一种烯唑醇环糊精包合物纳米纤维及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及农业技术领域，尤其涉及一种烯唑醇环糊精包合物纳米纤维及其制备方法和应用。

背景技术

在当今的社会中，人口、粮食、能源及环境是世界范围内的四大突出问题。由于耕地的不断减少和人口数量的持续增加，提高粮食产量是当前和今后世界面临的首要问题。农药是保证粮食增产的重要物资。烯唑醇是一种新型杀菌剂，属于三唑类杀菌剂，具有极高的杀菌活性，杀菌广谱、内吸性强、持效性长，兼有预防和治疗的作用，对人畜和环境均安全。

烯唑醇是属于麦角甾醇生物合成抑制剂，它具有广谱的抗菌活性，特别对子囊菌和担子菌有较高活性。它对孢子萌芽的抑制作用小，而明显抑制萌芽后芽管的伸长、吸器的形成及菌体在植株体内的生长发育、新孢子的形成等。植物种子、根、叶片均能内吸，并具有较强的向顶传导性能。烯唑醇不仅具有杀菌作用，同时对植物有一定的生长调节功能，能够调节植物生长发育的机理在于：它能参与植物体内异戊二烯的代谢过程，抑制赤霉素的生物合成，诱导和促进脱落酸及细胞分裂素的合成，改变植物体内的激素平衡，从而有效地调节和控制植物的生长发育。

因为烯唑醇难溶于水，易溶解在部分有机溶剂中，同时热稳定性较差，这极大地限制了烯唑醇的应用。因而寻找提高烯唑醇在水中快速溶解、提高热稳定性的方法迫在眉睫。现有技术中，没有能够很好的提高烯唑醇在水中完全溶解的方法，同时能提高烯唑醇的热稳定性，不降低烯唑醇的抗菌活性；现有技术中，没有找到一种无毒、无污染的剂型来改善烯唑醇的性能。

基于目前烯唑醇难溶于水的缺陷，有必要对此进行改进。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种烯唑醇环糊精包合物纳米纤维及其制备方法和应用，以解决现有技术中烯唑醇难溶于水的技术问题。

第一方面，本发明提供了一种烯唑醇环糊精包合物纳米纤维的制备方法，包括以下步骤：

将羟丙基-γ-环糊精加入至水中，搅拌，得到环糊精溶液；

将烯唑醇加入至环糊精溶液，搅拌，得到混合溶液；

将混合溶液加入至静电纺丝机中进行静电纺丝制备得到烯唑醇环糊精包合物纳米纤维。

优选的是，所述的烯唑醇环糊精包合物纳米纤维的制备方法，将烯唑醇加入至环糊精溶液的步骤中，烯唑醇与羟丙基-γ-环糊精的摩尔比为(1～2):1。

优选的是，所述的烯唑醇环糊精包合物纳米纤维的制备方法，将羟丙基-γ- 环糊精加入至水中，搅拌，得到饱和环糊精溶液。

优选的是，所述的烯唑醇环糊精包合物纳米纤维的制备方法，将烯唑醇加入至环糊精溶液，于温度为25～40℃下搅拌，得到混合溶液。

优选的是，所述的烯唑醇环糊精包合物纳米纤维的制备方法，将烯唑醇加入至环糊精溶液，于20～50rpm搅拌速率下搅拌，得到混合溶液。

优选的是，所述的烯唑醇环糊精包合物纳米纤维的制备方法，将烯唑醇加入至环糊精溶液，搅拌10～25h，得到混合溶液。

优选的是，所述的烯唑醇环糊精包合物纳米纤维的制备方法，静电纺丝过程中控制静电纺丝电压为15～20kv。

优选的是，所述的烯唑醇环糊精包合物纳米纤维的制备方法，静电纺丝过程中控制接收距离为15～20cm。

第二方面，本发明还提供了一种烯唑醇环糊精包合物纳米纤维，采用所述的制备方法制备得到。

第三方面，本发明还提供了一种所述的制备方法制备得到的烯唑醇环糊精包合物纳米纤维或所述的烯唑醇环糊精包合物纳米纤维作为抑菌剂的用途。

本发明的一种烯唑醇环糊精包合物纳米纤维的制备方法相对于现具有以下有益效果：

本发明的烯唑醇环糊精包合物纳米纤维的制备方法，采用羟丙基-γ-环糊精分子包合极难溶于水的烯唑醇，通过静电纺丝其包合物得到纳米纤维，可以改善烯唑醇的水溶性，提高烯唑醇的热稳定性，同时不降低烯唑醇的生物活性，为烯唑醇的广泛应用提供研究基础，具有良好的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的烯唑醇环糊精包合物纳米纤维的制备方法的工艺流程图；

