CN103168773A - 一种水悬纳米胶囊剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于微乳液模板制备农药水悬纳米胶囊的方法。其中，囊材为疏水改性的海藻酸衍生物，囊芯为非离子表面活性剂及农药有效成分高效氯氟氰菊酯微乳液模板，固化剂为含钙表面活性剂，农药含量1％-5％(w/w)。制得的纳米胶囊为分散的球形颗粒，数均粒径小于100纳米。相对于传统剂型，该产品的显著特点是水基化、纳米级高分散化、胶囊缓释化，具备高效、长效、安全、环境有好等特点，可以广泛用于防治果树、蔬菜、花卉、茶叶、棉花等农作物上的多种害虫，具有重要的应用价值。

Description

一种水悬纳米胶囊剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种农药水悬纳米胶囊剂及其制备方法，属于农药制剂化技术，涉及材料制备及农药应用领域，并可望应用于食品、医药、生物等领域。 

背景技术

随着我国农业发展，农药使用量的增加，农药残留问题越来越严重，影响着生态的平衡和人类的健康。通过改进农药剂型和配方，充分发挥现有农药的药效，是统筹农业持续发展和环境保护的有效途径之一。 

目前，世界农药正朝着低毒高效、水性化、颗粒化、缓释化方向发展。纳米胶囊是一种具有发展前景的新剂型，一方面，具有减缓释放的功能，延长了相同剂量农药的释放时间，从而减少了农药的浪费及施用频率，降低了农药对环境的污染；另一方面，保护囊芯物质，减少了囊芯药物的分解、挥发及流失。 

海藻酸是从褐藻中提取得到的一种线性多糖。它是一种由甘露糖醛酸(M单元)和古洛糖醛酸(G单元)通过不同比例的GG，MG，MM片段排列而成的聚阴离子的线性多糖。海藻酸原料丰富易得、价格低廉，提取方法简单，而且具有生物相容、无毒、可降解等性质，被广泛用于纺织、食品、制药等领域。在海藻酸钠水溶液中加入Ca²⁺离子后，G单元与Ca²⁺紧密络合形成蛋盒(egg-box)结构，得到海藻酸水凝胶。 

中国专利(CN 1850058A)报道了基于油包水乳液制得的海藻酸钠纳米胶囊，但制备过程中使用的大量有机溶剂除去较为繁琐，造成一定的污染与浪费；同时，该方法适用于水溶性药物，负载油溶性药物时具有一定的局限性。中国专利(CN 102626399A)报道了选用碳酸钙微球作为模板来制备海藻酸钙微胶囊，胶囊粒径为1-10微米。该方法可以得到大小可控的微胶囊，但以吸附的方式载药，效率不高且载药量较小。 

目前海藻酸交联的钙源主要是氯化钙，碳酸钙等无机钙盐，在乳液的模板上，加入含钙的表面活性剂，不仅可以提供海藻酸交联所需要的钙离子，还可以通过表面活性剂之间的相互作用，提高胶囊的稳定性。 

海藻酸制备微/纳米胶囊，由于海藻酸盐的水溶性，一般在油包水乳液中得到。近期，在许多研究中都有提及到的海藻酸的改性。疏水改性后得到两亲的海藻酸不仅保留了原有的特性，同时具有了一些新的特性，具有更广泛的应用前景。例如，通过海藻酸与疏水物质(辛胺，辛酰氯，胆固醇等)的共价改性，具有疏水尾基的海藻酸可以通过分子间的相互作用形 成聚集簇，这样不仅提高了微/纳米乳的稳定性，载药量和载药效率，而且，可以在水包油乳液条件下制备纳米胶囊，避免了油溶剂的大量使用。 

