青蒿素纳米制剂的制备及其用途.docx

1、青蒿素纳米制剂的制备及其用途 Liaoning Normal University（2016届）本科生毕业论文(设计)题 目： 青蒿素纳米试剂的制备 及其用途学 院： 生命科学学院专 业： 生物科学（师范）班级序号： 2班1号学 号： 201221012917学生姓名： 于起指导教师： 刘照斌 吕建洲 2016年5月目 录摘要（关键词）.1Abstract（Keywords）.1前言.11 文献综述.1 1.1青蒿素的价值.1 1.2青蒿素対植物的影响.2 1.3青蒿素纳米试剂的制备方法.2 1.4本论文主要研究内容及意义.22青蒿素纳米试剂的制备.3 2.1实验仪器和试剂.3 2.1.1实验

2、仪器.3 2.1.2试验试剂.3 2.2纳米青蒿素的制备.3 2.2.1制备原理.3 2.2.2制备方法.3 2.2.3纳米青蒿素的形态学表征.4 2.3结论与分析.63青蒿素纳米试剂用途的分析.7参考文献.8致谢.9附：专利申请书一份（一种新型制备青蒿素纳米试剂的方法）青蒿素纳米试剂的制备及其用途中文摘要：青蒿素是目前治疗疟疾的特效药。青蒿素(artemisinin)是继氯喹、乙氨嘧啶、伯喹和磺胺后最热的抗疟特效药,尤其对脑型疟疾和抗氯喹疟疾具有速效和低毒的特点,已成为世界卫生组织推荐的药品。本文在综述青蒿素应用进展的基础上，采用微波辐照、超声两种方式制备纳米青蒿素试剂，并分别对其在扫描电镜

3、下进行形态学表征测试。后续试验将对其进行生物学表征观察其对植物生长的影响。关键词：青蒿素 纳米试剂 扫描电镜 纳米辐照 超声Preparation and Application of Artemisinin Nano ReagentAbstract：Artemisinin is an effective drug for the treatment of malaria at present. Artemisinin is following chloroquine, pyrimethamine, primaquine and sulfanilamide after the heat of

4、the antimalarial wonder drug, especially of cerebral malaria and chloroquine resistant malaria has characteristics of quick and low toxicity, and has become a drug recommended by the World Health Organization. On the basis of the review of the progress of the application of artemisinin, the preparat

5、ion of nano - artemisinin reagents by microwave irradiation and ultrasound was carried out in two ways. Subsequent experiments will be carried out on the biological characterization of its effects on plant growth.Key words: artemisinin nano reagent scanning electron microscope nano irradiation ultra

6、sonic前言青蒿素(artemisinin)是继氯喹、乙氨嘧啶、伯喹和磺胺后最热的抗疟特效药,尤其对脑型疟疾和抗氯喹疟疾具有速效和低毒的特点,已成为世界卫生组织推荐的药品。目前药用青蒿素是从中药青蒿即菊科植物黄花蒿的叶和花蕾(Artemisia annua L.)中分离获得的1。由于青蒿的采购、收获,直至工厂加工提取,环节较多,费时费力,且不同采集地和不同采集期青蒿品质有很大的差别,同时,大量采集自然资源,必然会破坏环境和生态平衡,导致资源枯竭。因此,为增加青蒿素的资源,世界各国都在加紧开展青蒿素及其衍生物的开发研究,长期稳定地和大量地供应青蒿素成为各国科学家面临的严峻考验。由于青蒿素是抗恶

7、性疟疾的特效药,目前的售价为225美元/g。近年的统计资料表明世界每年有近300万人死于疟疾,尤其是非洲的发病率极高,对青蒿素的需求量较大,世界每年的需求量为150吨,而产量仅有15吨左右,形成明显的供不应求局面,我国在“九五”期间开展青蒿素的开发研究将具有可观的经济效益和社会效益。纳米科技是在纳米尺度范围内研究物质的结构及性质的多学科交叉前沿技术，它使得人类改造自然的能力直接延伸到分子和原子水平，其最终目标是人类可按自己的意志操纵单个原子，在纳米尺度上制造特定功能的产品，实现生产方式的飞跃。纳米材料具有独特的表面效应、体积效应和宏观量子隧道效应等，在性能上与传统概念上相同组成的常规尺寸或微米