图2为本发明实施例1中制备得到的烯唑醇环糊精包合物纳米纤维、所用的烯唑醇、羟丙基-γ-环糊精、以及烯唑醇和羟丙基-γ-环糊精的物理混合物的傅里叶红外光谱图；

图3为本发明实施例1中制备得到的烯唑醇环糊精包合物纳米纤维、所用的烯唑醇、羟丙基-γ-环糊精、以及烯唑醇和羟丙基-γ-环糊精的物理混合物的X 射线衍射图；

图4为本发明实施例1中制备得到的烯唑醇环糊精包合物纳米纤维的SEM 图；

图5为本发明实施例1中制备得到的烯唑醇环糊精包合物纳米纤维的实物图；

图6为本发明实施例1中制备得到的烯唑醇环糊精包合物纳米纤维电子显微镜图；

图7为本发明实施例1中制备得到的烯唑醇环糊精包合物纳米纤维、所用的烯唑醇、羟丙基-γ-环糊精、以及烯唑醇和羟丙基-γ-环糊精的物理混合物的热重分析图；

图8为本发明实施例1中制备得到的烯唑醇环糊精包合物纳米纤维、烯唑醇对葡萄球菌的抑制作用图；

图9为本发明实施例1中制备得到的烯唑醇环糊精包合物纳米纤维、烯唑醇的溶解效果图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种烯唑醇环糊精包合物纳米纤维的制备方法，如图1所示，包括以下步骤：

S1、将羟丙基-γ-环糊精加入至水中，搅拌，得到环糊精溶液；

S2、将烯唑醇加入至环糊精溶液，搅拌，得到混合溶液；

S3、将混合溶液加入至静电纺丝机中进行静电纺丝制备得到烯唑醇环糊精包合物纳米纤维。

本申请利用无毒、无污染的羟丙基-γ-环糊精对烯唑醇包合，并静电纺丝其包合物得到纳米纤维，可以改善烯唑醇的水溶性，提高烯唑醇的热稳定性，同时不降低烯唑醇的生物活性，为烯唑醇的广泛应用提供研究基础，具有良好的应用前景。

具体的，羟丙基-γ-环糊精的外缘亲水而内腔疏水，因而它能够像酶一样提供一个疏水的结合部位，作为主体包络各种适当的客体，如有机分子、无机离子以及气体分子等，因而本申请可通过羟丙基-γ-环糊精包合烯唑醇，进而改善烯唑醇的水溶性。

在一些实施例中，将羟丙基-γ-环糊精加入蒸馏水中，搅拌，得到环糊精溶液。其中，羟丙基-γ-环糊精与水的质量体积比为(11～20)g:10mL。

在一些实施例中，将烯唑醇加入至环糊精溶液的步骤中，烯唑醇与羟丙基 -γ-环糊精的摩尔比为(1～2):1。

在一些实施例中，将羟丙基-γ-环糊精加入至水中，搅拌，得到饱和环糊精溶液。

在一些实施例中，将烯唑醇加入至环糊精溶液，于温度为25～40℃下搅拌，得到混合溶液。

在一些实施例中，将烯唑醇加入至环糊精溶液，于20～50rpm搅拌速率下搅拌，得到混合溶液。

在一些实施例中，将烯唑醇加入至环糊精溶液，搅拌10～25h，得到混合溶液。

在一些实施例中，静电纺丝过程中控制静电纺丝电压为15～20kv。

在一些实施例中，静电纺丝过程中控制接收距离为15～20cm。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种烯唑醇环糊精包合物纳米纤维，采用上述的制备方法制备得到。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种上述的制备方法制备得到的烯唑醇环糊精包合物纳米纤维或上述的烯唑醇环糊精包合物纳米纤维作为抑菌剂的用途。

