摘要
农用化学品在植物生长过程中发挥着重要作用，在满足人们对粮食需求的同时也容易给环境甚至人类生命健康造成危害。为了减少传统施肥技术对环境造成的污染、提高农用化学品的利用率，亟需开发设计一种绿色环保的控缓释材料。纤维素基响应性水凝胶不仅具有来源丰富，价格低廉，可再生性和生物降解性好等优点而且能够对不同环境刺激作出响应从而实现农用化学品的可控释放料。本论文以甘蔗渣为原材料，通过化学改性在纤维素分子链上引入醛基，利用希夫碱反应将醛基与氨基结合制备pH和氧化还原响应性水凝胶，研究不同药物负载方式对植物生长素水杨酸（SA）包封率的影响，并对水凝胶的释放行为进行研究，为实现绿色农业生产提供了有价值的参考。主要研究内容和结果如下： （1）采用亚氯酸钠和氢氧化钾两步法对甘蔗渣进行预处理获得纯度较高的蔗渣纤维素（SBC），SBC在高碘酸钠的作用下制备双醛纤维素（DAC），通过单因素实验和正交实验得到DAC的最佳制备工艺条件为：高碘酸钠浓度0.3mol/L，pH值3，反应温度45℃，反应时间4h，此时获得DAC的醛含量为10.64mmol/g，产率为55.3%。FTIR、XRD、SEM以及热重分析表明，纤维素葡萄糖单元C2、C3位上的羟基成功被氧化成醛基，在高碘酸钠的氧化作用下，SBC的形貌结构发生变化且结晶度和热稳定性均明显下降。 （2）以DAC为原料，聚乙烯醇（PVA）为增强剂，在交联剂胱胺二盐酸盐（CYS）的作用下制备pH和氧化还原响应性水凝胶，压缩、溶胀性能和响应性测试结果表明PVA的添加提高了水凝胶的力学性能，并且DAC/PVA水凝胶具有pH和氧化还原敏感性。以植物生长素水杨酸（SA）为模型药物，DAC/PVA水凝胶对SA的包封率为56%，载药率为11%。此外，通过释放模型拟合发现，DAC/PVA水凝胶的药物释放符合Korsmeyer-peppas模型，药物释放机制是采用Fickian扩散的运输方式。 （3）为了提高SA的包封率，采用饱和溶液法制备水杨酸/β-环糊精（SA/β-CD）包合物，通过单因素和正交实验研究得到包合物的最佳工艺条件为：SA与β-CD质量比1:8，反应温度60℃，反应时间5h，此时β-环糊精对SA的包封率为77.76%，载药率为14.24%。采用FTIR、SEM、XRD以及紫外光谱扫描分析SA/β-CD包合物的形貌结构，参照前一章方法通过预负载制备SA/β-CD@DAC/PVA，研究水凝胶的溶胀性能及降解性能，并探讨水凝胶的药物释放行为。结果表明，β-CD成功包合了SA，β-CD的添加降低DAC/PVA水凝胶的溶胀率，水凝胶在pH=5的10mM谷胱甘肽溶液中的质量损失率和累计释放量最大，13天后水凝胶的失重率为80.12%，25h后完全释放出SA。此外，通过释放模型拟合发现，水凝胶在不同缓冲体系中的药物释放符合Korsmeyer-peppas模型，药物释放机制是采用Fickian扩散和非常规的运输方式。
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