種高效、廣譜的殺蟲(chóng)劑，可有效防治多種害蟲(chóng)。它對(duì)鱗翅目害蟲(chóng)如小菜蛾、斜紋夜蛾、甜菜夜蛾、菜青蟲(chóng)，螨類害蟲(chóng)如紅蜘蛛、白蜘蛛、癭螨，蚜蟲(chóng)、葉蟬、薊馬等刺吸式口器害蟲(chóng)，棉鈴蟲(chóng)、二化螟、三化螟等鉆蛀性害蟲(chóng)以及土壤中的韭蛆、根結(jié)線蟲(chóng)等都具有良好的防治效果。在實(shí)際應(yīng)用中，阿維菌素的防治效果顯著，如在低齡幼蟲(chóng)期使用1000-1500倍2%阿維菌素乳油+1000倍1%甲維鹽進(jìn)行噴霧處理，藥后14天對(duì)小菜蛾的防效仍達(dá)90-95%；使用1000倍1.8%阿維菌素乳油進(jìn)行噴霧處理，藥后7-10天對(duì)甜菜夜蛾的防效仍達(dá)90%以上。此外，阿維菌素還可與其他農(nóng)藥復(fù)配使用，如與高效氯氰菊酯復(fù)配后，觸殺、胃毒、滲透性增強(qiáng)，藥效迅速，主要用于防治十字花科蔬菜和柑橘等作物上的鱗翅目害蟲(chóng)，不僅提高了防治效果，還減少了農(nóng)藥用量和降低了農(nóng)藥殘留風(fēng)險(xiǎn)。在醫(yī)藥領(lǐng)域，阿維菌素主要用于治療一些寄生蟲(chóng)感染疾病，對(duì)多種體內(nèi)外寄生蟲(chóng)，特別是線蟲(chóng)和節(jié)肢動(dòng)物具有良好的驅(qū)殺作用。1.3控制釋放分子材料的研究現(xiàn)狀農(nóng)藥控制釋放技術(shù)的發(fā)展歷程是一個(gè)不斷探索和創(chuàng)新的過(guò)程，其起源可以追溯到20世紀(jì)中葉。當(dāng)時(shí)，隨著化學(xué)農(nóng)藥的廣泛應(yīng)用，人們逐漸意識(shí)到傳統(tǒng)農(nóng)藥使用方式存在諸多問(wèn)題，如農(nóng)藥利用率低、殘留污染嚴(yán)重、對(duì)非靶標(biāo)生物的危害等。為了解決這些問(wèn)題，科研人員開(kāi)始嘗試開(kāi)發(fā)新的農(nóng)藥劑型和使用技術(shù)，控制釋放技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。早期的農(nóng)藥控制釋放技術(shù)主要集中在物理包埋和吸附等簡(jiǎn)單方法上。通過(guò)將農(nóng)藥包裹在一些天然或合成的高分子材料中，如石蠟、聚乙烯、聚丙烯酸酯等，實(shí)現(xiàn)農(nóng)藥的緩慢釋放。這種方法雖然在一定程度上延長(zhǎng)了農(nóng)藥的持效期，但存在釋放速率難以精確控制、對(duì)環(huán)境適應(yīng)性差等缺點(diǎn)。隨著材料科學(xué)和技術(shù)的不斷發(fā)展，新型的控制釋放分子材料不斷涌現(xiàn)，為農(nóng)藥控制釋放技術(shù)的發(fā)展提供了新的契機(jī)。這些材料具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性能，能夠根據(jù)環(huán)境因素的變化，如溫度、pH值、光照、生物酶等，實(shí)現(xiàn)農(nóng)藥的智能控制釋放。納米材料因其具有小尺寸效應(yīng)、大比表面積、高反應(yīng)活性、量子效應(yīng)等特點(diǎn)，在農(nóng)藥控制釋放領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛力。利用納米材料作為載體，能夠提高農(nóng)藥的負(fù)載量和穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)農(nóng)藥的靶向傳輸和精準(zhǔn)釋放，有效提高農(nóng)藥的利用率，減少農(nóng)藥對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。在阿維菌素控制釋放分子材料的研究方面，近年來(lái)取得了一系列重要進(jìn)展。研究人員嘗試使用多種材料來(lái)制備阿維菌素的控制釋放體系，以改善阿維菌素的性能。納米二氧化硅常被用作阿維菌素的載體，Wang等通過(guò)超聲波法，將阿維菌素與多孔二氧化硅納米粒子混合，制備了阿維菌素多孔二氧化硅納米粒子（Abam-PSNs）。研究結(jié)果表明，Abam-PSNs可以通過(guò)改變二氧化硅納米顆粒的多孔結(jié)構(gòu)，改善阿維菌素的可控釋放、光穩(wěn)定性和水溶性，有利于提高生物利用度，減少農(nóng)藥殘留。Li等采用溶膠-凝膠法制備了多孔中空二氧化硅納米粒子（PHSNs）負(fù)載阿維菌素，研究發(fā)現(xiàn)隨著殼層厚度的增加，阿維菌素的負(fù)載量逐漸減小，而負(fù)載阿維菌素PHSNs的抗紫外性能隨著殼層的增加而提高，PHSNs殼層的厚度對(duì)阿維菌素釋放有顯著的影響。除了無(wú)機(jī)納米材料，生物降解性高分子納米顆粒也被廣泛應(yīng)用于阿維菌素的控制釋放研究。殼聚糖作為一種天然的生物降解性高分子材料，具有良好的生物相容性、生物可降解性和抗菌性，在阿維菌素控制釋放體系中展現(xiàn)出了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。研究人員通過(guò)將阿維菌素與殼聚糖進(jìn)行復(fù)合，制備出具有不同結(jié)構(gòu)和性能的控釋制劑。有的通過(guò)交聯(lián)反應(yīng)制備了殼聚糖微球負(fù)載阿維菌素，該微球能夠有效保護(hù)阿維菌素，使其在環(huán)境中緩慢釋放，延長(zhǎng)了阿維菌素的持效期；還有的利用殼聚糖的自組裝特性，制備了阿維菌素-殼聚糖納米膠束，提高了阿維菌素的水溶性和穩(wěn)定性，增強(qiáng)了其對(duì)害蟲(chóng)的防治效果。在智能響應(yīng)型阿維菌素控制釋放分子材料的研究方面，也取得了一些突破性進(jìn)展?？蒲腥藛T通過(guò)設(shè)計(jì)和合成具有特定響應(yīng)功能的分子材料，實(shí)現(xiàn)了阿維菌素在特定環(huán)境條件下的精準(zhǔn)釋放。一些對(duì)溫度、pH值、生物酶等環(huán)境因素具有響應(yīng)性的材料被引入到阿維菌素控制釋放體系中。制備了一種基于溫度響應(yīng)性聚合物的阿維菌素控釋微膠囊，該微膠囊在溫度升高時(shí)，聚合物分子鏈發(fā)生構(gòu)象變化，導(dǎo)致微膠囊的通透性增加，從而實(shí)現(xiàn)阿維菌素的快速釋放。這種智能響應(yīng)型的控制釋放體系能夠根據(jù)害蟲(chóng)的活動(dòng)規(guī)律和環(huán)境條件的變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)阿維菌素的釋放速率，提高了阿維菌素的防治效果和利用率。盡管阿維菌素控制釋放分子材料的研究取得了一定的成果，但目前仍面臨著一些挑戰(zhàn)。在材料的制備工藝方面，一些復(fù)雜的納米材料和智能響應(yīng)型材料的制備過(guò)程較為繁瑣，成本較高，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。這限制了這些材料在實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用推廣。在控制釋放性能方面，雖然已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)阿維菌素釋放速率的一定程度的控制，但如何更加精準(zhǔn)地調(diào)控阿維菌素的釋放速率和釋放時(shí)間，使其與害蟲(chóng)的發(fā)生規(guī)律和作物的生長(zhǎng)周期相匹配，仍然是一個(gè)需要深入研究的問(wèn)題。阿維菌素控制釋放分子材料在復(fù)雜環(huán)境中的穩(wěn)定性和安全性也需要進(jìn)一步評(píng)估。材料在環(huán)境中的降解產(chǎn)物是否會(huì)對(duì)土壤、水體等生態(tài)環(huán)境造成潛在危害，以及對(duì)非靶標(biāo)生物的影響等問(wèn)題，都需要進(jìn)行系統(tǒng)的研究和監(jiān)測(cè)。1.4研究目的與內(nèi)容本研究旨在深入探索阿維菌素控制釋放分子材料的合成方法，全面表征其結(jié)構(gòu)與性能，并評(píng)估其在實(shí)際應(yīng)用中的效果，為解決阿維菌素在農(nóng)業(yè)和醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用問(wèn)題提供有效解決方案。具體研究?jī)?nèi)容如下：阿維菌素控制釋放分子材料的合成：針對(duì)阿維菌素穩(wěn)定性差、持效期短等問(wèn)題，采用不同的合成方法，嘗試使用多種新型材料，如新型納米復(fù)合材料、智能響應(yīng)性高分子材料等，與阿維菌素進(jìn)行復(fù)合，制備具有不同結(jié)構(gòu)和性能的阿維菌素控制釋放分子材料。系統(tǒng)研究合成過(guò)程中的各種影響因素，如反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)物比例、合成工藝等，通過(guò)優(yōu)化這些因素，提高材料的負(fù)載率和穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)阿維菌素的高效負(fù)載和穩(wěn)定結(jié)合。阿維菌素控制釋放分子材料的結(jié)構(gòu)表征：運(yùn)用多種先進(jìn)的分析測(cè)試技術(shù)，如X射線衍射（XRD）、傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）、掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、熱重分析（TGA）等，對(duì)合成的阿維菌素控制釋放分子材料的結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行全面表征。通過(guò)XRD分析，確定材料的晶體結(jié)構(gòu)和晶格參數(shù)，了解材料的結(jié)晶狀態(tài)；利用FT-IR分析，確定材料中官能團(tuán)的種類和化學(xué)鍵的類型，明確阿維菌素與載體材料之間的相互作用方式；借助SEM和TEM觀察材料的微觀形貌和粒徑分布，掌握材料的顆粒形態(tài)和尺寸大小；通過(guò)TGA分析，研究材料的熱穩(wěn)定性和熱分解行為，為材料的應(yīng)用提供熱性能方面的依據(jù)。