以下进一步以具体实施例说明本申请的烯唑醇环糊精包合物纳米纤维的制备方法以及其用途。本部分结合具体实施例进一步说明本发明内容，但不应理解为对本发明的限制。如未特别说明，实施例中所采用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本领域常规试剂、方法和设备。

以下实施例中烯唑醇购买自上海源叶生物科技有限公司，羟丙基-γ-环糊精购买自滨州赛迪生物科技有限公司。

实施例1

本申请实施例提供了一种烯唑醇环糊精包合物纳米纤维的制备方法，包括以下步骤：

S1、在烧杯中加入18g羟丙基-γ-环糊精，然后加入10mL蒸馏水，于室温下搅拌得到饱和环糊精溶液；

S2、将烯唑醇加入至步骤S1中饱和环糊精溶液中，于30℃、20rpm下搅拌12h，得到混合溶液；其中，烯唑醇和羟丙基-γ-环糊精的摩尔比为1:1；

S3、使用无菌注射器吸取1mL步骤S2中混合溶液，置于静电纺丝机中进行静电纺丝，即得烯唑醇环糊精包合物纳米纤维；其中，静电纺丝时电压为 16kv、接收距离为17cm。

性能测试

将实施例1中制备得到的烯唑醇环糊精包合物纳米纤维、实施例1中所用的烯唑醇、羟丙基-γ-环糊精、以及烯唑醇和羟丙基-γ-环糊精的物理混合物(即将烯唑醇和羟丙基-γ-环糊精按照摩尔比1:1进行混合即得物理混合物)进行傅里叶红外光谱(FT-IR)分析，结果如图2所示。图2中A表示烯唑醇、B表示羟丙基-γ-环糊精、C表示烯唑醇与羟丙基-γ-环糊精的物理混合物、D表示施例1中制备得到的烯唑醇环糊精包合物纳米纤维；测试时，将不同的样品分别与与溴化钾按1:100质量比例混合压片，测量400～4000cm

由图2可以看出，烯唑醇在1680～1620cm

对实施例1中制备得到的烯唑醇环糊精包合物纳米纤维、实施例1中所用的烯唑醇、羟丙基-γ-环糊精、以及烯唑醇和羟丙基-γ-环糊精的物理混合物(即将烯唑醇和羟丙基-γ-环糊精按照摩尔比1:1进行混合即得物理混合物)进行X 射线衍射(XRD)分析，结果如图3所示。图3中A表示烯唑醇、B表示羟丙基-γ-环糊精、C表示烯唑醇与羟丙基-γ-环糊精的物理混合物、D表示实施例1 中制备得到的烯唑醇环糊精包合物纳米纤维。

从图3中可以看出，烯唑醇的XRD谱图中有明显衍射峰，烯唑醇主要特征衍射峰的位置在13.7°、25.5°、28°。纯羟丙基-γ-环糊精的XRD图谱中没有明显的衍射峰，烯唑醇与羟丙基-γ-环糊精的物理混合物中有明显衍射峰，其衍射峰与烯唑醇的衍射峰相同，而实施例1中制备得到的烯唑醇环糊精包合物纳米纤维与羟丙基-γ-环糊精图谱峰趋势和峰走向基本一致。烯唑醇环糊精包合物纳米纤维中晶体结构总数量减少，而非晶体结构的数量反而增多。烯唑醇环糊精包合物纳米纤维中烯唑醇自身的衍射峰被环糊精分子所掩盖，由此有效说明形成了烯唑醇/羟丙基-γ-环糊精包合物纳米纤维。

图4为实施例1中制备得到的烯唑醇环糊精包合物纳米纤维的SEM图；图5为实施例1中制备得到的烯唑醇环糊精包合物纳米纤维的实物图；图6为实施例1中制备得到的烯唑醇环糊精包合物纳米纤维电子显微镜图。

从图4～6中可以看出，混合溶液经过搅拌纺丝后形成包合物纳米纤维，此时烯唑醇已经完全进入羟丙基-γ-环糊精空腔内。通过图4SEM图像可以清楚的观察到包合物纳米纤维结构是均匀且无珠的，通过图5看出包合物纳米纤维具有易于处理、轻便、灵活等特性，通过图6电子显微镜下的烯唑醇/羟丙基-γ-环糊精包合物纳米纤维这表明对烯唑醇和羟丙基-γ-环糊精混合溶液静电纺丝的条件是合适且正确的，成功制备出纳米纤维。

