CN102885060A - 一种阿维菌素纳米微乳剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阿维菌素纳米微乳剂及其制备方法和应用，所述的阿维菌素纳米微乳剂包括如下重量百分比的各组分：阿维菌素0.5％、药物载体1%、助溶剂0.95％、溶剂15％、表面活性剂A6％、表面活性剂B0.1％、稳定剂0.2％和水76.25%。本发明制备得到的阿维菌素纳米微乳剂基本呈球形，颗粒大小均匀，单分散，不粘连，分散性和生物利用度高，填补了阿维菌素纳米微乳剂的技术空白。

Description

一种阿维菌素纳米微乳剂及其制备方法

技术领域

本发明属于生物农药技术领域，具体涉及一种阿维菌素纳米微乳剂及其制备方法。

背景技术

阿维菌素（Avermectin，简称AVM）是日本北里大学和美国默沙东公司合作，从日本静冈县伊东市川奈地区采集的土壤中分离到一株新型放线菌—阿维链霉菌Strtptomyces avermitilis MA-4680，发酵培养后的产物经分离、净化和提取得到，其基本结构为十六元大环内酯二糖苷类化合物（沈寅初等，1994；Putter et al，1981；Egerton，1979）。阿维菌素具有杀虫谱广、结构新颖、高效、安全、低残留、环境相容性好等特点（Lasota，1991）。阿维菌素防治害虫害螨主要通过胃毒和触杀作用，无熏蒸作用，适用于蔬菜、果树、棉花和花卉等作物，对多种害虫、害螨和线虫具有很好的防效，目前已在包括中国在内的很多国家登记使用。

但是，阿维菌素的光解性很强。阿维菌素见光通过光氧化机制迅速分解，在水中光照条件下的半衰期为12h，在土壤中光照的情况下半衰期为21h，在模拟阳光照射下阿维菌素的半衰期小于10 h（Ogata et al，1997；Wratten，1996；Li et al，2008）。使用阿维菌素后，其在作物和环境中形成药膜，在此情况下即使无光照也容易分解。有光照则能加速其分解，导致半衰期仅为4～6h（Halley et al，1993）。与此同时，目前实际生产中应用的阿维菌素主要剂型为乳油，阿维菌素乳油存在一些不利于应用的问题：第一、其使用大量有机溶剂给环境造成极大的压力；第二、其有效成分分散性差、颗粒大、渗透性弱、生物利用度低；第三、其是生物源农药，在环境中的稳定性差，除易光降解外，还受生物酶等因素的影响发生降解。因此，作为传统剂型的阿维菌素乳油应用于生产中的防治效果不稳定。

纳米技术在农业上应用十分广泛，利用纳米技术将传统的生物类农药制成纳米微粒制剂后，可以改善生物类药剂的稳定性、提高防治效率。因为药剂有效成份形成纳米微粒被包裹后，避免了直接接触光照，光降解率减少；同时有效成份被分散到纳米级后，颗粒粒径极小，分散度极高，施药后与靶标的亲和性、接触时间和接触面积均大为增加，并且纳米粒子有隧道效应，易穿过害虫细胞之间的间隙，从而增强了农药进入虫体的速度和有效剂量；另外，包裹药剂颗粒的囊壁具有一定的粘附性，纳米微粒巨大比表面积也使纳米粒更容易粘附，纳米微粒在虫体表和体内富集度高，从而大大提高了农药的生物利用度和药效。因此生物农药剂型的纳米化是突破传统杀线剂的大量使用所带来问题的重要途径之一（Vicky，2007；Guan，2008）。

李珠柱等（2005）应用超重力技术和溶胶-凝胶法，制备出空心多孔SiO₂纳米颗粒（其粒径平均约为100 nm，壁厚约15 nm），然后将该纳米颗粒在145℃下活化，加入阿维菌素和有机溶剂丙酮，在常温下浸泡14天后干燥，制得阿维菌素纳米控释剂，该制剂的阿维菌素包埋率为62.5%，具有较好的防紫外线作用和缓释效果，但是，可能由于纳米空心颗粒的表面与氧化硅的表面性质相同，有许多硅醇和羟基基团，比较容易团聚，电镜结果显示所形成的纳米颗粒分散性不理想，很多颗粒粘聚成团。李剑峰等（2007）以空心多孔纳米SiO2 为缓释载体，利用超临界包埋法、结合球磨分散与喷雾干燥等工艺制备阿维菌素纳米缓释粉剂经水分散后粒径约为200～500 nm。Andreas(2000)认为，纳米农药的粒径若大于200 nm，不利于提高药剂的生物活性。林春梅等（2009）以壳聚糖为载体，甲苯做为有机溶剂，三聚磷酸钠做为交联剂，制备了水基纳米阿维菌素悬浮剂，阿维菌素的载药量为48.25%，悬浮粒子粒径在18~2400nm，其中87.46%的粒子粒度位于18~102.2nm之间，可见该悬浮剂粒度不够均匀。