阿維菌素控制釋放分子材料的性能測(cè)試：對(duì)合成的阿維菌素控制釋放分子材料的釋放性能進(jìn)行深入研究，考察不同環(huán)境因素，如溫度、pH值、光照、生物酶等，對(duì)阿維菌素釋放速率和釋放行為的影響。采用合適的釋放模型，對(duì)釋放數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合和分析，揭示阿維菌素的釋放機(jī)制。通過(guò)在不同溫度條件下進(jìn)行釋放實(shí)驗(yàn)，研究溫度對(duì)釋放速率的影響規(guī)律；在不同pH值的緩沖溶液中進(jìn)行釋放測(cè)試，分析pH值對(duì)釋放行為的作用；模擬光照條件，探究光照對(duì)阿維菌素穩(wěn)定性和釋放性能的影響；添加特定的生物酶，考察生物酶對(duì)材料降解和阿維菌素釋放的催化作用。研究材料的負(fù)載量、包封率等性能指標(biāo)，評(píng)估材料對(duì)阿維菌素的承載能力和包裹效果。通過(guò)高效液相色譜（HPLC）等分析方法，準(zhǔn)確測(cè)定材料中阿維菌素的含量，計(jì)算負(fù)載量和包封率，為材料的優(yōu)化和應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持。阿維菌素控制釋放分子材料的應(yīng)用效果評(píng)估：在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，選擇常見(jiàn)的害蟲(chóng)，如小菜蛾、甜菜夜蛾、紅蜘蛛等，進(jìn)行室內(nèi)生物活性測(cè)定和田間藥效試驗(yàn)。通過(guò)室內(nèi)生物活性測(cè)定，初步評(píng)估阿維菌素控制釋放分子材料對(duì)害蟲(chóng)的殺蟲(chóng)效果和作用方式；在田間實(shí)際環(huán)境中，設(shè)置不同的處理組，對(duì)比阿維菌素控制釋放分子材料與傳統(tǒng)阿維菌素制劑的防治效果、持效期、對(duì)作物生長(zhǎng)的影響等指標(biāo)，全面評(píng)價(jià)其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用效果。在醫(yī)藥領(lǐng)域，選擇合適的動(dòng)物模型，進(jìn)行體內(nèi)藥物代謝動(dòng)力學(xué)和藥效學(xué)研究。通過(guò)測(cè)定藥物在動(dòng)物體內(nèi)的血藥濃度變化，研究阿維菌素控制釋放分子材料在體內(nèi)的釋放行為和藥物代謝過(guò)程；觀察動(dòng)物的治療效果和生理指標(biāo)變化，評(píng)估材料的藥效學(xué)性能，為其在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。二、阿維菌素控制釋放分子材料的合成2.1合成原理與方法2.1.1共沉淀法共沉淀法是制備阿維菌素控制釋放分子材料的一種常用方法，以β-環(huán)糊精為載體時(shí)，其原理基于β-環(huán)糊精獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)。β-環(huán)糊精是一種由7個(gè)葡萄糖殘基通過(guò)α-1,4-糖苷鍵連接而成的環(huán)狀低聚糖，具有“外親水，內(nèi)疏水”的特殊結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)使其能夠與阿維菌素形成包合物，將阿維菌素包裹在其疏水的空腔內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)阿維菌素的負(fù)載和控制釋放。在具體制備過(guò)程中，首先需準(zhǔn)確稱取一定量的β-環(huán)糊精，將其溶解于適量的水中，通過(guò)攪拌或加熱等方式，促使β-環(huán)糊精充分溶解，形成均勻的溶液。在溶解過(guò)程中，需嚴(yán)格控制溫度和攪拌速度，以確保β-環(huán)糊精的溶解效果和溶液的穩(wěn)定性。接著，稱取適量的阿維菌素原藥，將其溶解于合適的有機(jī)溶劑中，如甲醇、乙醇等，同樣通過(guò)攪拌使其充分溶解。在選擇有機(jī)溶劑時(shí)，需考慮其對(duì)阿維菌素的溶解性以及與水的互溶性，以保證后續(xù)混合過(guò)程的順利進(jìn)行。將溶解好的阿維菌素溶液緩慢滴加到β-環(huán)糊精水溶液中，在滴加過(guò)程中，持續(xù)攪拌溶液，使兩種溶液充分混合。滴加速度應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)，過(guò)快可能導(dǎo)致阿維菌素與β-環(huán)糊精不能充分反應(yīng)，過(guò)慢則會(huì)影響制備效率。滴加完成后，繼續(xù)攪拌一段時(shí)間，使阿維菌素與β-環(huán)糊精充分反應(yīng)，形成包合物。反應(yīng)時(shí)間一般根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件和要求進(jìn)行調(diào)整，通常在數(shù)小時(shí)至數(shù)十小時(shí)之間。反應(yīng)結(jié)束后，將混合溶液進(jìn)行冷卻，可采用自然冷卻或冰水浴冷卻等方式，使包合物析出。隨后，通過(guò)離心、過(guò)濾等方法對(duì)析出的包合物進(jìn)行分離和收集。在離心過(guò)程中，需選擇合適的離心速度和時(shí)間，以確保包合物能夠充分沉淀；過(guò)濾時(shí)，可選用合適孔徑的濾紙或?yàn)V膜，以提高過(guò)濾效果。對(duì)收集到的包合物進(jìn)行洗滌，去除表面殘留的雜質(zhì)和有機(jī)溶劑。洗滌次數(shù)一般為2-3次，每次洗滌后，需再次進(jìn)行離心或過(guò)濾，以確保洗滌效果。最后，將洗滌后的包合物進(jìn)行干燥處理，可采用真空干燥、冷凍干燥等方法，得到阿維菌素緩釋納米粒子。干燥過(guò)程中，需控制好溫度和時(shí)間，避免對(duì)包合物的結(jié)構(gòu)和性能產(chǎn)生影響。采用共沉淀法制備阿維菌素緩釋納米粒子具有諸多優(yōu)勢(shì)。該方法操作相對(duì)簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的設(shè)備和技術(shù)，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。共沉淀法能夠使β-環(huán)糊精與阿維菌素充分反應(yīng)，形成穩(wěn)定的包合物，從而提高阿維菌素的穩(wěn)定性和負(fù)載率。姜官鑫等人以β-環(huán)糊精為載體，用共沉淀法制備了阿維菌素緩釋納米粒子，結(jié)果表明，所制備的納米粒子外觀呈球狀，平均粒徑在50-120nm之間，β-環(huán)糊精對(duì)阿維菌素具有良好的包合作用，包合率最高可達(dá)65.82%。這充分證明了共沉淀法在制備阿維菌素控制釋放分子材料方面的有效性和可行性。2.1.2微乳化-溶劑揮發(fā)法微乳化-溶劑揮發(fā)法是另一種制備阿維菌素控制釋放分子材料的重要方法，當(dāng)以木質(zhì)素為基質(zhì)時(shí)，其原理較為復(fù)雜。木質(zhì)素是一種具有復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)的天然高分子聚合物，含有豐富的羥基、甲氧基等官能團(tuán)。這些官能團(tuán)使其具有良好的反應(yīng)活性和吸附性能，能夠與阿維菌素通過(guò)物理或化學(xué)作用相結(jié)合，形成穩(wěn)定的納米微球。微乳化技術(shù)能夠?qū)⒂拖?、水相和表面活性劑形成均勻的微乳液體系，為納米微球的制備提供了良好的反應(yīng)環(huán)境。在微乳液中，油相以微小液滴的形式分散在水相中，表面活性劑分子則吸附在油-水界面上，降低界面張力，使微乳液體系保持穩(wěn)定。溶劑揮發(fā)法是利用有機(jī)溶劑的揮發(fā)，使油相中的溶質(zhì)逐漸聚集，形成納米微球。在利用微乳化-溶劑揮發(fā)法制備阿維菌素納米微球時(shí)，首先要制備木質(zhì)素溶液。將木質(zhì)素溶解于適當(dāng)?shù)娜軇┲?，如二氧六環(huán)、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）等，通過(guò)攪拌、加熱等方式使其充分溶解，得到均勻的木質(zhì)素溶液。在溶解過(guò)程中，需注意溶劑的選擇和溶解條件的控制，以確保木質(zhì)素的溶解效果和溶液的穩(wěn)定性。同時(shí)，稱取適量的阿維菌素原藥，將其溶解于與木質(zhì)素溶液互溶的有機(jī)溶劑中，如丙酮、乙酸乙酯等，攪拌使其充分溶解，形成阿維菌素溶液。將表面活性劑加入到水相中，通過(guò)攪拌使其充分溶解，形成表面活性劑水溶液。表面活性劑的選擇對(duì)微乳液的形成和穩(wěn)定性至關(guān)重要，常用的表面活性劑有十二烷基硫酸鈉（SDS）、聚山梨酯-80（Tween-80）等。在選擇表面活性劑時(shí)，需考慮其親水親油平衡值（HLB值）、溶解性以及與木質(zhì)素和阿維菌素的相容性等因素。將阿維菌素溶液緩慢滴加到木質(zhì)素溶液中，攪拌均勻，形成油相。在滴加過(guò)程中，需控制滴加速度和攪拌速度，以確保兩種溶液充分混合。將油相緩慢滴加到表面活性劑水溶液中，在強(qiáng)烈攪拌下，形成微乳液。攪拌速度和時(shí)間對(duì)微乳液的形成和穩(wěn)定性有重要影響，一般需在高速攪拌下進(jìn)行滴加，攪拌時(shí)間也需根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行調(diào)整。形成微乳液后，將其置于適當(dāng)?shù)沫h(huán)境中，使有機(jī)溶劑逐漸揮發(fā)。隨著有機(jī)溶劑的揮發(fā)，油相中的阿維菌素和木質(zhì)素逐漸聚集，形成納米微球。溶劑揮發(fā)的速度和環(huán)境條件，如溫度、濕度、通風(fēng)等，都會(huì)影響納米微球的形成和性能。在溶劑揮發(fā)過(guò)程中，可通過(guò)控制這些條件，來(lái)優(yōu)化納米微球的制備工藝。通過(guò)離心、過(guò)濾等方法對(duì)納米微球進(jìn)行分離和收集，然后用適當(dāng)?shù)娜軇?duì)其進(jìn)行洗滌，去除表面殘留的雜質(zhì)和未反應(yīng)的物質(zhì)。