发明内容

本发明的目的是提供一种操作简单的纳米胶囊制备方法。制备的农药水悬纳米胶囊剂具有水基化、胶囊化、缓释化、高分散化的特点，是一种应用前景很好的农药剂型。 

本发明的纳米胶囊剂型是基于纳米乳的模板实现的。 

(1)表面活性剂在水溶液中自组装形成胶束，疏水农药溶入胶束形成囊芯。 

(2)在疏水侧链与农药的作用下，海藻酸疏水衍生物在胶束的表面富集。 

(3)海藻酸与钙离子共价交联，形成囊壳。在制备过程中，调节农药、海藻酸辛酰胺、添加剂及固化剂的配比，可得到具有不同粒径及稳定性能纳米胶囊。 

具体地本发明的农药水悬纳米胶囊的组成按重量百分比表示如下： 

农药：                    1％-5％ 

海藻酸衍生物：            0.5‰-5‰ 

表面活性剂：              5％-20％ 

固化剂：                  0.5％-3％ 

去离子水：                余量 

所述农药为高效氯氟氰菊酯，高效氯氰菊酯，甲氰菊酯，氰戊菊酯，溴氰菊酯，醚菊酯等菊酯类疏水农药中的一种。 

所述疏水海藻酸衍生物为海藻酸辛酰胺，辛酸海藻酸酯，硬脂酸海藻酸酯等海藻酸疏水改性的衍生物中的一种。 

所述表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、失水山梨醇酯、蔗糖酯、烷基醇酰胺、苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚等非离子表面活性剂中的一种或多种。 

所述固化剂为烷基苯磺酸钙、硬脂酸钙、硬脂酸乳酸钙、木质素磺酸钙等钙离子表面活性剂中的一种。 

通过上述方法制备得到高效氯氟氰菊酯水悬纳米胶囊，其外观形貌通过透射电镜得到，它的粒径小于100内米。由于制备TEM见测的样品时，膜中的水分蒸发了，这个纳米胶囊呈现一个不规则的形态。通过研究纳米胶囊的释放性能，结果显示：海藻酸辛酰胺囊壳的存在，延缓了高效氯氟氰菊酯的释放速率。 

采用疏水海藻酸衍生物是重点：一方面通过疏水尾基分子间的相互作用，海藻酸富集于纳米乳表面；另一方面，通过海藻酸上的G片段与钙离子交联作用，海藻酸膜固化。 

添加表面活性剂的作用：一方面表面活性剂在溶液中形成胶束，溶解农药，从而减少了苯、甲苯等有毒有害溶剂的使用；另一方面是依靠非离子表面活性剂头基之间的空间位阻，提高乳液稳定性，避免在制备及存储过程中发生聚并、分相等变化。 

选用钙离子表面活性剂目的：一方面通过两种表面活性剂的复配达到良好的乳化及稳定效果；另一方面，其可以作为钙源给海藻酸的交联提供钙离子。 

与其它技术相比，本发明的优点在于： 

1.制备工艺简单，反应条件温和。 

2.水为溶剂，避免了苯、甲苯等有机溶剂的使用，污染小。 

3.提高了油溶性农药装载效率，农药有效成分含量较高。 

4.海藻酸衍生物做囊皮，利用率高，无毒，可降解。 

5.产品水悬纳米胶囊稳定性好。 

附图说明：

图1为I372/I383比值随海藻酸辛酰胺(取代度＝0.23)浓度的变化趋势图 

图2为本发明制备纳米胶囊的机制图 

图3为本发明实施例1所得水悬纳米胶囊的透射电镜照片 

由图3可见，所制得的水悬纳米胶囊的粒径小于100nm。 

图4为本发明实施例2所得的水悬纳米胶囊的农药有效成分溶出曲线 

由图可知，相对于微乳，纳米胶囊中的农药有效成分的释放减缓。 

具体实施方式

本发明采用以下具体实施实例描述，但该实例并不对本发明做任何限定。 

实施例1： 

将200mg海藻酸辛酰胺溶解于20mL水中待用；将15g苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚和5mL十二烷基苯磺酸钙加入55mL水中，加热至50℃，搅拌60分钟，形成溶液A。保持温度50±2℃，向反应器中加入5g高效氯氰菊酯形成含药微乳液B。逐滴加入20mL海藻酸辛酰胺溶液，形成胶囊囊壳，保温60分钟，降温出料。最后得到含量5％的高效氯氰菊酯水悬纳米胶囊。 