对实施例1中制备得到的烯唑醇环糊精包合物纳米纤维、实施例1中所用的烯唑醇、羟丙基-γ-环糊精、以及烯唑醇和羟丙基-γ-环糊精的物理混合物(即将烯唑醇和羟丙基-γ-环糊精按照摩尔比1:1进行混合即得物理混合物)进行热重 (TGA)分析，结果如图7所示。图7中A表示烯唑醇、B表示羟丙基-γ-环糊精、C表示烯唑醇与羟丙基-γ-环糊精的物理混合物、D表示实施例1中制备得到的烯唑醇环糊精包合物纳米纤维。

从图7中可以看出，烯唑醇从198℃开始失重，热重分析曲线幅度大且陡峭，温度达到351℃的时候烯唑醇完成整个失重过程，失重曲线趋于平缓。从羟丙基-γ-环糊精的失重曲线图中看出，在100℃之前曲线缓慢下降，此时是失去部分结晶水，下一阶段从279～352℃是羟丙基-γ-环糊精热分解的过程。烯唑醇与羟丙基-γ-环糊精的物理混合物的热重曲线100℃之前是部分结晶水的失重，随着温度升高，也呈现出大而陡峭的失重曲线。而实施例1中制备得到的烯唑醇环糊精包合物纳米纤维当温度低于100℃时结晶水的蒸发；紧接着可能是极少部分没有形成包合物纳米纤维的烯唑醇和环糊精的失重阶段；当温度达到220℃后，样品质量出现大跨度的损失，在416℃左右几乎完成整个失重过程，曲线趋于平缓。通过热重曲线分析，烯唑醇与羟丙基-γ-环糊精包合物形成的纳米纤维失重温度高于原药烯唑醇本身。由此可以说明烯唑醇环糊精包合物纳米纤维提高了原药烯唑醇的热稳定性。

对实施例1中所用环糊精和实施例1中制备的烯唑醇环糊精包合物纳米纤维进行生物活性分析，研究自然生长的灰葡萄球菌，以及烯唑醇、烯唑醇环糊精包合物纳米纤维分别对灰葡萄球菌的抑菌效果。使用无菌水制备出烯唑醇的样品溶液，实验全程在无菌操作台中进行；同时配制烯唑醇环糊精包合物纳米纤维溶液；将配置好的马铃薯葡萄糖琼脂培养基溶液取10mL缓慢倒入培养皿中，待温度降为55℃左右，取1mL样品溶液或烯唑醇环糊精包合物纳米纤维溶液分别与培养基溶液充分混合。静置培养基直至冷却、固化，取直径为6mm的菌丝圈置于培养基的中央，最后在25℃条件下倒置培养48h。48h后观察细菌的生长情况。

如图8所示，灰葡萄球菌原生长情况(图8A)，菌丝生长直径较大。而烯唑醇本身对灰葡萄球菌有较好的抑制作用(图8B)菌丝直径减小。烯唑醇环糊精包合物纳米纤维显示出了良好的抑菌效果(图8C)，菌丝直径远小于原药烯唑醇对灰葡萄球菌的菌丝生长直径，有着较好的抑制作用，可能的原因是包合物纳米纤维增强了原药在水中的溶解度。同时也证明了烯唑醇被很好的包封在了羟丙基 -γ-环糊精空腔内，并增强了它的抑菌活性。

对实施例1中所用的烯唑醇和实施例1中制备得到的烯唑醇环糊精包合物纳米纤维溶解效果进行分析，结果如图9所示。图9中a表示实施例1中制备得到的烯唑醇环糊精包合物纳米纤维、b表示原药烯唑醇。

具体的，将蒸馏水分别滴加在烯唑醇环糊精包合物纳米纤维和原药烯唑醇上。三秒内烯唑醇环糊精包合物纳米纤维全部溶解无颗粒状残留，而烯唑醇遇水后仍呈颗粒状溶解不明显。由此可以说明，烯唑醇环糊精包合物纳米纤维具有较好的水中溶解性，极大的提高了烯唑醇在水中的溶解度。

以上述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。