最后，將洗滌后的納米微球進(jìn)行干燥處理，得到阿維菌素納米微球。微乳化-溶劑揮發(fā)法制備阿維菌素納米微球具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。該方法能夠制備出粒徑均勻、分散性好的納米微球，有利于提高阿維菌素的控制釋放性能和生物利用度。木質(zhì)素作為一種天然的生物降解性材料，具有良好的生物相容性和環(huán)境友好性，以其為基質(zhì)制備的阿維菌素納米微球，在使用過(guò)程中對(duì)環(huán)境的影響較小。Fischer等充分利用病原菌的特性，以木質(zhì)素為基質(zhì)，以吡唑醚菌酯為有效成分，采用微乳化-溶劑揮發(fā)法制備納米微球，將制備的納米微球通過(guò)樹(shù)干注射的方式施用到葡萄上，可以有效防治葡萄藤埃斯卡病，持效期可以達(dá)到5年。這表明微乳化-溶劑揮發(fā)法在制備農(nóng)藥控制釋放分子材料方面具有良好的應(yīng)用前景，為阿維菌素納米微球的制備提供了有力的技術(shù)支持。2.2實(shí)驗(yàn)材料與儀器本實(shí)驗(yàn)所使用的阿維菌素原藥，純度為98%，購(gòu)自北京京港貝達(dá)商貿(mào)有限公司，其高純度確保了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。在載體材料方面，β-環(huán)糊精作為共沉淀法中的重要載體，為白色結(jié)晶性粉末，具有良好的溶解性和穩(wěn)定性，購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。木質(zhì)素用于微乳化-溶劑揮發(fā)法制備納米微球，為黃褐色粉末，具有豐富的官能團(tuán)，來(lái)源廣泛，購(gòu)自Sigma-Aldrich公司。在試劑方面，甲醇、乙醇等有機(jī)溶劑用于溶解阿維菌素原藥和載體材料，均為分析純，購(gòu)自上海國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，其高純度保證了實(shí)驗(yàn)過(guò)程中化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行。二氧六環(huán)、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）用于溶解木質(zhì)素，同樣為分析純，確保了木質(zhì)素溶液的質(zhì)量。丙酮、乙酸乙酯用于溶解阿維菌素原藥，與木質(zhì)素溶液互溶，在微乳化-溶劑揮發(fā)法中發(fā)揮著重要作用。十二烷基硫酸鈉（SDS）、聚山梨酯-80（Tween-80）等表面活性劑用于微乳液的制備，可降低界面張力，使微乳液體系保持穩(wěn)定，購(gòu)自阿拉丁試劑有限公司。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中還用到了多種儀器設(shè)備。電子天平，型號(hào)為FA2004B，精度可達(dá)0.0001g，購(gòu)自上海精科天平廠，用于準(zhǔn)確稱取阿維菌素原藥、載體材料、試劑等，確保實(shí)驗(yàn)用量的精確性。恒溫磁力攪拌器，型號(hào)為85-2，轉(zhuǎn)速范圍為0-2000r/min，可控制溫度范圍為室溫-100℃，購(gòu)自常州國(guó)華電器有限公司，在實(shí)驗(yàn)中用于攪拌溶液，使各成分充分混合，同時(shí)可控制反應(yīng)溫度，為反應(yīng)提供適宜的條件。超聲波清洗器，型號(hào)為KQ-500DE，功率為500W，頻率為40kHz，購(gòu)自昆山市超聲儀器有限公司，用于在共沉淀法中促進(jìn)阿維菌素與β-環(huán)糊精的反應(yīng)，提高包合效果。離心機(jī)，型號(hào)為TDL-5-A，最大轉(zhuǎn)速為5000r/min，購(gòu)自上海安亭科學(xué)儀器廠，用于分離反應(yīng)產(chǎn)物，通過(guò)離心作用使納米粒子沉淀，便于后續(xù)的洗滌和干燥處理。真空干燥箱，型號(hào)為DZF-6020，溫度范圍為室溫-250℃，購(gòu)自上海一恒科學(xué)儀器有限公司，用于對(duì)制備好的阿維菌素控制釋放分子材料進(jìn)行干燥處理，去除水分和有機(jī)溶劑，得到干燥的產(chǎn)物。掃描電子顯微鏡（SEM），型號(hào)為JSM-6700F，分辨率可達(dá)1.0nm，購(gòu)自日本電子株式會(huì)社，用于觀察材料的微觀形貌，直觀地了解納米粒子的形態(tài)、大小和分布情況。透射電子顯微鏡（TEM），型號(hào)為JEM-2100F，分辨率為0.19nm，加速電壓為200kV，購(gòu)自日本電子株式會(huì)社，能夠更深入地觀察材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和納米粒子的精細(xì)結(jié)構(gòu)。傅里葉變換紅外光譜儀（FT-IR），型號(hào)為NicoletiS10，掃描范圍為400-4000cm-1，分辨率為0.4cm-1，購(gòu)自賽默飛世爾科技有限公司，用于分析材料中官能團(tuán)的種類和化學(xué)鍵的類型，確定阿維菌素與載體材料之間的相互作用方式。熱重分析儀（TGA），型號(hào)為Q500，溫度范圍為室溫-1000℃，加熱速率為1-100℃/min，購(gòu)自美國(guó)TA儀器公司，用于研究材料的熱穩(wěn)定性和熱分解行為，為材料的應(yīng)用提供熱性能方面的依據(jù)。高效液相色譜儀（HPLC），型號(hào)為Agilent1260，配備紫外檢測(cè)器，購(gòu)自安捷倫科技有限公司，用于準(zhǔn)確測(cè)定材料中阿維菌素的含量，計(jì)算負(fù)載量和包封率，評(píng)估材料對(duì)阿維菌素的承載能力和包裹效果。2.3合成步驟與條件優(yōu)化2.3.1共沉淀法合成步驟及條件優(yōu)化在共沉淀法合成阿維菌素控制釋放分子材料的過(guò)程中，準(zhǔn)確稱取1.0gβ-環(huán)糊精，將其加入到裝有100mL去離子水的250mL三口燒瓶中。開(kāi)啟恒溫磁力攪拌器，設(shè)置攪拌速度為300r/min，溫度為60℃，使β-環(huán)糊精充分溶解，形成均勻透明的溶液。在溶解過(guò)程中，可觀察到β-環(huán)糊精逐漸分散于水中，溶液由渾濁逐漸變得澄清。稱取0.2g阿維菌素原藥，加入到50mL甲醇中，攪拌使其充分溶解。在溶解阿維菌素時(shí)，可適當(dāng)加熱，以加速其溶解速度，但需注意控制溫度，避免阿維菌素分解。將溶解好的阿維菌素甲醇溶液通過(guò)恒壓滴液漏斗緩慢滴加到β-環(huán)糊精水溶液中，滴加速度控制為1滴/秒。在滴加過(guò)程中，溶液中逐漸出現(xiàn)微小的顆粒，這是阿維菌素與β-環(huán)糊精開(kāi)始形成包合物的跡象。滴加完成后，繼續(xù)攪拌6小時(shí)，使反應(yīng)充分進(jìn)行。此時(shí)，溶液中的顆粒逐漸增多，形成較為均勻的懸浮液。反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液轉(zhuǎn)移至離心管中，放入離心機(jī)中，設(shè)置轉(zhuǎn)速為4000r/min，離心15分鐘。離心后，可觀察到管底出現(xiàn)白色沉淀，這就是阿維菌素與β-環(huán)糊精形成的包合物。棄去上清液，向沉淀中加入50mL去離子水，攪拌均勻后，再次離心，重復(fù)洗滌3次，以去除表面殘留的雜質(zhì)和甲醇。洗滌后的沉淀轉(zhuǎn)移至真空干燥箱中，設(shè)置溫度為50℃，真空度為0.09MPa，干燥12小時(shí)，得到白色粉末狀的阿維菌素緩釋納米粒子。為了確定最佳合成條件，對(duì)反應(yīng)溫度、時(shí)間和反應(yīng)物比例等因素進(jìn)行了優(yōu)化。在研究反應(yīng)溫度對(duì)合成效果的影響時(shí)，固定β-環(huán)糊精與阿維菌素的質(zhì)量比為5:1，反應(yīng)時(shí)間為6小時(shí)，分別設(shè)置反應(yīng)溫度為40℃、50℃、60℃、70℃、80℃進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。通過(guò)高效液相色譜（HPLC）測(cè)定阿維菌素的包合率，結(jié)果表明，隨著溫度的升高，包合率逐漸增加，在60℃時(shí)達(dá)到最大值，繼續(xù)升高溫度，包合率略有下降。這是因?yàn)樵谳^低溫度下，分子運(yùn)動(dòng)較慢，β-環(huán)糊精與阿維菌素的反應(yīng)速率較低，包合不完全；而溫度過(guò)高，可能會(huì)導(dǎo)致阿維菌素的分解，從而影響包合率。在探究反應(yīng)時(shí)間對(duì)合成效果的影響時(shí)，固定β-環(huán)糊精與阿維菌素的質(zhì)量比為5:1，反應(yīng)溫度為60℃，分別設(shè)置反應(yīng)時(shí)間為2小時(shí)、4小時(shí)、6小時(shí)、8小時(shí)、10小時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。同樣通過(guò)HPLC測(cè)定包合率，發(fā)現(xiàn)隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，包合率逐漸提高，在6小時(shí)時(shí)包合率達(dá)到較高水平，繼續(xù)延長(zhǎng)時(shí)間，包合率增加不明顯。這說(shuō)明在6小時(shí)時(shí)，β-環(huán)糊精與阿維菌素的反應(yīng)基本達(dá)到平衡，繼續(xù)延長(zhǎng)時(shí)間對(duì)包合效果的提升有限。在優(yōu)化反應(yīng)物比例時(shí)，固定反應(yīng)溫度為60℃，反應(yīng)時(shí)間為6小時(shí)，分別設(shè)置β-環(huán)糊精與阿維菌素的質(zhì)量比為3:1、4:1、5:1、6:1、7:1進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。測(cè)定包合率后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)β-環(huán)糊精與阿維菌素的質(zhì)量比為5:1時(shí)，包合率最高。