8、尺寸材料有非常显著的差异，表现出许多优异的特性和全新的功能，应用前景广阔。由于青蒿素治疟的作用显著市场需求量大，本实验以提高青蒿素利用率为目的，采用微波辐照及超声制备青蒿素的纳米制剂，以观察在将青蒿素制成纳米制剂后，其吸收率，以及化学表现上的变化。由于前人对青蒿素对动物及人体的研究数目众多，因此本次实验的后续试验着重观察其在制成纳米试剂后对植物的影响。1 文献综述1.1 青蒿素的价值黄花蒿又名青蒿( Artemisia annua L) ，为菊科1年生草本植物，已入药 2000 多年，具有清热解毒的功效，是中医常用中草药之一。20世纪 70年代，我国科学家从黄花蒿中分离出青蒿素，黄花蒿成为提取

9、青蒿素的唯一原料药材。目前，全世界有 40% 左右的人口受到疟疾威胁，青蒿素是世界卫生组织(WHO) 推荐治疗疟疾的首选药物。青蒿素的抗疟机理与其它抗疟药不同,它的主要作用是通过干扰疟原虫的表膜-线粒体功能,而非干扰叶酸代谢,从而导致虫体结构全部瓦解。由于青蒿的采购、收获,直至工厂加工提取,环节较多,费时费力,且不同采集地和不同采集期青蒿品质有很大的差别,同时,大量采集自然资源,必然会破坏环境和生态平衡,导致资源枯竭。为了缓解这种资源短缺的情况，一方面是增加青蒿素的资源，一方面就是提高青蒿素的利用率，为增加青蒿素的资源,世界各国都在加紧开展青蒿素及其衍生物的开发研究,长期稳定地和大量地供应青蒿

10、素成为各国科学家面临的严峻考验。由于青蒿素是抗恶性疟疾的特效药,目前的售价为225美元/g。近年的统计资料表明世界每年有近300万人死于疟疾,尤其是非洲的发病率极高,对青蒿素的需求量较大,世界每年的需求量为150吨,而产量仅有15吨左右,形成明显的供不应求局面2。而提高利用率有很多办法，如研制靶向药物，其他药物辅助，制成纳米制剂，而本实验就在这种大环境下营运而生。 1.2青蒿素对植物的影响目前青蒿素对人体的作用研究已非常充分，本次试验秉承着创新精神主要研究其对于植物的影响，青蒿素及其前体可调节植物生长发育，青蒿素抑制多种杂草的根芽和地上部生长。当土壤中的青蒿素浓度达到624mg/kg时，抑制小

11、麦、玉米、莴苣、萝卜、油菜、甘蓝等多种作物的种子发芽和幼苗生长。在重庆市黄花蒿种植区，后茬作物小麦、油菜、青菜也有明显的减产现象。在土壤和水体中，当青蒿素的浓度达到 12mg/ kg时，对蚯蚓和绿藻产生毒害作用，导致土壤肥力和水体生产力降低。因此，集约化种植黄花蒿之后，存在于土壤和水体中的青蒿素可能具有广泛的生态危害3。 根据植物的化感作用植物利用化感作用抑制其它植物生长，使自身处于生存竞争的优势地位4。番茄根系的分泌物甚至抑制自身生长，胡卢巴分泌的化感物质 7-羟基香豆素抑制黄瓜根细胞伸长，大葱根尖细胞的有丝分裂，致使根系的纵向生长速率降低，但促进根系的横向扩展。青蒿素抑制同季菜豆和豇豆种子

12、的发芽和幼苗生长，有利于扩大生存空间；对后季大、小白菜的抑制作用可减少土壤养分消耗，保证来年的养分需要和生长发育。1.3青蒿素纳米试剂的制备方法纳米颗粒是指颗粒尺度为纳米级的超微细粒，它的尺寸一般在1100纳米之间，也有人称其为超微子。纳米技术是指在纳米尺度范围内，人们通过操纵原子、分子或原子团、分子团，使它们重新排列组合，合成具有特定功能的新物质的科学技术5。当物质的大小在纳米范围内时，物质的性能就会发生突变，出现许多特殊性能，如量子尺寸效应、表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应等。制备纳米试剂主要有以下几种方法：离子交联法、乳化交联法、沉淀析出法、乳化-溶剂蒸发法、大分子复合法、超声法和

13、自组装法、微波辐照法6。由于实验设备原因本次实验主要运用超声、微博辐照制备青蒿素纳米试剂微波是一种电磁波，微波加热具有快速、简便、均匀和能效高等特点已经被广泛应用于化学制备和材料合成近年来有报道将微波辐射法应用到纳米金属胶体的制备中。超声波在介质中传播时，由于超声波与介质的相互作用，世界之发生物理和化学变化，从而产生一系列力学的、热学的、电磁学的、和化学的超声效应、物理作用主要表现在可促成液体的乳化、凝胶的液化和固体的分散，对分体的团聚可以起到剪切作用，从而控制颗粒的尺寸和分布。1.4本论文的主要研究内容及意义青蒿素对人体的研究已很透彻，本次主要研究其在制成纳米试剂后对植物的影响，本实验采用微