相对于悬浮剂，微乳剂具有更好的稳定性、安全性和更高的增效作用。通过将阿维菌素传统乳油剂型改良为纳米微乳剂，减少有机溶剂的用量、提高药剂的生物利用度和稳定性，有利于阿维菌素的推广使用，对农业安全生产和环境保护具有重要的价值和意义。但制备纳米化阿维菌素微乳剂存在着制备过程复杂和难选择合适纳米材料达到高药效等技术难题，目前未见纳米化阿维菌素微乳剂的研究报道。

发明内容

本发明的目的是克服现有纳米化阿维菌素的技术不足，提供一种药剂颗粒达纳米级的、具备高分散性、高稳定性、高防效和安全环保的阿维菌素纳米微乳剂。

本发明的另一个目的是提供所述阿维菌素纳米微乳剂的制备方法。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：

所述阿维菌素纳米微乳剂，由如下重量百分比的组分组成：

阿维菌素0.5％、药物载体1%、助溶剂0.95％、溶剂15％、表面活性剂A 6％、表面活性剂B 0.1％、稳定剂0.2％和水76.25%。

所述的药物载体为属于丙烯酸单体的聚α-氰基丙烯酸丁酯。

所述的助溶剂三油酸甘油酯。

所述的溶剂为丙醇。

所述的表面活性剂A为辛基酚聚氧乙烯醚。

所述的表面活性剂B为十二烷基硫酸钠。

所述的稳定剂优选为葡聚糖。

所述的水优选为去离子水。

该阿维菌素纳米微乳剂的上述组分的重量百分比是最优选择，其他重量百分比无法实现本发明的目的，即达到本发明微乳剂的纳米等级及具有本法明阿维菌素纳米微乳剂的分散性、稳定性和光解率。

本发明同时提供所述的阿维菌素纳米微乳剂的制备方法，包括如下步骤：

1）将助溶剂放入容器中，加热，加入阿维菌素（粉末），得到溶液A；

2）将溶剂放入容器中，缓慢加入药物载体，搅拌，然后加入溶液A，得到溶液B；

3）将水和表面活性剂A放入容器中，搅拌的同时滴加溶液B，滴加完毕后搅拌，得溶液C；

4）取容器，加入水，加热，依次加入表面活性剂B、稳定剂和表面活性剂A，得到溶液D；

5）将溶液C加热，搅拌下滴加溶液D，恒温搅拌后停止加热，继续搅拌至温度降至室温，得阿维菌素纳米微乳剂。

作为优选方案，步骤1）所述的加热，优选加热至60℃；步骤3）所述搅拌的搅拌时间优选为60min；步骤4）所述的加热，优选加热至60℃；步骤5）所述的溶液C加热，优选加热至60℃；步骤5）所述的恒温搅拌，是60℃恒温搅拌10min；步骤3）和步骤4）中所述的水的用量重量比优选为1：4；步骤3）和步骤4）所述的表面活性剂A的用量重量比优选为1：5。

本发明具有以下有益效果：

（1）本发明成功确定制备纳米微乳剂的配方，制备得到的阿维菌素纳米微乳剂颗粒等效粒径直径约100nm左右；纳米制剂颗粒基本呈球形，颗粒大小均匀，单分散，不粘连，分散性和生物利用度高。

（2）本发明制备的阿维菌素纳米微乳剂的包封率达到63.15±3.64%，大多数药剂颗粒被聚α-氰基丙烯酸丁酯（PBCA）包封形成微胶囊，稳定性高，光降解率明显降低。

（3）本发明制备的阿维菌素纳米微乳剂杀线活性和防效高，可以减少有效成分和有机溶剂的使用量，降低农药和有机溶剂大量施用给环境带来巨大的压力，同时降低使用成本。因此，本发表的应用将有助于提高农业生产的经济和环境双重效益。

（4）本发明阿维菌素纳米微乳剂的制备流程和方法简单。

附图说明

图1阿维菌素纳米微乳剂和对照药剂图片 其中A为阿维菌素纳米微乳剂，B为阿维菌素常规制剂；

图2阿维菌素纳米微乳剂与阿维菌素丙酮溶液粒度分布；

图3 阿维菌素纳米微乳剂与阿维菌素丙酮溶液透射电子显微镜图像 其中A为阿维菌素纳米微乳剂颗粒，B为阿维菌素常规制剂颗粒；

图4不同光照处理时间制剂中阿维菌素的降解率。

具体实施方式

以下结合具体实施例来进一步解释本发明，但实施例本身并不对本发明做任何形式的限定。

实施例1

1）取三油酸甘油酯0.95 mL放入10 mL试管中，加热至60℃，取阿维菌素粉末0.5 g，搅拌在三油酸甘油酯中得到溶液A；

2）取15 mL丙醇于100 mL烧杯中，缓慢加入ａ-氰基丙烯酸丁酯1 g同时搅拌，然后将溶液A加入其中，获得混合溶液B；

3）取100 mL圆底烧瓶，加入15 mL去离子水和1 mL辛基酚聚氧乙烯醚（OP-10），置于电磁搅拌器上，搅拌的同时滴加混合液B，滴加完毕搅拌60 min得混合液C；