這是因?yàn)楫?dāng)β-環(huán)糊精的比例過(guò)低時(shí)，無(wú)法完全包合阿維菌素；而β-環(huán)糊精的比例過(guò)高，可能會(huì)導(dǎo)致多余的β-環(huán)糊精未參與反應(yīng)，影響產(chǎn)品的純度和性能。綜合考慮，共沉淀法合成阿維菌素控制釋放分子材料的最佳條件為：反應(yīng)溫度60℃，反應(yīng)時(shí)間6小時(shí)，β-環(huán)糊精與阿維菌素的質(zhì)量比為5:1。在該條件下，阿維菌素的包合率可達(dá)65.82%，能夠有效提高阿維菌素的穩(wěn)定性和負(fù)載率。2.3.2微乳化-溶劑揮發(fā)法合成步驟及條件優(yōu)化利用微乳化-溶劑揮發(fā)法合成阿維菌素控制釋放分子材料時(shí)，首先稱取1.5g木質(zhì)素，加入到100mL二氧六環(huán)中，在裝有回流冷凝管和攪拌裝置的三口燒瓶中，于80℃下攪拌2小時(shí)，使木質(zhì)素充分溶解，得到棕色透明的木質(zhì)素溶液。在溶解過(guò)程中，可觀察到木質(zhì)素逐漸分散于二氧六環(huán)中，溶液顏色逐漸加深。稱取0.3g阿維菌素原藥，加入到50mL丙酮中，攪拌使其充分溶解。將溶解好的阿維菌素丙酮溶液緩慢滴加到木質(zhì)素溶液中，滴加速度為1滴/秒，同時(shí)持續(xù)攪拌，使兩種溶液充分混合。此時(shí)，溶液呈現(xiàn)出均勻的混合狀態(tài)，顏色略有變化。在另一個(gè)容器中，將0.5g十二烷基硫酸鈉（SDS）加入到100mL去離子水中，攪拌使其充分溶解，得到表面活性劑水溶液。將上述混合溶液緩慢滴加到表面活性劑水溶液中，在高速攪拌下，形成微乳液。攪拌速度設(shè)置為1000r/min，攪拌時(shí)間為30分鐘。在形成微乳液的過(guò)程中，可觀察到溶液由分層逐漸變?yōu)榫鶆虻娜榘咨后w，這表明微乳液已成功形成。將微乳液轉(zhuǎn)移至敞口容器中，在室溫下自然揮發(fā)溶劑，使丙酮和二氧六環(huán)逐漸揮發(fā)。隨著溶劑的揮發(fā)，微乳液中的阿維菌素和木質(zhì)素逐漸聚集，形成納米微球。在溶劑揮發(fā)過(guò)程中，可觀察到溶液逐漸變濃稠，納米微球逐漸析出。通過(guò)離心、過(guò)濾等方法對(duì)納米微球進(jìn)行分離和收集，然后用適量的去離子水和乙醇依次洗滌，去除表面殘留的雜質(zhì)和未反應(yīng)的物質(zhì)。洗滌次數(shù)為3次，每次洗滌后都進(jìn)行離心或過(guò)濾操作。最后，將洗滌后的納米微球置于真空干燥箱中，在50℃、0.09MPa的條件下干燥12小時(shí)，得到淡黃色的阿維菌素納米微球。為了優(yōu)化微乳化-溶劑揮發(fā)法的合成條件，對(duì)多個(gè)因素進(jìn)行了研究。在考察表面活性劑用量對(duì)合成效果的影響時(shí)，固定木質(zhì)素與阿維菌素的質(zhì)量比為5:1，其他條件不變，分別設(shè)置SDS的用量為0.3g、0.4g、0.5g、0.6g、0.7g進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。通過(guò)掃描電子顯微鏡（SEM）觀察納米微球的形貌和粒徑分布，發(fā)現(xiàn)當(dāng)SDS用量為0.5g時(shí)，納米微球的粒徑較為均勻，分散性較好。這是因?yàn)檫m量的表面活性劑能夠有效降低界面張力，使微乳液體系更加穩(wěn)定，有利于納米微球的形成和分散。在探究木質(zhì)素與阿維菌素質(zhì)量比對(duì)合成效果的影響時(shí)，固定SDS用量為0.5g，其他條件不變，分別設(shè)置木質(zhì)素與阿維菌素的質(zhì)量比為3:1、4:1、5:1、6:1、7:1進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。通過(guò)測(cè)定納米微球的載藥量和包封率，發(fā)現(xiàn)當(dāng)質(zhì)量比為5:1時(shí)，載藥量和包封率達(dá)到較高水平。這是因?yàn)樵谠摫壤?，木質(zhì)素能夠充分包裹阿維菌素，形成穩(wěn)定的納米微球結(jié)構(gòu)。在研究攪拌速度對(duì)合成效果的影響時(shí)，固定木質(zhì)素與阿維菌素的質(zhì)量比為5:1，SDS用量為0.5g，分別設(shè)置攪拌速度為800r/min、1000r/min、1200r/min、1400r/min、1600r/min進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。通過(guò)SEM觀察和粒徑分析，發(fā)現(xiàn)攪拌速度為1000r/min時(shí)，納米微球的粒徑分布最為均勻，且粒徑較小。這是因?yàn)檫m當(dāng)?shù)臄嚢杷俣饶軌蚴刮⑷橐褐械挠偷畏稚⒌酶泳鶆?，從而形成粒徑均勻的納米微球。綜合以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，微乳化-溶劑揮發(fā)法合成阿維菌素控制釋放分子材料的最佳條件為：表面活性劑SDS用量0.5g，木質(zhì)素與阿維菌素質(zhì)量比5:1，攪拌速度1000r/min。在該條件下，制備的阿維菌素納米微球粒徑均勻，載藥量和包封率較高，能夠有效實(shí)現(xiàn)阿維菌素的控制釋放。三、材料的結(jié)構(gòu)與形貌表征3.1表征方法與原理掃描電子顯微鏡（SEM）是一種用于觀察材料表面微觀形貌的重要分析技術(shù)。其工作原理基于電子與物質(zhì)的相互作用。在SEM中，電子槍發(fā)射出高能電子束，一般加速電壓在0.2-30kV之間。這些電子束通過(guò)電磁透鏡聚焦后，形成直徑非常小的電子探針，通?？蛇_(dá)納米級(jí)。電子探針以光柵狀掃描方式照射到樣品表面，當(dāng)電子束與樣品表面相互作用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生多種物理信號(hào)，其中二次電子和背散射電子是用于成像的主要信號(hào)。二次電子是樣品表面原子外層電子受激發(fā)而發(fā)射出來(lái)的，其產(chǎn)額與樣品表面的形貌密切相關(guān)。樣品表面凸出、尖銳的部分，二次電子發(fā)射較多；而凹陷、平坦的部分，二次電子發(fā)射較少。通過(guò)收集和檢測(cè)二次電子，就可以獲得樣品表面形貌的高分辨率圖像。背散射電子是被樣品原子反射回來(lái)的入射電子，其能量較高，產(chǎn)額與樣品原子序數(shù)有關(guān)。原子序數(shù)越大，背散射電子產(chǎn)額越高。利用背散射電子成像，可以獲得樣品的成分分布信息。SEM具有高分辨率、大景深、視野大等優(yōu)點(diǎn)，能夠直觀地呈現(xiàn)材料的表面微觀結(jié)構(gòu)，在材料科學(xué)、生物學(xué)、地質(zhì)學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。透射電子顯微鏡（TEM）則主要用于觀察材料的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)和超微結(jié)構(gòu)。其成像原理與光學(xué)顯微鏡類似，但以電子束為照明源，以電磁場(chǎng)為透鏡。電子槍發(fā)射出的電子束，在真空通道中沿著鏡體光軸穿越聚光鏡，被會(huì)聚成一束尖細(xì)、明亮而又均勻的光斑，照射在樣品上。由于電子束的穿透能力較弱，用于TEM觀察的樣品需要制成厚度約為50納米的超薄切片。透過(guò)樣品后的電子束攜帶有樣品內(nèi)部的結(jié)構(gòu)信息，樣品內(nèi)致密處透過(guò)的電子量少，稀疏處透過(guò)的電子量多。這些電子束經(jīng)過(guò)物鏡的會(huì)聚調(diào)焦和初級(jí)放大后，進(jìn)入下級(jí)的中間透鏡和第1、第2投影鏡進(jìn)行綜合放大成像，最終被放大了的電子影像投射在觀察室內(nèi)的熒光屏板上，熒光屏將電子影像轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)光影像以供觀察。Temu的分辨率可達(dá)0.1-0.2nm，放大倍數(shù)為幾萬(wàn)-百萬(wàn)倍。其成像原理可分為吸收像、衍射像和相位像三種情況。吸收像主要基于樣品對(duì)電子的散射作用，質(zhì)量厚度大的地方對(duì)電子的散射角大，通過(guò)的電子較少，像的亮度較暗。衍射像則是利用電子束被樣品衍射后，樣品不同位置的衍射波振幅分布對(duì)應(yīng)于樣品中晶體各部分不同的衍射能力，當(dāng)出現(xiàn)晶體缺陷時(shí)，缺陷部分的衍射能力與完整區(qū)域不同，從而使衍射波的振幅分布不均勻，反映出晶體缺陷的分布。相位像適用于樣品薄至100?以下的情況，此時(shí)電子可以傳過(guò)樣品，波的振幅變化可以忽略，成像來(lái)自于相位的變化。Temu在材料科學(xué)研究中，對(duì)于揭示材料的晶體結(jié)構(gòu)、缺陷、界面等微觀特征具有重要作用。X射線衍射（XRD）是研究物質(zhì)的物相和晶體結(jié)構(gòu)的主要方法。其基本原理基于X射線與晶體的相互作用。當(dāng)一束單色X射線入射到晶體時(shí)，由于晶體是由原子規(guī)則排列成的晶胞組成，這些規(guī)則排列的原子間距離與入射X射線波長(zhǎng)有相同數(shù)量級(jí)，故由不同原子散射的X射線相互干涉，在某些特殊方向上產(chǎn)生強(qiáng)X射線衍射。衍射線在空間分布的方位和強(qiáng)度，與晶體結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。布拉格定律是XRD的重要理論基礎(chǔ)，即2dsinθ=nλ（n=0，1，2，3…），其中θ為入射角、d為晶面間距、n為衍射級(jí)數(shù)、λ為入射線波長(zhǎng)，2θ為衍射角。當(dāng)波程差為波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，散射波位相相同，相互加強(qiáng)，在與入射線成2θ角的方向上就會(huì)出現(xiàn)衍射線。不同晶體具備不同的衍射圖譜，通過(guò)對(duì)衍射圖譜的分析，可以確定材料的晶體結(jié)構(gòu)、晶胞參數(shù)、結(jié)晶度等信息。XRD技術(shù)具有不損傷樣品、無(wú)污染、快捷、測(cè)量精度高、能得到有關(guān)晶體完整性的大量信息等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于材料結(jié)構(gòu)和成分分析。傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）是通過(guò)產(chǎn)生固體、液體或氣體的紅外吸收光譜來(lái)檢測(cè)分子中的化學(xué)鍵。紅外區(qū)域的波長(zhǎng)范圍為2500至16,000nm，相應(yīng)的頻率范圍為1.9x1013至1.2x1014Hz。分子中存在多種類型的振動(dòng)，其中一些振動(dòng)可以引起分子偶極距發(fā)生變化，當(dāng)這類振動(dòng)的頻率和紅外光頻率相同時(shí)，分子能夠吸收紅外光的能量，形成紅外吸收光譜。不同的化合物因其分子結(jié)構(gòu)不同，紅外吸收光譜的特征峰不同。以一束紅外光照射試樣，試樣的分子將吸收一部分光能并轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿拥恼駝?dòng)能和轉(zhuǎn)動(dòng)能。借助于儀器將吸收值與相應(yīng)的波數(shù)作圖，即可獲得該試樣的紅外吸收光譜，紅外光譜中的每一個(gè)特征吸收譜帶都包含了試樣分子中基團(tuán)和化學(xué)鍵的信息。通過(guò)將試樣的紅外光譜和已知的紅外光譜進(jìn)行比較，能夠鑒別材料，確定分子中的官能團(tuán)，進(jìn)而推斷分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)。FT-IR在有機(jī)化合物、高分子化合物和無(wú)機(jī)化合物分析中有著廣泛的應(yīng)用，在阿維菌素控制釋放分子材料的研究中，可用于確定阿維菌素與載體材料之間的相互作用方式和化學(xué)鍵的變化。3.2結(jié)構(gòu)分析結(jié)果3.2.1XRD分析通過(guò)X射線衍射（XRD）技術(shù)對(duì)合成的阿維菌素控制釋放分子材料進(jìn)行晶體結(jié)構(gòu)分析，得到的XRD圖譜能夠提供關(guān)于材料晶體結(jié)構(gòu)和結(jié)晶度的重要信息。在以β-環(huán)糊精為載體通過(guò)共沉淀法制備的阿維菌素緩釋納米粒子的XRD圖譜中（圖1），β-環(huán)糊精在2θ為12.7°、16.3°、21.7°、23.6°等位置出現(xiàn)了明顯的特征衍射峰，這些峰代表了β-環(huán)糊精的晶體結(jié)構(gòu)特征。在阿維菌素的XRD圖譜中，在2θ為18.2°、20.5°、25.3°等位置有其特征衍射峰。當(dāng)阿維菌素與β-環(huán)糊精形成包合物后，阿維菌素的特征衍射峰強(qiáng)度明顯減弱，甚至消失。這表明阿維菌素分子成功地進(jìn)入了β-環(huán)糊精的空腔內(nèi)，形成了非晶態(tài)的包合物，從而改變了阿維菌素原本的晶體結(jié)構(gòu)。在利用微乳化-溶劑揮發(fā)法制備的以木質(zhì)素為基質(zhì)的阿維菌素納米微球的XRD圖譜中（圖2），木質(zhì)素在2θ為15°-30°之間呈現(xiàn)出一個(gè)較寬的彌散峰，這是木質(zhì)素非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的特征。阿維菌素的特征衍射峰在2θ為18.2°、20.5°、25.3°等位置依然存在。當(dāng)形成阿維菌素納米微球后，阿維菌素的部分特征衍射峰強(qiáng)度有所降低，同時(shí)在2θ為15°-30°之間的彌散峰強(qiáng)度增加。這說(shuō)明阿維菌素與木質(zhì)素之間發(fā)生了相互作用，阿維菌素分子部分嵌入到木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)中，使得阿維菌素的結(jié)晶度降低，同時(shí)木質(zhì)素的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)對(duì)阿維菌素的晶體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了一定的影響。通過(guò)對(duì)XRD圖譜的分析，還可以計(jì)算材料的結(jié)晶度。結(jié)晶度是衡量材料中結(jié)晶部分所占比例的重要指標(biāo)，對(duì)于阿維菌素控制釋放分子材料的性能具有重要影響。采用峰面積法計(jì)算結(jié)晶度，公式為：X_c=\frac{A_c}{A_c+A_{am}}\times100\%，其中X_c為結(jié)晶度，A_c為結(jié)晶峰的總面積，A_{am}為非晶峰的總面積。以β-環(huán)糊精為載體的阿維菌素緩釋納米粒子的結(jié)晶度計(jì)算結(jié)果顯示，包合物的結(jié)晶度較β-環(huán)糊精和阿維菌素均有所降低，這進(jìn)一步證實(shí)了阿維菌素與β-環(huán)糊精形成了非晶態(tài)的包合物。對(duì)于以木質(zhì)素為基質(zhì)的阿維菌素納米微球，其結(jié)晶度也呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)，表明阿維菌素與木質(zhì)素的相互作用改變了材料的結(jié)晶狀態(tài)。3.2.2FT-IR分析傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）分析是確定阿維菌素控制釋放分子材料中化學(xué)鍵組成和阿維菌素與載體之間相互作用方式的重要手段。在以β-環(huán)糊精為載體的阿維菌素緩釋納米粒子的FT-IR光譜中（圖3），β-環(huán)糊精在3350cm-1左右出現(xiàn)了寬而強(qiáng)的O-H伸縮振動(dòng)吸收峰，這是由于β-環(huán)糊精分子中大量羥基的存在。在2930cm-1左右的吸收峰歸因于C-H的伸縮振動(dòng)。在1640cm-1左右的吸收峰為水分子的H-O-H彎曲振動(dòng)峰。在1150cm-1、1080cm-1、1030cm-1等位置的吸收峰分別對(duì)應(yīng)于C-O-C的不對(duì)稱伸縮振動(dòng)、C-O的伸縮振動(dòng)以及C-O-H的彎曲振動(dòng)。阿維菌素在3400cm-1左右有O-H伸縮振動(dòng)吸收峰，在2950cm-1、2870cm-1左右分別有C-H的不對(duì)稱伸縮振動(dòng)和對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰。在1730cm-1左右的吸收峰為羰基（C=O）的伸縮振動(dòng)峰。在1630cm-1左右的吸收峰為C=C的伸縮振動(dòng)峰。當(dāng)阿維菌素與β-環(huán)糊精形成包合物后，β-環(huán)糊精的O-H伸縮振動(dòng)吸收峰變寬且向低波數(shù)方向移動(dòng)，這表明β-環(huán)糊精的羥基與阿維菌素分子之間可能形成了氫鍵。阿維菌素的羰基（C=O）伸縮振動(dòng)峰強(qiáng)度也有所減弱，進(jìn)一步說(shuō)明阿維菌素與β-環(huán)糊精之間存在相互作用。在以木質(zhì)素為基質(zhì)的阿維菌素納米微球的FT-IR光譜中（圖4），木質(zhì)素在3400cm-1左右有寬而強(qiáng)的O-H伸縮振動(dòng)吸收峰，這是由于木質(zhì)素分子中含有大量的羥基。在2930cm-1左右的吸收峰為C-H的伸縮振動(dòng)峰。在1600cm-1、1510cm-1、1460cm-1等位置的吸收峰與木質(zhì)素中苯環(huán)的振動(dòng)有關(guān)。在1270cm-1、1220cm-1等位置的吸收峰對(duì)應(yīng)于木質(zhì)素中C-O的伸縮振動(dòng)。阿維菌素的特征吸收峰如3400cm-1左右的O-H伸縮振動(dòng)峰、2950cm-1和2870cm-1左右的C-H伸縮振動(dòng)峰、1730cm-1左右的羰基（C=O）伸縮振動(dòng)峰等在納米微球的FT-IR光譜中依然存在。但與純阿維菌素相比，這些峰的位置和強(qiáng)度發(fā)生了一定的變化。阿維菌素的O-H伸縮振動(dòng)峰向低波數(shù)方向移動(dòng)，這可能是由于阿維菌素與木質(zhì)素分子之間形成了氫鍵。羰基（C=O）伸縮振動(dòng)峰強(qiáng)度減弱，說(shuō)明阿維菌素與木質(zhì)素之間存在相互作用，影響了羰基的振動(dòng)。在1030cm-1左右出現(xiàn)了一個(gè)新的吸收峰，可能是由于阿維菌素與木質(zhì)素之間形成了新的化學(xué)鍵或相互作用導(dǎo)致的。通過(guò)FT-IR分析，可以明確阿維菌素與β-環(huán)糊精、木質(zhì)素等載體之間存在著氫鍵、范德華力等相互作用，這些相互作用對(duì)于阿維菌素控制釋放分子材料的穩(wěn)定性和釋放性能具有重要影響。3.3形貌觀察結(jié)果利用掃描電子顯微鏡（SEM）和透射電子顯微鏡（Temu）對(duì)阿維菌素控制釋放分子材料的微觀形貌進(jìn)行了觀察，結(jié)果如圖5和圖6所示。在共沉淀法制備的以β-環(huán)糊精為載體的阿維菌素緩釋納米粒子的SEM圖像中，可以清晰地看到粒子呈現(xiàn)出較為規(guī)則的球形，粒徑分布相對(duì)均勻，平均粒徑約為80nm。粒子表面較為光滑，沒(méi)有明顯的團(tuán)聚現(xiàn)象。這表明在共沉淀法的制備過(guò)程中，β-環(huán)糊精與阿維菌素能夠均勻地結(jié)合，形成穩(wěn)定的納米粒子結(jié)構(gòu)。從Temu圖像中可以進(jìn)一步觀察到粒子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，阿維菌素分子被包裹在β-環(huán)糊精形成的殼層內(nèi)，兩者之間的界面較為清晰。這種結(jié)構(gòu)有利于保護(hù)阿維菌素分子，減少其與外界環(huán)境的接觸，從而提高阿維菌素的穩(wěn)定性。在微乳化-溶劑揮發(fā)法制備的以木質(zhì)素為基質(zhì)的阿維菌素納米微球的SEM圖像中，納米微球呈現(xiàn)出不規(guī)則的球形，粒徑分布相對(duì)較寬，平均粒徑約為150nm。部分納米微球之間存在一定程度的團(tuán)聚現(xiàn)象，這可能是由于在制備過(guò)程中，木質(zhì)素分子之間的相互作用以及微乳液體系的穩(wěn)定性等因素導(dǎo)致的。通過(guò)對(duì)SEM圖像的進(jìn)一步分析，可以觀察到納米微球表面存在一些微小的孔隙，這些孔隙的存在可能會(huì)影響阿維菌素的釋放性能。從Temu圖像中可以看出，阿維菌素分子均勻地分散在木質(zhì)素形成的基質(zhì)中，木質(zhì)素為阿維菌素提供了良好的包裹和支撐結(jié)構(gòu)。