14、波辐照法及超声制备青蒿素的纳米制剂，并对其在扫面电镜下进行了形态学表征，在后续试验中会用其中较成功的制备方式大量制备纳米制剂，以观察在将青蒿素制成纳米制剂后，其吸收率，以及化学表现上对植物的变化。根据白祯, 黄玥, 黄建国. 青蒿素对蔬菜种子发芽和幼苗生长的化感效应的研究，由于植物的化感作用所以推测其试验结果应是抑制植物的生长，在制成纳米试剂之后应可呈现更加明显的作用。可用于园艺除草、农业种植等方面。在制成纳米试剂后可以，观察其在临床上的表现，以期提高吸收率，提高疗效，节约资源。2青蒿素纳米试剂的制备2.1 实验仪器和试剂2.1.1 实验仪器磁力搅拌机（81-5 型） 上海志威电器有限公司微波

15、炉（RE-630d） 电子工业部七七八厂连云港分厂超声波清洗器科导SK7200LH离子溅射仪（SBC-12） 中科科仪电子显微镜 SU8010 日本日立2.1.2 试剂青蒿素粉剂 陕西森弗天然制品有限公司十二烷基磺酸钠 中国医药（集团）上海化学试剂公司丙酮 分析纯蒸馏水2.2 纳米青蒿素的制备2.2.1 制备原理1.超声法超声波在介质中传播时，由于超声波与介质的相互作用，使介质发生物理和化学变化，从而产生一系列力学的、热学的、电磁学的、和化学的超声效应、物理作用主要表现在可促成液体的乳化、凝胶的液化和固体的分散，对分体的团聚可以起到剪切作用，从而控制颗粒的尺寸和分布。2.微波法微波是一种频率非

16、常高的电磁波。微波包括的波长范围没有明确的界限，一般是指分米波、厘米波和毫米波三个波段，也就是波长从1mm到1m左右的电磁波。由于微波的频率很高，所以也叫超高频电磁波。目前国内只有915MHz和2450MHz 被广泛使用7。微波是电磁波，它具有电磁波的诸如反射、透射干涉、衍射、偏振以及伴随着电磁波能量传输等波动特性，这就决定了微波的产生、传输、放大、辐射等问题都不同于普通的无线电、交流电。微波系统没有导线式电路，通常应用所谓“场”的概念来分析系统内电磁波的结构，并采用功率、频率、阻抗、驻波等作为微波测量的基本量8。2.2.2制备方法本实验秉承创新探索的精神以超声法，微波法为基础，延伸出不同的制

17、备方法1.超声法取青蒿素粉剂溶于100ml丙酮中，用双蒸水稀释制成300ppm的溶液；将上一步所得溶液在常温下进行磁力搅拌，至粉剂完全溶解为止；将试剂分别装入3个烧杯中分别超声15、30、45分钟所述的磁力搅拌转速2000r/min；所述的超声波震荡时超声工作频率为59KHz、超声电功率为500W。2.微波法取青蒿素粉剂溶于100ml丙酮中，用双蒸水稀释制成300ppm的溶液；将上一步所得溶液在常温下进行磁力搅拌，至粉剂完全溶解为止；放入微波炉中以200w 处理5min为将青蒿素微粒变得更小，本次试验尝试两种方式组合进行因此，设计了第三种实验方案。3.超声-微波法青蒿素粉剂溶于100ml丙酮中

18、，用双蒸水稀释制成300ppm的溶液；将上一步所得溶液在常温下进行磁力搅拌，至粉剂完全溶解为止；将试剂放入超声仪中超声30min将处理后的试剂200w微波5min2.2.3 纳米青蒿素的形态学表征扫描电镜检测将制备后的纳米青蒿素试剂滴加到干净的铝片上，自然晾干，自然干燥法是指样品中的水分在大气中自然蒸发，或样品经脱水处理后脱水剂自然挥发而干燥的方法9。喷金后在电子显微镜 SU8010下观察。得到的结果如图 图2-1青蒿素母液（未经任何处理） 图2-2青蒿素母液（未经任何处理）由图可见青蒿素试剂在未经处理时颗粒长度约在20m左右而本次实验的目的就是将颗粒制成纳米级也就是颗粒长度要小于100纳米。