实施例2： 

将150mg海藻酸辛酰胺溶解于20mL水中待用。将10g苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚和3g十二烷基苯磺酸钙加入65mL水中，加热至50℃，搅拌60分钟，形成透明溶液A，放入反应容器中。保持温度50±2℃，加入2.5g溴氰菊酯，搅拌30分钟，得到溶液B。向反应器中逐滴加20mL海藻酸辛酰胺溶液，保温60分钟，形成胶囊囊壳，降温出料。最后得到含量2.5％的溴氰菊酯水悬纳米胶囊。 

实施例3： 

将100mg硬脂酸海藻酸酯溶解于20mL水中待用。将10g脂肪酸聚氧乙烯酯和3g十二烷基苯磺酸钙加入65mL水中，加热至50℃，搅拌60分钟，形成透明溶液A，放入反应容器中。保持温度50±2℃，加入2.5g甲氰菊酯，搅拌30分钟，得到溶液B。向反应器中逐滴加入20mL硬脂酸海藻酸酯溶液，保温60分钟，形成胶囊囊壳，降温出料。最后得到含量2.5％的甲氰菊酯水悬纳米胶囊。 

实施例4： 

将200mg辛酸海藻酸酯溶解于20mL水中待用。将12g苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚和3g硬脂酸钙加入62mL水中，加热至50℃，搅拌60分钟，形成透明溶液A，放入反应容器中。保持温度50±2℃，加入3g高效氯氟氰菊酯，搅拌30分钟，得到溶液B。向反应器中逐滴加入20mL辛酸海藻酸酯溶液，保温60分钟，形成胶囊囊壳，降温出料。最后得到含量3％的高效氯氟氰菊酯水悬纳米胶囊。 

实施例5： 

将150mg辛酸海藻酸酯溶解于20mL水中待用。将10g高碳脂肪醇聚氧乙烯醚和2.5g木质素磺酸钙加入65mL水中，加热至50℃，搅拌60分钟，形成透明溶液A，放入反应容器中。保持温度50±2℃，加入2.5g氰戊菊酯，搅拌30分钟，得到溶液B。向反应器中逐滴加入20mL辛酸海藻酸酯溶液，保温60分钟，形成胶囊囊壳，降温出料。最后得到含量2.5％的氰戊菊酯水悬纳米胶囊。 

Claims (7)

1.一种农药水悬纳米胶囊，为具有核壳复合结构的纳米粒，其壳层物质为具有多孔结构的海藻酸辛酰胺，内核为药物活性成分，载药量以质量记为1-5％。 

2.权利1要求所述的农药水悬纳米胶囊剂是基于纳米乳的模板实现的，具体包括如下步骤： 

A.将表面活性剂加入水溶液中，升温至50℃，搅拌1小时，形成均一澄清的微乳液A； 

B.将药物加入溶液A中，升温至50℃，搅拌1小时，形成含药物的微乳溶液B； 

C.在搅拌条件下，向溶液B中逐滴加入海藻酸酸性酰胺，形成载药胶囊，1小时后降温出料。 

3.权利2要求所述农药水悬纳米胶囊剂的制备方法，其特征在于组成按重量比： 

农药：                            1％-5％ 

海藻酸衍生物：                    0.5‰-5‰ 

表面活性剂：                      5％-20％ 

固化剂：                          0.5％-3％ 

去离子水：                        余量。

4.根据权利要求3所述的农药水悬纳米胶囊剂组成，其特征在于农药为高效氯氟氰菊酯，高效氯氰菊酯，甲氰菊酯，氰戊菊酯，溴氰菊酯，醚菊酯等菊酯类疏水农药。 

5.根据权利要求3所述的农药水悬纳米胶囊剂组成，其特征在于疏水海藻酸衍生物为海藻酸辛酰胺，辛酸海藻酸酯，硬脂酸海藻酸酯等海藻酸疏水改性的衍生物，其数均分子量范围为5-300kDa，取代度为0.1-0.3。 

6.根据权利要求3所述的农药水悬纳米胶囊剂组成，其特征在于表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、失水山梨醇酯、蔗糖酯、烷基醇酰胺、苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚等非离子表面活性剂。 

7.根据权利要求3所述的农药水悬纳米胶囊剂组成，其特征在于固化剂为烷基苯磺酸钙、硬脂酸钙、硬脂酸乳酸钙、木质素磺酸钙等钙源表面活性剂。 

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