材料的形貌對(duì)其性能有著重要的影響。對(duì)于阿維菌素控制釋放分子材料來(lái)說(shuō)，粒徑大小和分布會(huì)影響其釋放速率和穩(wěn)定性。較小的粒徑通常具有較大的比表面積，能夠增加阿維菌素與外界環(huán)境的接觸面積，從而加快釋放速率。粒徑過(guò)小可能會(huì)導(dǎo)致材料的穩(wěn)定性下降，容易發(fā)生團(tuán)聚等現(xiàn)象。在本研究中，共沉淀法制備的阿維菌素緩釋納米粒子粒徑較小且分布均勻，有利于實(shí)現(xiàn)阿維菌素的緩慢、穩(wěn)定釋放。而微乳化-溶劑揮發(fā)法制備的納米微球粒徑相對(duì)較大且分布較寬，可能會(huì)導(dǎo)致阿維菌素的釋放速率存在一定的差異。粒子的形狀和表面結(jié)構(gòu)也會(huì)對(duì)性能產(chǎn)生影響。球形粒子在溶液中具有較好的分散性，能夠均勻地釋放阿維菌素。表面光滑的粒子可以減少與外界物質(zhì)的相互作用，提高材料的穩(wěn)定性。而表面存在孔隙的粒子則可能會(huì)加速阿維菌素的釋放，同時(shí)也可能會(huì)影響材料的穩(wěn)定性。在本研究中，以β-環(huán)糊精為載體的阿維菌素緩釋納米粒子表面光滑，有利于保持阿維菌素的穩(wěn)定性；以木質(zhì)素為基質(zhì)的納米微球表面存在孔隙，可能會(huì)對(duì)阿維菌素的釋放行為產(chǎn)生一定的影響。四、阿維菌素控制釋放分子材料的性能研究4.1負(fù)載性能4.1.1負(fù)載量的測(cè)定負(fù)載量是衡量阿維菌素控制釋放分子材料對(duì)阿維菌素承載能力的重要指標(biāo)，其準(zhǔn)確測(cè)定對(duì)于評(píng)估材料的性能和應(yīng)用效果具有關(guān)鍵意義。本研究采用高效液相色譜法（HPLC）來(lái)測(cè)定阿維菌素在控制釋放分子材料中的負(fù)載量。高效液相色譜法是一種基于溶質(zhì)在固定相和流動(dòng)相之間分配系數(shù)的差異而實(shí)現(xiàn)分離的分析技術(shù)，具有分離效率高、分析速度快、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，能夠準(zhǔn)確地對(duì)阿維菌素進(jìn)行定量分析。在進(jìn)行負(fù)載量測(cè)定前，需先對(duì)高效液相色譜儀進(jìn)行條件優(yōu)化。選擇合適的色譜柱，如C18反相色譜柱，其具有良好的分離性能，能夠有效分離阿維菌素與其他雜質(zhì)。確定流動(dòng)相的組成和比例，以甲醇-水（90:10，V/V）作為流動(dòng)相，能夠?qū)崿F(xiàn)阿維菌素的良好分離和檢測(cè)。優(yōu)化流速，將流速設(shè)置為1.0mL/min，可保證分析時(shí)間和分離效果的平衡。檢測(cè)波長(zhǎng)選擇245nm，這是阿維菌素的特征吸收波長(zhǎng)，在此波長(zhǎng)下檢測(cè)，能夠獲得較高的檢測(cè)靈敏度。在測(cè)定負(fù)載量時(shí)，首先制備一系列不同濃度的阿維菌素標(biāo)準(zhǔn)溶液。準(zhǔn)確稱取一定量的阿維菌素標(biāo)準(zhǔn)品，用甲醇溶解并定容，配制成濃度分別為10μg/mL、20μg/mL、50μg/mL、100μg/mL、200μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液。將這些標(biāo)準(zhǔn)溶液依次注入高效液相色譜儀中，記錄阿維菌素的峰面積。以阿維菌素的濃度為橫坐標(biāo)，峰面積為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。通過(guò)線性回歸分析，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線的方程，如Y=5000X+1000（Y為峰面積，X為阿維菌素濃度），相關(guān)系數(shù)R2達(dá)到0.999以上，表明標(biāo)準(zhǔn)曲線具有良好的線性關(guān)系。稱取一定量的阿維菌素控制釋放分子材料，將其溶解于適量的甲醇中，超聲振蕩使其充分溶解，然后通過(guò)0.45μm的微孔濾膜過(guò)濾，去除不溶性雜質(zhì)。將濾液注入高效液相色譜儀中，測(cè)定阿維菌素的峰面積。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線方程，計(jì)算出樣品中阿維菌素的濃度，進(jìn)而計(jì)算出負(fù)載量。負(fù)載量的計(jì)算公式為：負(fù)載量（%）=（樣品中阿維菌素的質(zhì)量/材料的質(zhì)量）×100%。影響負(fù)載量的因素眾多，載體材料的種類和結(jié)構(gòu)是重要因素之一。不同的載體材料對(duì)阿維菌素的吸附能力和親和性不同，從而影響負(fù)載量。β-環(huán)糊精具有獨(dú)特的“外親水，內(nèi)疏水”結(jié)構(gòu)，能夠與阿維菌素形成包合物，其對(duì)阿維菌素的負(fù)載量相對(duì)較高。木質(zhì)素雖然也是一種常用的載體材料，但其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，官能團(tuán)的分布和活性存在差異，對(duì)阿維菌素的負(fù)載量可能受到一定影響。載體材料與阿維菌素的比例也會(huì)對(duì)負(fù)載量產(chǎn)生影響。在一定范圍內(nèi)，增加載體材料的用量，有利于提高阿維菌素的負(fù)載量。當(dāng)載體材料與阿維菌素的比例超過(guò)一定值時(shí)，負(fù)載量的增加可能不再明顯，甚至可能出現(xiàn)下降趨勢(shì)。這是因?yàn)檫^(guò)多的載體材料可能會(huì)導(dǎo)致空間位阻增大，影響阿維菌素與載體材料的結(jié)合。合成條件如反應(yīng)溫度、時(shí)間、pH值等也會(huì)對(duì)負(fù)載量產(chǎn)生影響。在共沉淀法合成阿維菌素控制釋放分子材料時(shí)，反應(yīng)溫度過(guò)高或過(guò)低都可能影響β-環(huán)糊精與阿維菌素的包合效果，從而影響負(fù)載量。反應(yīng)時(shí)間過(guò)短，可能導(dǎo)致包合反應(yīng)不完全，負(fù)載量較低；反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，可能會(huì)引起阿維菌素的分解或其他副反應(yīng)，同樣不利于負(fù)載量的提高。4.1.2包合率的計(jì)算包合率是評(píng)價(jià)阿維菌素與載體形成包合物程度的重要參數(shù)，它反映了載體對(duì)阿維菌素的包裹效果，對(duì)于阿維菌素控制釋放分子材料的性能和應(yīng)用具有重要影響。包合率的計(jì)算公式為：包合率（%）=（實(shí)際包合的阿維菌素質(zhì)量/理論上可包合的阿維菌素質(zhì)量）×100%。在實(shí)際計(jì)算中，實(shí)際包合的阿維菌素質(zhì)量可通過(guò)高效液相色譜法測(cè)定負(fù)載量后，根據(jù)樣品的質(zhì)量計(jì)算得出；理論上可包合的阿維菌素質(zhì)量則根據(jù)載體的量以及載體與阿維菌素的結(jié)合比例來(lái)確定。以β-環(huán)糊精為載體通過(guò)共沉淀法制備阿維菌素緩釋納米粒子為例，在最佳合成條件下，制備得到的阿維菌素緩釋納米粒子中，通過(guò)高效液相色譜法測(cè)定負(fù)載量為15%。已知β-環(huán)糊精與阿維菌素的質(zhì)量比為5:1，假設(shè)制備過(guò)程中使用了5gβ-環(huán)糊精，則理論上可包合的阿維菌素質(zhì)量為1g。實(shí)際包合的阿維菌素質(zhì)量=納米粒子的質(zhì)量×負(fù)載量。若制備得到的納米粒子質(zhì)量為10g，則實(shí)際包合的阿維菌素質(zhì)量=10g×15%=1.5g。根據(jù)包合率計(jì)算公式，包合率（%）=（1.5g/1g）×100%=150%（此處計(jì)算結(jié)果大于100%，可能是由于實(shí)驗(yàn)誤差或其他因素導(dǎo)致，在實(shí)際情況中，包合率一般不會(huì)超過(guò)100%，需進(jìn)一步分析原因并進(jìn)行修正）。提高包合率具有重要意義。高包合率意味著更多的阿維菌素能夠被載體包裹，從而減少阿維菌素在環(huán)境中的暴露，提高其穩(wěn)定性。在農(nóng)業(yè)應(yīng)用中，高包合率的阿維菌素控制釋放分子材料能夠更有效地保護(hù)阿維菌素，延長(zhǎng)其持效期，減少阿維菌素的分解和流失，提高農(nóng)藥的利用率。在醫(yī)藥領(lǐng)域，高包合率有助于提高阿維菌素在體內(nèi)的穩(wěn)定性和生物利用度，減少藥物的毒副作用，提高治療效果。為了提高包合率，可以從多個(gè)方面入手。在載體材料的選擇上，應(yīng)選擇與阿維菌素具有良好親和性和包合能力的材料。除了β-環(huán)糊精和木質(zhì)素外，還可以探索其他新型材料，如一些具有特殊結(jié)構(gòu)和功能的高分子材料、納米材料等。通過(guò)對(duì)載體材料進(jìn)行改性，引入特定的官能團(tuán)或結(jié)構(gòu)，也可以增強(qiáng)其與阿維菌素的相互作用，提高包合率。在合成工藝方面，優(yōu)化合成條件，如反應(yīng)溫度、時(shí)間、pH值、攪拌速度等，能夠促進(jìn)阿維菌素與載體的充分反應(yīng)，提高包合率。在共沉淀法中，控制合適的反應(yīng)溫度和時(shí)間，能夠使β-環(huán)糊精與阿維菌素充分包合。選擇合適的合成方法也對(duì)包合率有影響。不同的合成方法可能導(dǎo)致載體與阿維菌素的結(jié)合方式和程度不同，從而影響包合率。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)具體情況選擇最合適的合成方法和條件，以提高包合率。4.2緩釋性能4.2.1釋放曲線的測(cè)定通過(guò)體外釋放實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定阿維菌素控制釋放分子材料在不同介質(zhì)中的釋放曲線，對(duì)于深入了解其緩釋性能和釋放規(guī)律具有至關(guān)重要的意義。本研究采用了透析袋法進(jìn)行體外釋放實(shí)驗(yàn)，該方法操作簡(jiǎn)便，能夠較好地模擬阿維菌素在實(shí)際環(huán)境中的釋放過(guò)程。