專利名稱：一種絲素蛋白包埋的白蟻藥物及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及白蟻藥物的制備領(lǐng)域，具體涉及一種絲素蛋白包埋的白蟻藥物及其制
備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
白蟻屬昆蟲綱有翅亞綱等翅目，主要有澳白蟻科、草白蟻科、木白蟻科、鼻白蟻科、 齒白蟻科和白蟻科等。白蟻是破壞性極大的世界性害蟲，在世界各地均有分布，其危害幾 乎涉及到了國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域，主要集中在房屋建筑、水庫堤壩、山林果園、通訊設(shè)備和 文物古跡等。據(jù)估計(jì)，我國白蟻造成的經(jīng)濟(jì)損失每年約20 25億元。自國家建設(shè)部建房 [1993] 166號文《關(guān)于認(rèn)真做好新建房屋白蟻預(yù)防工作的通知》后，在我國蟻害區(qū)域內(nèi)，逐 漸開展了預(yù)防建筑物白蟻尤其是對家居有巨大危害的家白蟻的防治工作，家白蟻屬昆蟲 綱_有翅亞綱_等翅目_白蟻科_家白蟻屬_家白蟻種。其危害特點(diǎn)為土木兩棲，既能在 地下營巢，又能在木材內(nèi)筑巢，對房屋建筑的危害最大。 目前白蟻防治工作的主要問題是，建筑物預(yù)防蟻害實(shí)施中主要是采用劇毒化學(xué)毒 劑進(jìn)行建筑物基礎(chǔ)處理，或以有機(jī)氯氯丹和砒霜等噴撒地基等，這對于環(huán)境尤其是地下水 環(huán)境造成極大的污染。因此，為了保護(hù)環(huán)境和人民健康，對低污染環(huán)保白蟻藥物的研究開發(fā) 有著十分重要的意義。 白蟻預(yù)防主要有化學(xué)屏障法、物理屏障法、誘殺法和害蟲綜合治理法?；瘜W(xué)預(yù)防法 以藥物在地基上形成化學(xué)屏障，其短期藥物效果好，但長期使用后藥物流失使藥效減低，且 造成周邊環(huán)境的污染；物理屏障法是采用孔徑密度大不銹鋼或礫石作為物理屏障，能保持 長期的防治效果，但成本高，易造成資源浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)成本投入過大；誘殺法是使用食物或香 味和化學(xué)藥劑制成毒餌，并建立毒餌觀測站，藥物用量可以合理控制，環(huán)境污染小，防治效 果持久，但人力和財(cái)力成本投入大；害蟲綜合治理是根據(jù)有害生物和環(huán)境之間的相符關(guān)系， 發(fā)揮自然因素的控制作用，采取多種必要措施，將有害生物控制在經(jīng)濟(jì)損失水平之下，可達(dá) 到最大的經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)效益，但所需要的科學(xué)技術(shù)和預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)要求太高，與目前社 會的發(fā)展水平不符合。 傳統(tǒng)白蟻藥主要有有機(jī)氯藥物、砒霜、滅蟻靈和聯(lián)苯菊酯等，主要分為接觸性傳染 致神經(jīng)中毒死亡和食物中毒致死兩大類。由于各種藥物化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同，其自然狀態(tài)下分 解速率也不同，如砒霜化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、藥效長久同時污染周期長程度大。聯(lián)苯菊酯化學(xué)結(jié)構(gòu) 相對活潑，半衰期短污染較輕但藥效不持久。 白蟻藥使用的同時讓我們生活環(huán)境的污染問題加劇，甚至已經(jīng)危及到我們自身的 健康，這跟傳統(tǒng)白蟻藥物的使用方法是離不開的。