4）取100 mL圆底烧瓶加入62 mL去离子水，加热到60℃后依次加入0.1g十二烷基硫酸钠(SDS)、0.2 g葡聚糖和5 mL的辛基酚聚氧乙烯醚（OP-10），得混合液D；

 5）置于电磁加热搅拌器上，加热至60℃后，将C液在搅拌下滴入D液，60℃恒温搅拌10 min后停止加热，继续搅拌使烧瓶溶液冷却至室温，得到阿维菌素纳米微乳剂。

实施例2 

分别取少量本发明上述实施例制备的阿维菌素纳米微乳液和作为对照的阿维菌素常规制剂，分别用蒸馏水稀释10倍后，用激光粒度分析仪测量得到实施例1中制备的阿维菌素纳米等效粒径为107.5±18.84nm，对照阿维菌素常规制剂的等效粒径为2171.4±24.33 nm（图2）。在透射电镜下显示，本发明所述的阿维菌素纳米微乳剂药剂颗粒基本上呈球形，颗粒大小较为均匀，单分散，不粘连，直径约在100nm左右（图3A）；未经过纳米剂型改良的阿维菌素常规制剂颗粒粘连成串或网状，且颗粒大小不均匀（图3B）。

实施例 3 阿维菌素纳米微乳剂的包封率

利用高效液相色谱法对本发明制备的阿维菌素纳米微乳剂的包封率，阿维菌素测定条件：流动相为甲醇∶水=85∶15，检测波长为286 nm，色谱柱为C18反相色谱柱(美国Agilent)，125×4 mm；流动相流速为1 mL/min，进样量10μL，柱温为室温。测定结果显示，实施例1制备得到的阿维菌素纳米微乳剂的包封率为63.15±3.64%，表明本发明所述的阿维菌素纳米微乳剂大多数药剂颗粒被PBCA包封形成微胶囊。

实施例4 阿维菌素纳米微乳剂的光照降解率

对本发明实施例1制备的阿维菌素纳米微乳剂与阿维菌素常规制剂的光照降解率进行试验，具体方法为取10只10mL小烧杯分别放入1mL 500 mg/L的阿维菌素纳米微乳剂或黄皮酰胺纳米微乳剂，另取10只同样的小烧杯分别放入1mL 500mg/L阿维菌素溶液作为对照，在暗处晾干后置于两支平行的20W紫外灯下照射，紫外灯管与烧杯的垂直距离为40 cm。每隔2h取两只装有纳米微乳剂的烧杯和两只装有对照药剂的烧杯，用甲醇淋洗后定容到10mL，超声处理5 min后用 HPLC 法分别测定阿维菌素的色谱峰面积，根据阿维菌素标准工作曲线计算模拟光照处理后纳米药剂和对照药剂中阿维菌素含量。测定结果表明（图4），在处理2 h时，阿维菌素纳米微乳剂的光照降解率为38.42%，对照阿维菌素常规制剂的降解率为33.22%，但在处理时间为4h、6h、8h、10h时，阿维菌素纳米微乳剂的降解率分别为45.39%、48.23%、53.67%、54.59%，分别低于对照7.16%、23.07%、33.16%和37.07%。

实施例5 阿维菌素纳米微乳剂的杀线活性

5.1阿维菌素纳米微乳剂对爪哇根结线虫二龄幼虫的杀线活性

对爪哇根结线虫(Meloidogyne javanica)二龄幼虫活性测定结果表明，药剂处理24h后，在处理药剂浓度为400mg/L时，实施例1制备的阿维菌素纳米微乳剂处理线虫校正死亡率分别为82.67±2.45%。阿维菌素常规制剂处理线虫校正死亡率为72±2.71%；药剂处理48h后，在药剂浓度分别为100mg/L和200mg/L时，实施例1制备的阿维菌素纳米微乳剂处理的线虫校正死亡率分别为81.33±2.49%和95.33±1.70%，阿维菌素常规制剂处理的线虫校正死亡率分别为55.33±4.55%和61.33±7.2%。因此，本发明制备阿维菌素纳米微乳剂对爪哇根结线虫二龄幼虫的杀线活性高于阿维菌素常规制剂；在处理时间延长后纳米制剂在较低浓度能够达到对照阿维菌素常规制剂较高浓度的杀线水平，反映了纳米制剂具有缓释、高效的特性。