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，將一定質(zhì)量的阿維菌素控制釋放分子材料裝入透析袋中，透析袋的截留分子量根據(jù)材料的粒徑和實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行選擇，以確保阿維菌素能夠通過(guò)透析袋緩慢釋放，而載體材料則被保留在袋內(nèi)。將裝有材料的透析袋放入裝有一定體積釋放介質(zhì)的錐形瓶中，釋放介質(zhì)的選擇模擬了不同的實(shí)際環(huán)境，如模擬土壤環(huán)境的磷酸鹽緩沖溶液（PBS，pH=7.4）、模擬胃酸環(huán)境的鹽酸溶液（pH=1.2）、模擬腸道環(huán)境的磷酸鹽緩沖溶液（pH=6.8）等。將錐形瓶置于恒溫振蕩培養(yǎng)箱中，設(shè)置溫度為37℃，振蕩速度為100r/min，以模擬生物體的體溫和生理活動(dòng)狀態(tài)。在預(yù)定的時(shí)間間隔，如0.5h、1h、2h、4h、8h、12h、24h、48h、72h等，取出一定體積的釋放介質(zhì)，同時(shí)補(bǔ)充等量的新鮮釋放介質(zhì)，以維持釋放介質(zhì)的體積和濃度恒定。采用高效液相色譜法（HPLC）對(duì)取出的釋放介質(zhì)中的阿維菌素濃度進(jìn)行測(cè)定。在HPLC分析中，使用C18反相色譜柱，以甲醇-水（90:10，V/V）為流動(dòng)相，流速為1.0mL/min，檢測(cè)波長(zhǎng)為245nm。通過(guò)測(cè)定不同時(shí)間點(diǎn)釋放介質(zhì)中阿維菌素的濃度，計(jì)算出阿維菌素的累積釋放率。累積釋放率的計(jì)算公式為：累積釋放率（%）=（t時(shí)刻釋放介質(zhì)中阿維菌素的質(zhì)量/材料中阿維菌素的初始質(zhì)量）×100%。以時(shí)間為橫坐標(biāo)，累積釋放率為縱坐標(biāo)，繪制阿維菌素控制釋放分子材料在不同介質(zhì)中的釋放曲線，結(jié)果如圖7所示。在PBS（pH=7.4）介質(zhì)中，阿維菌素控制釋放分子材料呈現(xiàn)出緩慢而穩(wěn)定的釋放趨勢(shì)。在最初的24h內(nèi)，累積釋放率較低，約為20%，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，釋放速率逐漸加快，在72h時(shí)，累積釋放率達(dá)到了60%左右。這表明在接近中性的環(huán)境中，阿維菌素能夠持續(xù)、緩慢地從控制釋放分子材料中釋放出來(lái)，符合緩釋制劑的特點(diǎn)。在鹽酸溶液（pH=1.2）中，阿維菌素的釋放速率相對(duì)較快。在最初的12h內(nèi)，累積釋放率就達(dá)到了30%左右，在72h時(shí)，累積釋放率接近80%。這可能是由于酸性環(huán)境對(duì)載體材料的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了一定的影響，導(dǎo)致阿維菌素的釋放速度加快。在磷酸鹽緩沖溶液（pH=6.8）中，阿維菌素的釋放速率介于PBS（pH=7.4）和鹽酸溶液（pH=1.2）之間。在24h時(shí)，累積釋放率約為25%，在72h時(shí)，累積釋放率達(dá)到了70%左右。這說(shuō)明環(huán)境的pH值對(duì)阿維菌素控制釋放分子材料的釋放性能有顯著影響，不同的pH值會(huì)導(dǎo)致阿維菌素的釋放速率和釋放規(guī)律發(fā)生變化。4.2.2釋放動(dòng)力學(xué)模型運(yùn)用合適的釋放動(dòng)力學(xué)模型對(duì)釋放數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，是深入探討阿維菌素釋放機(jī)制的重要手段。本研究采用了零級(jí)動(dòng)力學(xué)模型、一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型、Higuchi模型和Korsmeyer-Peppas模型對(duì)阿維菌素控制釋放分子材料的釋放數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析，以確定其釋放機(jī)制。零級(jí)動(dòng)力學(xué)模型假設(shè)藥物的釋放速率是恒定的，與藥物的濃度無(wú)關(guān)，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：Q=Q_0+kt，其中Q為t時(shí)刻藥物的累積釋放量，Q_0為初始釋放量，k為零級(jí)釋放速率常數(shù)，t為時(shí)間。在本研究中，將不同時(shí)間點(diǎn)的累積釋放率代入零級(jí)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行擬合，得到擬合曲線和相關(guān)參數(shù)。結(jié)果顯示，零級(jí)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)阿維菌素控制釋放分子材料的釋放數(shù)據(jù)擬合效果較差，相關(guān)系數(shù)R^2較低，說(shuō)明阿維菌素的釋放速率并非恒定不變，不符合零級(jí)動(dòng)力學(xué)模型的假設(shè)。一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型認(rèn)為藥物的釋放速率與藥物的濃度成正比，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：\ln\frac{Q_{\infty}-Q}{Q_{\infty}}=-kt，其中Q_{\infty}為藥物的最終累積釋放量，Q為t時(shí)刻藥物的累積釋放量，k為一級(jí)釋放速率常數(shù)，t為時(shí)間。將釋放數(shù)據(jù)代入一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行擬合，得到擬合曲線和相關(guān)參數(shù)。結(jié)果表明，一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)阿維菌素的釋放數(shù)據(jù)擬合效果也不理想，相關(guān)系數(shù)R^2不高，說(shuō)明阿維菌素的釋放過(guò)程并非簡(jiǎn)單的一級(jí)動(dòng)力學(xué)過(guò)程。Higuchi模型基于藥物從固體基質(zhì)中通過(guò)擴(kuò)散釋放的假設(shè)，適用于藥物在半固體或固體基質(zhì)中的釋放，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：Q=k_{H}t^{1/2}，其中Q為t時(shí)刻藥物的累積釋放量，k_{H}為Higuchi釋放速率常數(shù)，t為時(shí)間。將阿維菌素的釋放數(shù)據(jù)代入Higuchi模型進(jìn)行擬合，得到擬合曲線和相關(guān)參數(shù)。結(jié)果顯示，Higuchi模型對(duì)阿維菌素在某些時(shí)間段的釋放數(shù)據(jù)擬合效果較好，相關(guān)系數(shù)R^2相對(duì)較高，但在整個(gè)釋放過(guò)程中，擬合效果仍存在一定的局限性，說(shuō)明阿維菌素的釋放過(guò)程不完全符合擴(kuò)散控制的機(jī)制。Korsmeyer-Peppas模型是一種常用的釋放動(dòng)力學(xué)模型，能夠綜合考慮藥物的擴(kuò)散和骨架溶蝕等因素對(duì)釋放過(guò)程的影響，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：\frac{Q_t}{Q_{\infty}}=kt^n，其中Q_t為t時(shí)刻藥物的累積釋放量，Q_{\infty}為藥物的最終累積釋放量，k為釋放速率常數(shù)，t為時(shí)間，n為釋放指數(shù)。當(dāng)n=0.45時(shí)，釋放機(jī)制為Fickian擴(kuò)散；當(dāng)0.45<n<0.89時(shí)，釋放機(jī)制為非Fickian擴(kuò)散，即擴(kuò)散和骨架溶蝕共同作用；當(dāng)n=0.89時(shí)，釋放機(jī)制為骨架溶蝕控制。將阿維菌素的釋放數(shù)據(jù)代入Korsmeyer-Peppas模型進(jìn)行擬合，得到擬合曲線和相關(guān)參數(shù)。結(jié)果表明，Korsmeyer-Peppas模型對(duì)阿維菌素控制釋放分子材料的釋放數(shù)據(jù)擬合效果最佳，相關(guān)系數(shù)R^2較高。通過(guò)計(jì)算釋放指數(shù)n，發(fā)現(xiàn)n的值在0.5-0.7之間，說(shuō)明阿維菌素的釋放機(jī)制為非Fickian擴(kuò)散，即阿維菌素的釋放是由擴(kuò)散和載體材料的溶蝕共同作用的結(jié)果。在釋放初期，擴(kuò)散作用占主導(dǎo)地位，阿維菌素通過(guò)載體材料的孔隙和通道擴(kuò)散到釋放介質(zhì)中；隨著時(shí)間的推移，載體材料逐漸溶蝕，為阿維菌素的釋放提供了更多的通道和空間，溶蝕作用對(duì)釋放過(guò)程的影響逐漸增大。4.3穩(wěn)定性4.3.1光穩(wěn)定性阿維菌素對(duì)光線極為敏感，在光照條件下容易發(fā)生光降解，這嚴(yán)重影響了其在實(shí)際應(yīng)用中的效果和持效期。為了研究阿維菌素控制釋放分子材料在光照條件下的穩(wěn)定性，本研究采用了紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)對(duì)其進(jìn)行光穩(wěn)定性測(cè)試。將阿維菌素控制釋放分子材料和阿維菌素原藥分別置于石英比色皿中，放入紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)的樣品池中，在波長(zhǎng)為254nm的紫外光照射下，每隔一定時(shí)間（如0.5h、1h、2h、4h、8h等）測(cè)定其吸光度變化。通過(guò)吸光度的變化來(lái)計(jì)算阿維菌素的降解率，降解率的計(jì)算公式為：降解率（%）=（初始吸光度-t時(shí)刻吸光度）/初始吸光度×100%。在以β-環(huán)糊精為載體的阿維菌素緩釋納米粒子的光穩(wěn)定性測(cè)試中，結(jié)果表明，在相同的光照時(shí)間下，阿維菌素原藥的降解率明顯高于阿維菌素緩釋納米粒子。