白蟻藥主要用于房地產(chǎn)和果園種植中，或 是液體噴撒或是固體深埋土壤的方式隔離或消滅白蟻。這樣就對空氣和土壤環(huán)境造成了嚴(yán) 重的污染。另外雨水作用把藥物引人地下水環(huán)境，擴(kuò)大污染并造成藥效流失，也是白蟻藥物 不能長久發(fā)揮效果的原因之一。 近年來，絲素蛋白因?yàn)樽鳛橐环N具有無毒、無剌激、具有良好的物理與化學(xué)特性和生物相容性的天然高分子材料，被人們廣泛應(yīng)用在生物傳感器、生物醫(yī)學(xué)材料和制備絲素 膜等領(lǐng)域。其中絲素蛋白作為藥物控制釋放材料(即藥物載體)的研究也吸引了許多科學(xué) 家重視。藥物載體隨生物材料科學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)及藥物學(xué)的發(fā)展而逐漸興起。其本質(zhì)特征是 作為藥物的承載者使藥物更好地發(fā)揮效力。目前已得到應(yīng)用的各種藥物載體的優(yōu)點(diǎn)在于使 藥物釋放的部位、速度、方式等具有選擇性和可控性。絲素蛋白作為固定化載體材料在固定 化酶和抗體方面的研究早在上個世紀(jì)八十年代就有成功的應(yīng)用報(bào)道。絲素蛋白固定酶一般 采用簡單包埋法和共價交聯(lián)法，利用這些方法先后研制了絲素固定化糖化酶、絲素固定化 過氧化氫酶、絲素固定化果膠酶、絲素固定化口 -淀粉酶等，固定后的酶對不良環(huán)境的抵抗 能力較強(qiáng)，有較長的操作半衰期、最適反應(yīng)PH和最適反應(yīng)溫度范圍較廣，酶的活力也有所 提高。研究中使用絲素蛋白包埋聯(lián)5-氟尿嘧啶，可以使藥物固定在一定的材料膜中，還能 根據(jù)所制的膜的孔徑來調(diào)節(jié)藥物的釋放速率。 從上個世紀(jì)90年代初開始到現(xiàn)在，國內(nèi)外研究者對光化學(xué)固定法的研究已經(jīng)有 了很大發(fā)展。光固定法是將被接枝物質(zhì)(如多肽、酶、生長因子、蛋白質(zhì)等)固定在生物高 分子材料表面，制備出具有各種活性、各種用途的的生物材料。研究表明，光固定后的促紅 細(xì)胞生成素仍然具有剌激細(xì)胞活性，并且比游離狀態(tài)顯著。光固定化上皮細(xì)胞生長因子比 游離上皮細(xì)胞生長因子傳遞信號的時間更長。固定化藻藍(lán)蛋白對7402細(xì)胞抑制率由未固 定化的6%提高到55%。研究還表明，共光固定化TNF"D與IFN"D在20ng/wel1劑量時，抑 制HeLa細(xì)胞生長的活性達(dá)82% (48h)，且具有長效活性，120h抑制活性可高達(dá)92% 。該法 能大大降低目的涂層試劑在高分子材料表面產(chǎn)生的無序交聯(lián)，使改性的表面比用其他表面 涂層方法所得表面有更顯著的活性，并且具有普通藥物所沒有的緩釋、長效優(yōu)勢等特性，是 新型藥物的發(fā)展方向之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種絲素蛋白包埋的白蟻藥物。
本發(fā)明的另一目的在于提供上述絲素蛋白包埋的白蟻藥物的制備方法。
本發(fā)明還有一個目的是提供上述藥物的應(yīng)用。
本發(fā)明上述目的通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn) —種絲素蛋白包埋的白蟻藥物，包括如下組分絲素蛋白，N-琥珀亞酰胺和聯(lián)苯
菊酯，三個組分的摩爾比為5 : 500 : i。。 本發(fā)明絲素蛋白包埋的白蟻藥物的制備方法，包括如下步驟 (l)將摩爾比為l : 50 1 : 500的絲素蛋白與N-琥珀亞酰胺混合，溶于l-氟-2，
4- 二硝基苯和PBS中，冰浴混合反應(yīng)，形成光活性絲素蛋白溶液； (2)在干凈材料表面滴光活性絲素蛋白溶液，加入聯(lián)苯菊酯，再鋪一層光活性絲素
