天然多糖具有稳定性高、无毒、生物相容性好、可降解等优点,因此,基于天然多糖材料的研究一直是近年来的热门课题之一。纤维素(Cellulose)作为自然界中分布最广、产量最大的一种天然多糖,对纤维素的高值化利用显得尤为重要。纳米纤维素(Nanocellulose)是一种新兴的生物质基材料,具有比表面积大、机械强度高、弹性模量高、生物相容性好等优点。此外,纤维素材料表面丰富的羟基可用于改性,以制备出各种特异性刺激响应性释放的药物载体,在癌症治疗和病虫害防治等领域展示出广阔的应用前景。本课题旨在设计具有不同功能的纤维素基载药系Problematic social media use统,实现生物活性物质的高效安全递送及智能释放。本论文主要从以下两个方面开展工作:(1)研究功能性纤维素基载药系统在高效抗肿瘤研究中的制备策略;(2)研究功能性纤维素基载药系统在病虫害防治领域中的设计思路。具体内容和结果总结如下:1、设计了一种增强粘性的p H响应型双网络纤维素基水凝胶(PTX@PDA-Py-CNC-AG)用于抗肿瘤研究,该载药凝胶由琼脂糖(AG)和聚多巴胺涂覆的芘荧光修饰的纤维素纳米晶(PDA-Py-CNC)通过网络互穿策略形成双重网络结构,负载抗肿瘤药物。聚多巴胺(PDA)的粘性提高了纤维素基水凝胶的细胞亲和力并避免药物泄漏,紫杉醇负载率达22.62%。该纤维素基水凝胶表现出p H响应释放行为,在p H 5.5条件下药物释放率是p H 7.4条件下的8.46倍。体外细胞实验表明,该载药凝胶具有高效抗肿瘤效果,诱导MCF-7细胞12 h后凋亡率达94.1%。此外,芘修饰的纤维素纳米晶(Py-CNC)赋予了纤维素基水凝胶荧光特性,可实现细胞摄取过程中对纤维素基水凝胶的可视化观察,显示出良好的细胞相容性。2、构建了一种促购买PUN30119进活性氧(ROS)生成的铜离子/纤维素基纳米载体(Au/Cu-DOX@CNCs)用于肿瘤化学动力学治疗(CDT)研究。以纤维素纳米晶(CNC)为载体,以Cu~(2+)为表面的离子配体连接剂,共轭金纳米粒子(Au NPs)并负载药物阿霉素(DOX),制备得到基于CNCs的纤维素基纳米载体。该纤维素基纳米载体对酸性环境有高度的响应性,Cu~(2+)和DOX均表现出酸响应释放行为。ROS生成实验证实Au/Cu-DOX@CNCs的ROS的生成强度比游离获悉更多DOX高出近3倍,体内抗肿瘤实验进一步表明该纳米载体优异的肿瘤抑制效果和良好的生物相容性。该纳米载体通过递送大量的高活性Au NPs、Cu~(2+)和DOX,协同ROS增强的氧化损伤和化疗的杀伤作用,实现对肿瘤细胞高效的杀伤作用。3、制备了一种负载农药的网状铜离子/纤维素基水凝胶(PDA/HDA-Cu/MEP@CNC)用于提高农药叶片沉积率。该网状纤维素基载药系统通过铜离子螯合作用,以聚多巴胺(PDA)和十六烷基胺(HDA)包覆的纤维素纳米晶为载体并负载模型农药杀螟硫磷(MEP)。PDA提高了该载药系统在叶片上的亲和力并提供了碱响应的快速释放特性。纤维素纳米晶交联的网状结构和PDA的粘性使该载药系统在叶面上的接触角降低了13.4%,并且提高了该载药系统在叶片上的沉积效率。抗真菌活性实验结果表明,该载药系统在较低的农药用量下表现出与商品MEP相当的抗真菌活性效果,能够有效减少农药用量、提高农药的使用效率。生物安全性实验表明,该载药系统处理的大肠杆菌的存活率均超过95%,表现出良好的生物安全性。4、构建了一种用于农药控制递送的纤维素基纳米农药载体(TA/Cu-MEP@βCNC)用于农作物保护研究。该纤维素基纳米农药载体使用植物来源的、生态友好的β-环糊精和单宁酸(TA)的修饰纤维素纳米晶,模型农药杀螟硫磷通过疏水和氢键相互作用与CNC载体结合,载药率整体提高了90%。由于CNC与β-环糊精结合获得的特殊表面凸起结构以及单宁酸的粘附特性,实现了在叶片上的有效粘附和保留,该纳米农药载体的叶片沉积率提高到27%,是纯药的1.8倍。此外,TA/Cu络合物赋予了纤维素基纳米农药载体p H刺激响应特性。该纤维素基纳米农药载体通过Cu~(2+)和农药的共同递送,表现出高效的抗真菌(74%)和杀虫活性(97%)。