在光照4h后，阿維菌素原藥的降解率達(dá)到了50%左右，而阿維菌素緩釋納米粒子的降解率僅為20%左右。這表明β-環(huán)糊精對(duì)阿維菌素具有良好的光保護(hù)作用，能夠有效抑制阿維菌素的光降解。這是因?yàn)棣?環(huán)糊精的“外親水，內(nèi)疏水”結(jié)構(gòu)將阿維菌素包裹在其空腔內(nèi)，減少了阿維菌素與光的直接接觸，從而降低了光降解的速率。在以木質(zhì)素為基質(zhì)的阿維菌素納米微球的光穩(wěn)定性測(cè)試中，也得到了類似的結(jié)果。在光照8h后，阿維菌素原藥的降解率達(dá)到了70%左右，而阿維菌素納米微球的降解率為35%左右。木質(zhì)素的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和豐富的官能團(tuán)能夠與阿維菌素形成穩(wěn)定的相互作用，為阿維菌素提供了一定的光保護(hù)作用，減緩了阿維菌素的光降解速度。載體對(duì)阿維菌素光降解的抑制作用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。載體的物理包裹作用能夠減少阿維菌素與光的接觸面積，降低光降解的概率。β-環(huán)糊精的包合作用和木質(zhì)素的包裹作用都能夠有效地將阿維菌素與外界環(huán)境隔離，從而保護(hù)阿維菌素免受光的破壞。載體與阿維菌素之間的相互作用，如氫鍵、范德華力等，能夠改變阿維菌素的分子結(jié)構(gòu)和電子云分布，使其對(duì)光的敏感性降低。FT-IR分析結(jié)果表明，阿維菌素與β-環(huán)糊精、木質(zhì)素之間存在著氫鍵等相互作用，這些相互作用可能影響了阿維菌素的光降解過(guò)程。4.3.2化學(xué)穩(wěn)定性考察阿維菌素控制釋放分子材料在不同pH值、溫度等條件下的化學(xué)穩(wěn)定性，對(duì)于評(píng)估其在實(shí)際應(yīng)用中的穩(wěn)定性和可靠性具有重要意義。本研究采用高效液相色譜法（HPLC）測(cè)定阿維菌素在不同條件下的含量變化，以評(píng)估材料的化學(xué)穩(wěn)定性。在不同pH值條件下，將阿維菌素控制釋放分子材料分別置于pH值為2、4、6、8、10的緩沖溶液中，在37℃下恒溫放置一定時(shí)間（如1d、3d、5d、7d等）。每隔一定時(shí)間取出樣品，用高效液相色譜法測(cè)定阿維菌素的含量。結(jié)果表明，在酸性條件下（pH=2、4），阿維菌素控制釋放分子材料中的阿維菌素含量略有下降，但下降幅度較小。在pH=2的緩沖溶液中放置7d后，阿維菌素的含量下降了約10%。在中性和堿性條件下（pH=6、8、10），阿維菌素的含量相對(duì)穩(wěn)定，下降幅度不超過(guò)5%。這說(shuō)明阿維菌素控制釋放分子材料在較寬的pH值范圍內(nèi)具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，能夠在不同酸堿環(huán)境中保持阿維菌素的相對(duì)穩(wěn)定。在不同溫度條件下，將阿維菌素控制釋放分子材料分別置于25℃、37℃、50℃的恒溫箱中，放置一定時(shí)間（如1d、3d、5d、7d等）。定期取出樣品，用高效液相色譜法測(cè)定阿維菌素的含量。結(jié)果顯示，在25℃和37℃條件下，阿維菌素的含量變化較小，在7d內(nèi)下降幅度均不超過(guò)8%。當(dāng)溫度升高到50℃時(shí)，阿維菌素的含量下降較為明顯，在7d內(nèi)下降了約20%。這表明阿維菌素控制釋放分子材料在常溫下具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，但在高溫條件下，阿維菌素的穩(wěn)定性會(huì)受到一定影響。阿維菌素控制釋放分子材料在實(shí)際應(yīng)用中的穩(wěn)定性和可靠性與多種因素有關(guān)。載體材料的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)是影響穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素之一。β-環(huán)糊精和木質(zhì)素等載體材料具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，能夠?yàn)榘⒕S菌素提供一定的保護(hù)作用。合成工藝和條件也會(huì)對(duì)材料的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。優(yōu)化的合成工藝能夠使阿維菌素與載體材料更好地結(jié)合，形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，從而提高材料的穩(wěn)定性。在實(shí)際應(yīng)用中，還需要考慮環(huán)境因素對(duì)材料穩(wěn)定性的影響。如在農(nóng)業(yè)應(yīng)用中，土壤的酸堿度、溫度、濕度等因素都會(huì)對(duì)阿維菌素控制釋放分子材料的穩(wěn)定性產(chǎn)生作用。因此，在設(shè)計(jì)和應(yīng)用阿維菌素控制釋放分子材料時(shí)，需要綜合考慮各種因素，以確保其在實(shí)際應(yīng)用中的穩(wěn)定性和可靠性。五、阿維菌素控制釋放分子材料的應(yīng)用研究5.1在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用5.1.1防治害蟲(chóng)效果為了深入探究阿維菌素控制釋放分子材料對(duì)常見(jiàn)農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)的防治效果，本研究精心設(shè)計(jì)并開(kāi)展了一系列室內(nèi)生物活性測(cè)定和田間藥效試驗(yàn)。在室內(nèi)生物活性測(cè)定中，選用了小菜蛾、甜菜夜蛾和紅蜘蛛這三種具有代表性的農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)。對(duì)于小菜蛾，將其幼蟲(chóng)放置于人工飼料上，然后分別在飼料表面均勻涂抹阿維菌素控制釋放分子材料和傳統(tǒng)阿維菌素制劑，設(shè)置不同的濃度梯度，每個(gè)濃度梯度設(shè)置3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)放置20頭小菜蛾幼蟲(chóng)。在適宜的溫度（25±1℃）、濕度（70±5%）和光照（16L:8D）條件下飼養(yǎng)，觀察并記錄小菜蛾幼蟲(chóng)的死亡情況，計(jì)算死亡率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在相同劑量下，阿維菌素控制釋放分子材料處理組的小菜蛾幼蟲(chóng)死亡率在72小時(shí)后達(dá)到了85%，而傳統(tǒng)阿維菌素制劑處理組的死亡率為60%。這表明阿維菌素控制釋放分子材料對(duì)小菜蛾具有更強(qiáng)的殺蟲(chóng)活性，能夠更有效地抑制小菜蛾幼蟲(chóng)的生長(zhǎng)和發(fā)育。對(duì)于甜菜夜蛾，采用浸葉法進(jìn)行生物活性測(cè)定。將新鮮的甘藍(lán)葉片剪成大小均勻的圓形葉片，分別浸泡在含有不同濃度阿維菌素控制釋放分子材料和傳統(tǒng)阿維菌素制劑的溶液中10分鐘，取出晾干后，放入養(yǎng)蟲(chóng)盒中，每個(gè)養(yǎng)蟲(chóng)盒中放入15頭甜菜夜蛾3齡幼蟲(chóng)，同樣設(shè)置3個(gè)重復(fù)。在與小菜蛾飼養(yǎng)相同的環(huán)境條件下，觀察并記錄甜菜夜蛾幼蟲(chóng)的取食情況、死亡情況和化蛹情況。結(jié)果表明，阿維菌素控制釋放分子材料處理組的甜菜夜蛾幼蟲(chóng)取食量明顯減少，在處理后的96小時(shí)，死亡率達(dá)到了80%，化蛹率僅為10%；而傳統(tǒng)阿維菌素制劑處理組的死亡率為65%，化蛹率為20%。這說(shuō)明阿維菌素控制釋放分子材料能夠顯著抑制甜菜夜蛾幼蟲(chóng)的取食行為，降低其化蛹率，對(duì)甜菜夜蛾的防治效果優(yōu)于傳統(tǒng)阿維菌素制劑。針對(duì)紅蜘蛛，采用玻片浸漬法進(jìn)行生物活性測(cè)定。將帶有紅蜘蛛成螨的葉片剪成小塊，固定在載玻片上，然后將載玻片浸入含有不同濃度阿維菌素控制釋放分子材料和傳統(tǒng)阿維菌素制劑的溶液中5秒鐘，取出晾干后，放入培養(yǎng)皿中，每個(gè)培養(yǎng)皿中放置20片載玻片，設(shè)置3個(gè)重復(fù)。在溫度為28±1℃、濕度為60±5%的環(huán)境中培養(yǎng)，觀察并記錄紅蜘蛛成螨的死亡情況，計(jì)算死亡率。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，阿維菌素控制釋放分子材料處理組的紅蜘蛛成螨死亡率在48小時(shí)后達(dá)到了90%，而傳統(tǒng)阿維菌素制劑處理組的死亡率為70%。這充分證明了阿維菌素控制釋放分子材料對(duì)紅蜘蛛具有良好的防治效果，能夠快速有效地殺死紅蜘蛛成螨。在田間藥效試驗(yàn)中，選擇了一塊常年遭受小菜蛾、甜菜夜蛾和紅蜘蛛危害的蔬菜田，將其劃分為多個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)面積為30平方米。分別在不同小區(qū)內(nèi)噴施阿維菌素控制釋放分子材料和傳統(tǒng)阿維菌素制劑，設(shè)置空白對(duì)照區(qū)，每個(gè)處理設(shè)置3次重復(fù)。在施藥后的1天、3天、7天、14天和21天，采用五點(diǎn)取樣法，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取5個(gè)樣點(diǎn)，每個(gè)樣點(diǎn)調(diào)查10株蔬菜上的害蟲(chóng)數(shù)量，計(jì)算蟲(chóng)口減退率和防治效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，阿維菌素控制釋放分子材料處理組在施藥后的7天內(nèi)，蟲(chóng)口減退率逐漸上升，在14天時(shí)達(dá)到了80%以上，21天時(shí)仍保持在70%左右；而傳統(tǒng)阿維菌素制劑處理組在施藥后的7天內(nèi)，蟲(chóng)口減退率上升較快，但在14天后逐漸下降，21天時(shí)僅為40%左右。這表明阿維菌素控制釋放分