[发明专利]一种原位功能化纳米木质素及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种原位功能化纳米木质素及其制备方法与应用，属于化学材料和生物医学领域。所述的原位功能化纳米木质素的制备方法，包括如下步骤：用γ‑戊内酯/水体系溶液溶解木质素或者木质素和药物的混合物，然后滴加入金属离子溶液，搅拌，离心即得原位功能化纳米木质素。本发明利用γ‑戊内酯/水体系溶液能够一锅法原位合成具有光热转化性能的木质素金纳米粒子、药物负载木质素金纳米粒子和具有抗菌性能的木质素银纳米粒子，且制备工艺条件、设备简单，采用的溶剂绿色环保无毒，可重复利用且可生物降解。本发明所述方法制得的木质素金纳米粒子、药物负载木质素金纳米粒子和木质素银纳米粒子具有良好的稳定性。

技术领域

本发明属于化学材料和生物医学领域，特别涉及一种原位功能化纳米木质素及其制备方法与应用。

背景技术

木质素是植物细胞壁的主要组成之一，它是以苯丙烷为基本单元的天然高分子及自然界中储量仅次于纤维素和甲壳素的可再生资源。然而，作为农林业及制浆造纸工业的副产物，木质素常常被丢弃或者利用价值不高。其中制浆造纸工业每年大概有5千万吨木质素产生，但只有不到2％作为低值产品如分散剂、吸附剂和表面活性剂等得到商业化利用，大部分被焚烧或者填埋，严重浪费资源。而且随着生物燃料乙醇行业的兴起，将有大量的酶水解木质素和预处理分离木质素产生。但这些木质素的利用依然是很大的难题，是生物精炼发展的瓶颈之一。如何有效并高值化利用这一储量丰富的可再生资源，不仅是传统的制浆造纸行业实现转型的关键和新兴生物燃料乙醇产业提高市场竞争力的有效手段，更是新时代绿色环保生活方式的需求。

木质素的高值化利用主要有两大途径：解聚为平台小分子化合物或者作为基础材料合成新的功能化材料。其中，纳米木质素由于其优异的性能及其高值化应用潜力而逐步引起关注。例如，由于木质素纳米颗粒的可生物降解性、良好的生物相容和极佳的药物负载性能，木质素纳米颗粒被应用于生物医学领域，展示出优异的性能。然而，木质素物理化学结构的复杂性，使大部分种类的木质素在水中的溶解度极低。因此，已报道的木质素纳米颗粒一般在强碱性水溶液或有毒易挥发有机溶剂中进行制备。目前所使用的制备体系难以一步合成功能化的纳米木质素。例如，合成具有光热效应的纳米木质素，一般需要先合成纳米木质素，然后利用纳米木质素进行还原稳定金纳米颗粒使其具有光热转化的性能(GreenSynthesis and Characterization of Gold Nanoparticles Using LigninNanoparticles,Nanomaterials,2020,10,1869.)。虽然该文献报道了纳米木质素成功还原了氯金酸生成了纳米金，但该方法所得的颗粒稳定性不佳。另外，这一类需经过复杂的步骤，或者先在另外的体系中制备好功能化材料再与木质素实行共混，才能实现木质素纳米颗粒的功能化，其繁琐的流程限制其应用前景及其工业化大规模的生产。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种原位功能化纳米木质素的制备方法。该方法以工业非水溶性木质素为原料，使用γ-戊内酯/水二元溶剂体系(GWS)进行溶解。γ-戊内酯(GVL)是一种绿色无毒的有机溶剂，它可从植物中的纤维素降解而成，材料的来源广泛，可再生。同时它的水解产物羟基乙酸(HVA)可作为螯合剂协同纳米木质素进行稳定功能化材料。

本发明的第二个目的在于提供通过上述方法制备得到的原位功能化纳米木质素。

本发明的第三个目的在于提供上述原位功能化纳米木质素的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种原位功能化纳米木质素的制备方法，包括如下步骤：

用γ-戊内酯/水体系(GWS)溶液溶解木质素或者木质素和药物的混合物，然后滴加入金属离子溶液，搅拌，离心即得原位功能化纳米木质素。

所述的γ-戊内酯/水体系中，γ-戊内酯的体积优选为γ-戊内酯/水体系体积的20％～100％。