蛋白溶液，使絲素蛋白的摩爾量五倍過量包埋聯(lián)苯菊酯，-4t:冷凍干燥包埋后，紫外光照射
15 20min，使包埋后的藥物接枝于材料上，即得。 上述制備步驟(1)中，由于絲素蛋白上有大量的羧基、氨基和羥基，N-琥珀亞酰胺 上的羧基與蛋白上帶有氫的氨基發(fā)生縮合反應(yīng)，故可形成具有活性的絲素蛋白。此過程最 好在避光條件下進(jìn)行，以保證N-琥珀亞酰胺的活性。 上述制備步驟(2)中，所述材料優(yōu)選為木材或塑料。絲素蛋白是含有大量的氨基、羧基和羥基的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)大分子，因此官能團(tuán)之間極易發(fā)生縮合反應(yīng)，經(jīng)紫外光照射后，光活
性絲素蛋白上的疊氮基產(chǎn)生非常活潑的游離氮原子，它可以搶奪木材或塑料中碳原子上所 帶的氫，從而形成N-C鍵，使包埋后的藥物接枝于木材或塑料上。 上述制備步驟(2)中，當(dāng)選用聯(lián)苯菊酯作為白蟻藥物時，按照聯(lián)苯菊酯殺滅白蟻 的最低標(biāo)準(zhǔn)，加入聯(lián)苯菊酯的量為1 P g/cm2-7. 5 ii g/cm2。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果 (1)本發(fā)明采用包埋及光化學(xué)固定方法修飾白蟻藥后，使白蟻藥具備了納米級藥 物的優(yōu)良特性，提高了對白蟻的毒殺作用； (2)本發(fā)明絲素蛋白包埋的白蟻藥物由于固定在絲素蛋白中，調(diào)節(jié)了藥物的釋放 速率，增長了藥物的藥效； (3)本發(fā)明絲素蛋白包埋的白蟻藥物在低劑量時的藥效明顯增強(qiáng)，毒殺白蟻效果 理想。


圖1是絲素蛋白包埋聯(lián)苯菊酯白蟻藥物示意圖； 圖2是N-琥珀亞酰胺、絲素蛋白和光活性絲素蛋白的紅外光譜圖； 圖3是電鏡掃描結(jié)果圖(60X)，其中，a為木屑表面的電鏡掃描結(jié)果圖，b為接枝
在木塊上的絲素蛋白電鏡掃描結(jié)果圖，c為木塊上包埋聯(lián)苯菊酯的絲素蛋白的電鏡掃描結(jié)
果圖； 圖4是不同濃度聯(lián)苯菊酯接枝于木塊的絲素蛋白包埋藥物藥效對比圖；
圖5是不同濃度聯(lián)苯菊酯的游離藥物的藥效對比圖； 圖6是1. 25 g聯(lián)苯菊酯接枝于木塊的絲素蛋白包埋藥物和游離藥物的藥效對比 圖； 圖7是2. 5 g聯(lián)苯菊酯接枝于木塊的絲素蛋白包埋藥物和游離藥物的藥效對比 圖； 圖8是7. 5 g聯(lián)苯菊酯接枝于木塊的絲素蛋白包埋藥物和游離藥物的藥效對比 圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合實(shí)施例來進(jìn)一步解釋本發(fā)明，但實(shí)施例并不對本發(fā)明做任何形式的限 定。 實(shí)施例1 取質(zhì)量比為l : 100的絲素蛋白與N-琥珀亞酰胺，將兩種原料試劑加入l-氟-2， 4- 二硝基苯和PBS溶液中，配成混合溶液，震蕩均勻后，在冰浴條件下置于磁力攪拌器上攪 拌反應(yīng)，形成光活性絲素蛋白。準(zhǔn)備干凈的木塊，平鋪，滴入光活性絲素蛋白溶液，加入白蟻 藥物，再在上面鋪上一層光活性絲素蛋白溶液，置于-4°〇冰箱內(nèi)冷凍干燥，干燥后將材料進(jìn) 行紫外光照射15min，使包埋后的藥物接枝于木塊上。