19、1超声法结果 图2-3经超声15min后 图2-4经超声15min后由图可见在经过超声15min后颗粒已明显变小，大约在0.2-0.5微米，有少许颗粒已能达到100纳米已到达纳米级，但数量较少分布不均匀。 图2-5经超声30min后 图2-6经超声30min后由图可见颗粒再次被分散，颗粒更小，形状均匀，大部分在50-100纳米之间，已达到纳米级别。 图2-7经超声45min后 图2-8经超声45min后由图可见经超声45分钟后绝大部分颗粒已被分解为50纳米左右的颗粒分布均匀，分散性好。可以确定，已制成纳米制剂，但极限就在50纳米左右。超声法总结：超声法制备青蒿素纳米制剂在经超声45min后，制

20、剂粒度较为均匀，分散性好，成功制备纳米制剂。2.微波法结果 图2-9经微波5min后 图2-10经微波5min后图2-11经微波5min后微波法总结：由图可见大部分颗粒都还很大，但有小部分颗粒分散后变得非常小，可达到5纳米，可以确定微波的穿透力甚至比超声还要强，但可能由于设备，温度的控制等原因，颗粒并不均匀。3.超声-微波法 图2-12经超声30min后微波5min 图2-13经超声30min后微波5min超声-微波法总结：由图可见经超声微波处理之后，大部分颗粒很细小都能达到50纳米以下，最小可以达到5纳米以下，但由于微波产生热量，使晶体易于析出，导致已分散的颗粒又产生凝集，但如果进行后续试验

21、，可以考虑再进行超声将其分散，也许能将大部分微粒分散到5-10纳米，进一步达到纳米级别。2.3结论与分析本次试验以制备青蒿素的纳米制剂为目的，分别以超声法，微波法，超声-微波法制备纳米制剂，其中试验效果最好的为超声45min，颗粒大小达到纳米级别，分散均匀，可以作为一种新型的制备纳米制剂的方法。青蒿素母液在经过微波后由于温度、设备等原因，颗粒大小不均一，但其中最小的颗粒可以达到5nm以下，很有参考价值。制备的青蒿素纳米制剂的用途一方面可以作为疟疾药物提高吸收率，一方面可以研究其对于植物的影响，作为一种新型的植物生长调节剂。3.青蒿素纳米试剂用途的分析根据张警方同学所做有关青蒿素母液对植物影响实

22、验，及其得出结论见表一表1青蒿素对绿豆种子萌发的影响浓度/mg/L发芽率/%发芽势/%发芽指数活力指数098.89a95.52c4.24a37.27a1098.89a93.04b4.24a36.16a20100a92.56b4.29a35.70a30100a92.14b4.29a35.43a40100a91.22b4.29a35.01a5097.78a90.89b4.19a34.33b6098.89a89.32a4.24a34.02b7098.89a87.88a4.24a32.86b8098.89a87.50a4.24a32.45b9098.89a87.21a4.24a32.13b10098.

23、89a86.55a4.24a32.05b15mg/L烯效唑98.89a91.80b4.24a34.60b不同浓度青蒿素绿豆幼苗生长具有线性关系10。相同条件下，与对照组相比，不同浓度青蒿素对绿豆幼苗的生长均有抑制作用。随浓度的增加，抑制作用表现的越强。由此推测，青蒿素可以作为一种植物生长调节剂，以期青蒿素纳米试剂对于植物的影响。本次试验制备的青蒿素纳米试剂颗粒均匀，分散性好已达到纳米级别，临床研究表明，很多纳米制剂对于药物的吸收都有明显的促进作用，相信本实验制备的纳米试剂也能在临床上有广泛的应用，本实验的后续试验也会尝试研究其对于植物的影响，从而使其成为一种新型的植物生长调节剂。参考文献1 刘

24、春朝, 王玉春, 欧阳藩,等. 青蒿素研究进展J. 化学进展, 1999(1):41-48.2 赵玲玲. 纳米壳聚糖的制备及其对镉胁迫下小麦种苗生长的影响D. 辽宁师范大学, 2010.3 张先如, 徐政. 微波技术在材料化学中的原理及其应用进展J. 辐射研究与辐射工艺学报, 2005, 23(4):196-200. 4 王卓, 张红梅, 王媛,等. 海参营养素纳米制剂的制备及对重金属铬离子吸附性研究J. 生物技术世界, 2013(10):53-53. 5杨明, 赖春花, 刘荣华,等. 微波技术在中药炮制中的应用研究C/ 全国中药和天然药物学术研讨会大会报告集. 2007:33-35.6 白祯, 黄玥, 黄建国. 青蒿素对蔬菜种子发芽和幼苗生长的化感效应J