5.2 阿维菌素纳米微乳剂对香蕉穿孔线虫的杀线活性

对香蕉穿孔线虫（Radopholus similis）活性测定试验结果表明，药剂处理24h后，在处理浓度为400mg/L时，实施例1制备的阿维菌素纳米微乳剂处理的线虫校正死亡率为82.67±2.45%，阿维菌素常规制剂处理线虫校正死亡率为48±2.71%；药剂处理48h后，药剂浓度分别为100mg/L和200mg/L时，实施例1制备的阿维菌素纳米微乳剂处理的线虫校正死亡率分别为53.33±5.27%和76.67±3.80%，，阿维菌素常规制剂处理的线虫校正死亡率分别为38.67±7.93%和52.00±3.43%。因此，本发明制备的阿维菌素纳米微乳剂对香蕉穿孔线虫的杀线活性高于阿维菌素常规制剂；同样说明了，在处理时间延长后纳米制剂在较低浓度能够达到对照阿维菌素常规制剂较高浓度的杀线水平，反映了纳米制剂具有缓释、高效的特性。

实施例6 阿维菌素纳米微乳剂对植物线虫病的防治效果

6.1阿维菌素纳米微乳剂对空心菜根结线虫病的防治效果

盆栽施药试验结果表明，在接种500条爪哇根结二龄幼虫于空心菜根际后，在每盆空心菜根际施用浓度为100 mg/L的供试杀线剂10 ml，20天后，实施例1制备的阿维菌素纳米制剂处理的空心菜根际的根结指数为6±1.03，地上鲜重为7.58±0.54 g，；阿维菌素常规制剂处理的空心菜根际的根结指数为28.17±2.29，地上鲜重为7.05±0.38 g。因此，对盆栽空心菜根结线虫病的防治效果，阿维菌素纳米微乳剂高于阿维菌素常规制剂。

6.2阿维菌素纳米微乳剂对红掌穿孔线虫病的防治效果

盆栽施药试验结果表明，接种1000条混合虫态的香蕉穿孔线虫于盆栽红掌根际后，在每盆红掌根际施用100 mg/L各供试杀线剂10 ml，56天后，实施例1制备的阿维菌素纳米微乳剂处理的红掌地上鲜重为4.75±0.20 g，根部鲜重为5.31±0.93 g，根际香蕉穿孔线虫总数为5612.2±196.63，病级指数为1.8±0.2；阿维菌素常规制剂处理的红掌地上鲜重为3.42±0.37g，根部鲜重为4.08±0.84 g，根际香蕉穿孔线虫总数为5492.0±182.71，病级指数3.4±0.4。因此，对盆栽红掌根际香蕉穿孔线虫的防治效果，阿维菌素纳米微乳剂高于阿维菌素常规制剂。 

Claims (8)

1.一种阿维菌素纳米微乳剂，其特征在于由如下重量百分比的组分组成：阿维菌素0.5％、药物载体1%、助溶剂0.95％、溶剂15％、表面活性剂A 6％、表面活性剂B 0.1％、稳定剂0.2％和水76.25%；

其中，所述的药物载体为聚α-氰基丙烯酸丁酯，所述的助溶剂为三油酸甘油酯，所述的溶剂为丙醇，所述的表面活性剂A为辛基酚聚氧乙烯醚，所述的表面活性剂B为十二烷基硫酸钠，所述的稳定剂为葡聚糖。

2.权利要求1所述的阿维菌素纳米微乳剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1）将助溶剂放入容器中，加热，加入阿维菌素，得到溶液A；

2）将溶剂放入容器中，缓慢加入药物载体，搅拌，然后加入溶液A，得到溶液B；

3）将水和表面活性剂A放入容器中，搅拌的同时滴加溶液B，滴加完毕后搅拌，得溶液C；

4）取容器，加入水，加热，依次加入表面活性剂B、稳定剂和表面活性剂A，得到溶液D；

5）将溶液C加热，搅拌下滴加溶液D，恒温搅拌后停止加热，继续搅拌至温度降至室温，得阿维菌素纳米微乳剂。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于步骤1）所述的加热，是指加热至60℃。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于步骤3）所述的搅拌，搅拌时间为60min。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于步骤4）所述的加热，是指加热至60℃。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于步骤5）所述的溶液C加热，是指加热至60℃；步骤5）所述的恒温搅拌，是指60℃恒温搅拌10min。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于步骤3）和步骤4）中所述的水的用量重量比为1：4。

8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于步骤3）和步骤4）所述的表面活性剂A的用量重量比为1：5。

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