實(shí)施例2光活性絲素蛋白合成效果監(jiān)測 為了確定絲素蛋白與N-琥珀亞酰胺發(fā)生反應(yīng)并生產(chǎn)具有活性基團(tuán)的絲素蛋白，故使用紅外光譜檢測產(chǎn)物。紅外光譜與分子的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，分子中不同官能團(tuán)的位置及 結(jié)構(gòu)對紅外光譜的吸收值都不同，利用紅外光譜方法可測定分子的鍵長、鍵角，并由此推測 分子的立體構(gòu)型，是研究表征分子結(jié)構(gòu)的一種有效手段。絲素蛋白經(jīng)反應(yīng)后生成光活性絲 素蛋白，其分子基團(tuán)必然會發(fā)生改變，從紅外光譜圖中驗(yàn)證絲素蛋白的合成。由于絲素蛋 白中含有大量氨基(峰值3600左右)和羧基，N-琥珀亞酰胺中主要存在疊氮基(峰值 2110 2139)，在一定條件下N-琥珀亞酰胺中苯環(huán)上的羧基與絲素蛋白中帶氫的氨基發(fā)生 聚合反應(yīng)，形成N-C鍵。 合成的光活性絲素蛋白由于帶上了 &基團(tuán)，因此在紅外光譜圖中出現(xiàn)2122的紅 外吸收峰值。另外，在相關(guān)研究中表明，形成了 N-C鍵會使原有物質(zhì)在3500cm—1的紅外光譜 峰變窄，對比上圖可以看出絲素蛋白中氨基的紅外吸收峰值也變得相對較窄，因此可以證 明絲素蛋白已成功與N-琥珀亞酰胺發(fā)生反應(yīng)生成光活性絲素蛋白(圖2)。
實(shí)施例3接枝新型藥物后的材料表面結(jié)構(gòu)分析 使用電子顯微鏡掃描觀察接枝新型藥物后的材料表面結(jié)構(gòu)，分析絲素蛋白的包埋 效果、包埋后藥物的分布及尺寸。電子顯微鏡是根據(jù)電子光學(xué)原理，用電子束和電子透鏡代 替光束和光學(xué)透鏡，使物質(zhì)的細(xì)微結(jié)構(gòu)在非常高的放大倍數(shù)下成像的儀器。掃描式電子顯 微鏡的電子束不穿過樣品，僅在樣品表面掃描激發(fā)出二次電子，因此利用掃描式電子顯微 鏡觀察所得到圖像分析只針對該材料的表面結(jié)構(gòu)而言。從電鏡掃描結(jié)果中可以證明，絲素 蛋白膜包埋藥物后固定化于材料表面呈現(xiàn)以片層狀，經(jīng)包埋及固定化后木塊中聯(lián)苯菊酯的 顆粒尺寸約為100 200nm，且分布均勻，即新型包埋固定化藥物是納米尺寸的顆粒藥物。大 量研究表明，納米級藥物具有多種優(yōu)良特性，如良好的穩(wěn)定性、對胃腸剌激性小、毒副作用 小、藥物利用度高、可靶向給藥、有緩釋作用等(圖3)。
實(shí)施例4固定化包埋藥物的活體實(shí)驗(yàn) 在相同環(huán)境和條件下培養(yǎng)白蟻，設(shè)計(jì)無藥物的木塊、不同濃度梯度的游離藥物的 木塊和相應(yīng)濃度梯度的固定化藥物的木塊，并使用其喂養(yǎng)白蟻，記錄每天各組白蟻的死亡 率，通過利用統(tǒng)計(jì)學(xué)分析藥物的的致死率來對固定化藥物的固定包埋作用進(jìn)行直觀檢驗(yàn)及 藥物應(yīng)用的初步研究。 聯(lián)苯菊酯具有半衰期短、藥效強(qiáng)等特點(diǎn)，是目前作為白蟻防治的有效藥物。因?yàn)槠?半衰期較短，使用聯(lián)苯菊酯可以避免長期使用后環(huán)境的污染累積作用，但同時雨水沖刷等 因素會讓藥物作用在周邊環(huán)境擴(kuò)散污染，另外還會使藥效本來不持久的聯(lián)苯菊酯的有效藥 量迅速減少。如能提高聯(lián)苯菊酯使用時的化學(xué)穩(wěn)定性，并盡量避免外界因素的干擾，就可以 在環(huán)保的基礎(chǔ)上更好的長期防治白蟻。 我們在實(shí)驗(yàn)中簡單模擬正常家白蟻的生活環(huán)境，由于白蟻喜陰喜濕，模擬環(huán)境時
候使用9cm大小的經(jīng)滅菌后的培養(yǎng)皿，并且在其底部鋪滿過經(jīng)50目篩板篩后的細(xì)沙，在細(xì)
沙中每天定量滴加200-300 ii g的純凈水，作為一組30只白蟻的生長空間。 活體實(shí)驗(yàn)使用聯(lián)苯菊酯白蟻藥物，觀察其游離狀態(tài)和包埋固定狀態(tài)的藥效對比，
設(shè)置以下不同濃度的含新型包埋白蟻藥物、游離藥物和無藥物3組材料喂養(yǎng)白蟻，觀察其
