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] 。
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