一种负载表油菜素内酯的纳米颗粒及其制备方法和应用

本发明涉及农业纳米药，具体涉及一种负载表油菜素内酯的纳米颗粒及其制备方法和应用。

背景技术：

1、油菜素内酯（brassinosteroids，brs）是一类重要的植物激素，可显著促进细胞分裂与伸长、调控植物生长发育、提升光合效率，并增强对干旱、极端温度、盐碱、重金属及农药药害等非生物胁迫的耐受性，在农业增产提质中具有广阔应用潜力。油菜素甾醇类物质的利用存在以下问题：一、在植物体内含量极低，提取难度大；结构复杂，合成难度大，收率低、成本高；水溶性差、光热稳定性低、植物体内代谢迅速，导致常规喷施生物利用率低、需高频施用，进一步增加经济成本与环境风险。

2、其结构类似物表油菜素内酯（24-epibrassinolide，ebr）作为农业常用活性成分，尤其在缓解棉花草甘膦药害、恢复光合功能及保全纤维品质方面效果显著。然而，ebr水溶性差、植物体内代谢迅速，导致常规喷施生物利用率低、需高频施用，进一步增加经济成本与环境风险。现有技术多采用表面活性剂乳化或有机溶剂溶解制成水乳剂/微囊增加药物活性，但制剂释放不可控、持效期短，难以满足精准高效递送需求。

技术实现思路

1、为克服ebr应用瓶颈，增加开发一种高效、环保、低成本的表油菜素内酯纳米递送系统，本发明提供了一种负载表油菜素内酯的纳米颗粒及其制备方法和应用。本发明的方法制备的纳米颗粒粒径合适、包封率高，具有缓释特性，可显著提高ebr的生物利用度，实现低剂量高效应。

2、本发明提供了一种负载表油菜素内酯的纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：

3、将浓度为1mg/ml～2mg/ml的表油菜素内酯溶液和浓度为2.0mg/ml～3.0mg/ml的壳聚糖溶液按照1～2：100的体积比混合均匀获得混合溶液；

4、混合溶液中加入浓度为0.5mg/ml～1mg/ml的tpp溶液后反应20min～50min；超速离心去掉上清液后收集纳米颗粒；

5、所述混合溶液和tpp溶液的体积比为1～5:1；

6、无菌水冲洗纳米颗粒后冷冻干燥获得纳米颗粒成品。

7、本发明提供一种不同于现有技术的负载表油菜素内酯的纳米颗粒的制备方法，通过优化壳聚糖与tpp的体积比、ebr添加量以及ph值等关键参数，实现了纳米颗粒的高效制备，包封率达84%，载药率为13.125%，粒径分布在200nm～400nm范围内，具有良好的胶体稳定性和缓释性能，制备获得的纳米颗粒包封率达80%～90%，显著优于传统乳化或微囊制剂，有效保护了ebr的化学结构完整性。制备获得的纳米颗粒呈现典型的双相释放模式，40小时释放约70%，korsmeyer-peppas模型拟合显示释放机制受扩散和聚合物松弛共同控制，可实现ebr的缓慢持续释放，减少施用频次，降低劳动成本。

8、进一步地，所述tpp溶液的浓度为0.8mg/ml～1mg/ml。

9、进一步地，所述壳聚糖溶液的浓度为1.5mg/ml～2.0mg/ml。

10、进一步地，所述混合溶液和tpp溶液的体积比为2:1。

11、进一步地，所述壳聚糖溶液中含有体积分数为1%～1.2%的吐温。

12、进一步地，所述壳聚糖溶液的溶剂为乙酸表油菜素内酯溶液的溶剂为乙醇。

13、本发明还提供了一种负载表油菜素内酯的壳聚糖纳米颗粒，由以上方法制备获得。

14、进一步地，所述纳米颗粒的平均粒径为200nm～400nm，包封率为80%～90%，载药率为10%～15%。

15、本发明还提供了所述的负载表油菜素内酯的纳米颗粒在促进植物生长或提高植物抗逆性中的应用，所述植物为拟南芥或水稻。

16、进一步地，所述促进植物生长包括促进拟南芥下胚轴伸长或促进水稻叶夹角增大。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

18、（1）显著提高ebr的水溶性和分散性。本发明采用壳聚糖纳米颗粒包封技术，将疏水性ebr转化为水分散性良好的纳米制剂，解决了ebr水溶性差的技术难题，无需依赖大量有机溶剂或表面活性剂，降低了叶面药害和环境污染风险。

19、（2）实现ebr的高效负载和稳定包封。通过优化壳聚糖浓度、tpp比例、ebr添加量及ph值等关键参数，纳米颗粒包封率达80%-90%，显著优于传统乳化或微囊制剂，有效保护了ebr的化学结构完整性。

20、（3）具备优异的缓释特性，延长药效持续时间。体外释放实验表明，纳米颗粒呈现典型的双相释放模式，40小时释放约70%，korsmeyer-peppas模型拟合显示释放机制受扩散和聚合物松弛共同控制，可实现ebr的缓慢持续释放，减少施用频次，降低劳动成本。

21、（4）显著增强ebr的生物活性，实现"低剂量高效应"。拟南芥下胚轴伸长实验和水稻叶夹角实验表明，纳米包封后ebr的ec50值降至游离ebr的45.6%，在10nm低浓度下即可发挥优异活性，较同等浓度游离ebr效果提升15%以上，可大幅降低田间施用成本。

22、（5）载体绿色安全，环境友好。壳聚糖作为天然阳离子多糖，具有良好的生物相容性和可生物降解性，在土壤中可被微生物完全降解为无害小分子，无残留积累风险，符合农业绿色可持续发展需求。

23、（6）制备工艺简便，易于规模化生产。采用离子凝胶法结合机械搅拌，反应条件温和，无需高温高压、有毒有机溶剂或精密设备，生产成本低，产率可达5%以上，具备良好的产业化应用前景。

1.一种负载表油菜素内酯的纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的负载表油菜素内酯的纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述tpp溶液的浓度为0.8mg/ml～1mg/ml。

3.根据权利要求1所述的负载表油菜素内酯的纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖溶液的浓度为1.5mg/ml～2.0mg/ml。

4.根据权利要求1所述的负载表油菜素内酯的纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述混合溶液和tpp溶液的体积比为2:1。

5.根据权利要求1所述的负载表油菜素内酯的纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖溶液中含有体积分数为1%～1.2%的吐温。

6.根据权利要求1所述的负载表油菜素内酯的纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖溶液的溶剂为乙酸表油菜素内酯溶液的溶剂为乙醇。

7.一种负载表油菜素内酯的纳米颗粒，其特征在于，由权利要求1～6任一项所述的制备方法制备获得。

8.根据权利要求7所述的负载表油菜素内酯的纳米颗粒，其特征在于，所述纳米颗粒的平均粒径为200nm～400nm，包封率为80%～90%，载药率为10%～15%。

9.一种权利要求7所述的负载表油菜素内酯的纳米颗粒在促进植物生长或提高植物抗逆性中的应用，其特征在于，所述植物为拟南芥或水稻。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述促进植物生长包括促进拟南芥下胚轴伸长或促进水稻叶夹角增大。