生活狀態(tài)及存活率。 圖4是不同濃度聯(lián)苯菊酯接枝于木屑的新型包埋藥物藥效對比圖，圖5為不同濃 度聯(lián)苯菊酯的游離藥物的藥效對比圖。顯然，游離藥物的藥效是隨著藥物的濃度升高而增強(qiáng)，呈近似線性相關(guān)的，即在實(shí)際使用中藥物用量越多效果會越明顯，但這樣不僅容易造成 資源浪費(fèi)還會對環(huán)境造成污染。 包埋并固定聯(lián)苯菊酯后，藥物作用發(fā)生了顯著的改變1)藥物作用并不總是隨著 藥物濃度的改變而呈現(xiàn)線性變化；2)在本實(shí)驗(yàn)選擇的濃度范圍內(nèi)，低濃度的新型包埋固定 化藥物藥效更強(qiáng)。 已有研究表明，固定化藥物在某一最適濃度時會出現(xiàn)藥效的峰值最高點(diǎn)。雖然這 個最適濃度在不同的固定化藥物中會出現(xiàn)在不同的濃度范圍內(nèi)，但較低濃度固定化藥物往 往最接近于此最適值，本實(shí)驗(yàn)中固定化聯(lián)苯菊酯的1.25i!g用量的藥效明顯高于其他兩個 高濃度用量的藥物。 各濃度下游離藥物與新型固定化藥物的藥物效果表明，以下將更清晰的對比此兩 者。顯然，l)高濃度藥物在包埋后具有緩釋效果，藥物的有效濃度下降，是藥物毒殺力下降 的主要原因，2)在選擇的濃度范圍內(nèi)，1. 25 ii g用量和2. 5 ii g用量都較為接近最適用量范 圍(圖6 8)，因此，固定化藥物的藥效高于游離藥物的作用。
權(quán)利要求
一種絲素蛋白包埋的白蟻藥物，其特征在于所述藥物包括如下組分絲素蛋白，N-琥珀亞酰胺和聯(lián)苯菊酯，三個組分的摩爾比為5∶500∶1。
2. 權(quán)利要求1所述絲素蛋白包埋的白蟻藥物的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1) 將摩爾比為l : 50 1 : 500的絲素蛋白和N-琥珀亞酰胺混合，溶于l-氟-2，4-二硝基苯和PBS中，冰浴混合反應(yīng)，形成光活性絲素蛋白溶液；(2) 在干凈材料表面滴加光活性絲素蛋白溶液，加入聯(lián)苯菊酯，再鋪一層光活性絲素蛋 白溶液，冷凍干燥包埋后，紫外光照射15 20min，使包埋后的藥物接枝于材料上，即得。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述絲素蛋白包埋的白蟻藥物的制備方法，其特征在于步驟(1)是 在避光條件下進(jìn)行。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述絲素蛋白包埋的白蟻藥物的制備方法，其特征在于步驟(2)中， 所述材料是木材或塑料。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述絲素蛋白包埋的白蟻藥物的制備方法，其特征在于步驟(2)加 入聯(lián)苯菊酯的量為1 P g/cm2-7. 5 ii g/cm2。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種絲素蛋白包埋的白蟻藥物及其制備方法和應(yīng)用。該制備方法包括如下步驟(1)將質(zhì)量比為1∶100的絲素蛋白與N-琥珀亞酰胺溶于1-氟-2，4-二硝基苯和PBS中，冰浴混合反應(yīng)，形成光活性絲素蛋白溶液；(2)在干凈材料表面滴加光活性絲素蛋白溶液，加入白蟻藥物，再鋪一層光活性絲素蛋白溶液，冷凍干燥包埋后，紫外光照射15~20min，使包埋后的藥物接枝于材料上，即得。本發(fā)明制備方法得到的絲素蛋白包埋的白蟻藥物具有長效、緩釋的效果，提高了對白蟻的毒殺作用且降低了白蟻藥物對環(huán)境的污染。
文檔編號A01P7/04GK101743991SQ20091021411
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月22日
發(fā)明者關(guān)燕清, 馮啟理, 陳佳媚 申請人:華南師范大學(xué)