Page 35 - 《精细化工)》2023年第10期
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第 10 期 李 雨,等: 木质素基载药微胶囊的研究进展 ·2113·
微胶囊技术是一种利用高分子聚合物材料通过 放,且木质素降解的产物可起到堆肥的作用。随着
化学或物理方法将固体、液体或气体等活性组分包 木质素功能特性研究的不断深入和完善,以木质素
覆形成微小颗粒的技术,而由此产生的微小颗粒即 作为载体在生物医学材料、精细化学品等方面都取
称为微胶囊 [1-3] 。微胶囊能有效地将药物与外界环境 得了重要的研究成果。基于此,本文综述了木质素
隔绝起来,实现药物的靶向传递、抗光分解和控制 基载药微胶囊的主要理化性质、制备方法和应用进
释放等效果 [4-5] 。微胶囊中包裹的活性材料通常称为 展,旨在为木质素在药物缓释领域的相关研究提供
芯材,选择的载体称为壁材,其直径通常在微米范 参考,对扩大工业木质素的应用范围、提高其附加
[6]
围内 。利用壁材的包覆可以改善芯材的稳定性,延 值具有重要的实际意义。
长芯材的反应时间,从而达到对芯材的控制和释放 [7-8] 。
因此,微胶囊技术一经问世就引起了广泛的关注。 1 木质素基载药微胶囊
微胶囊技术不仅可以改变芯材物质的物理特
1.1 木质素的结构、性质及类别
性,维持芯材物质的稳定和活性,还具有缓释芯材
广义上,木质素是由 3 种不同的苯丙烷单元经
物质的作用,并且对易挥发物质具有隔离组分及降 脱氢聚合而成的非晶态、立体网络结构的生物大分
低挥发性的作用,因此被广泛应用于农药、生物、 [25]
子 ,其苯丙烷结构单元是通过—O—键和 C—C
化妆品、染料、香料、医药、涂料及黏合剂等多个 键连接而成 [26] ,普遍研究认为,木质素是由紫丁香
领域 [9-11] 。微胶囊壁材的选择对微胶囊的制备工艺
基丙烷(S)、对羟基苯基丙烷(H)和愈创木基丙
和最终产物的性能起着关键作用,微胶囊的装载效 [27]
烷(G)3 种苯丙烷单元联结构成 。木质素的基本
率、缓释能力、稳定性主要取决于微胶囊壁材,壁 单体为对香豆醇、芥子醇和松柏醇 [28] ,结构如图 1
材是微胶囊制备过程中首要考虑的关键问题之一。
所示。在木质化过程中,这 3 种基本单体结构在不
目前,关于微胶囊壁材来源的研究热点主要是无毒、
同的位置通过 C—C 键或—O—键结合,在木质素大
生物相容性好、来源广泛的可再生天然高分子材料, 分子结构中产生不同类型的连接键。
如壳聚糖 [12] 、纤维素 [13] 、木质素等 [14] 。
其中,木质素是植物骨架的三大成分之一,是
自然界中含量仅次于纤维素的生物质资源,是一种
重要的可再生能源 [15] 。木质素分子中存在大量的抗
氧化多元酚和芳香环,对活性药物具有优异的抗氧
化作用和亲和力,利用木质素为载体制成的微胶囊
在抗氧化和药物缓释领域具有巨大的应用潜力 [16] 。
由于大多数药物尤其是化学农药不溶于水,因此,
传统微胶囊制备过程中需要使用大量有机溶剂来溶
解药物,具有操作步骤繁琐、生产成本高昂、耗时
较长的缺点 [17-18] 。以木质素基材料为壁材,通过简 图 1 木质素的基本单体:对香豆醇(A)、芥子醇(B)
单的方法制备载药微胶囊不仅可以解决载药微胶囊 和松柏醇(C) [28]
Fig. 1 Lignin's basic monomers: p-Coumaryl alcohol (A),
壁材难降解、成本高的问题,而且可以减少对生物 sinapyl alcohol (B) and coniferyl alcohol (C) [28]
及自然环境的污染 [19-21] 。此外,诸多研究表明,以
木质素基材料制备的载药微胶囊不仅可以不同程度 据统计,全球范围内,每年由植物生长所合成
11 [29-30]
地提高药物的控释、光稳定性等性能,还能够提高 的木质素多达 1.5×10 t 。进入环境的木质素主
药物作用效果 [22-24] 。 要来自制浆造纸工业和生物乙醇炼制工业产生的副
综上,利用木质素作为壁材来制备载药微胶囊 产物 [31] 。然而,目前木质素的利用率仍然很低。除
还处于初步研究阶段,但木质素作为一种新型的药 了作为燃料直接焚烧提供热能外,木质素在工业领
物缓释载体,相对于传统微胶囊壁材有着诸多优势: 域,如表面活性剂、聚合物助剂、染料着色剂、UV
(1)木质素及其衍生物作为制浆造纸副产物,价格 稳定剂、化学肥料、黏合剂等方面的实际应用非常
低廉,能有效减少微胶囊制剂成本;(2)木质素中 有限 [32-34] 。木质素的应用之所以受到限制,其本质
的多酚结构和发色基团具有清除自由基和吸收紫外 上是由于其分子结构的复杂性和不确定性以及分子
线的功能,可以制备潜在的光稳定性载药材料; 可及性低。对于不同来源的木质素,对其改性来拓
(3)木质素具有无毒、可再生、可生物降解等特性, 宽木质素的应用领域已成为提高木质素利用率最受
以木质素负载的农药会随着木质素的降解完全释 欢迎的策略之一 [35] 。