CN103828798B - 外加包膜的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种外加包膜的生物可降解型甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球及其制备方法。本发明的制备方法，解决了采用传统方法制备甲维盐微球造成的包封率不高及药物表面结晶的问题，缓解了聚脲、聚氨酯等传统较难降解壁材对环境造成的压力，解决了传统农药微球容易出现的突释过快的问题。本发明的外加包膜的生物可降解型甲维盐聚乳酸微球的防治谱广、药效高、稳定性强、对环境污染小、持效期长、防治成本较低，符合无公害农业生产要求。

Description

外加包膜的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球及其制备方法

技术领域

本发明属农药技术领域，具体涉及一种外加包膜的生物可降解型甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球及其制备方法。

背景技术    

甲氨基阿维菌素苯甲酸盐( emamectin benzoate，简称甲维盐) 是抗生素类杀虫、杀螨剂，对鳞翅目害虫具有卓越防效。目前，甲氨基阿维菌素苯甲酸盐使用的主要剂型仍然是乳油等传统老剂型，但乳油加工过程中所使用的苯类有机溶剂会对环境造成严重污染，而且在加工，储存，运输时存在很大的安全隐患。此外，甲氨基阿维菌素苯甲酸盐见光易分解，持效期较短，造成用药频率较高，防效不高，对环境产生较大影响；而且长期大量的使用容易诱导靶标害虫产生抗性，进而降低甲氨基阿维菌素苯甲酸盐的使用寿命。将甲氨基阿维菌素苯甲酸盐加工为微囊制剂可有效抑制其光解，提高其持效期，减小用药量，提高药效，并达到延缓抗性产生的目的。

微囊(microcapsules)系利用天然或合成的高分子材料（通称壁材），将固体或液体药物（通称芯材）包裹成直径1～500μm（通常为5～250μm）的微小胶囊。这种由囊材包裹囊芯物形成的微小贮库(reservoir)型结构成为微囊。如果囊心物溶解或均匀分散在高分子材料基质中，形成骨架(matrix)型的微小球形实体，则称为微球(microspheres)。微囊和微球的制备过程统称微囊化。

目前甲氨基阿维菌素苯甲酸盐缓释制剂多采用原位聚合法、复凝聚法等传统微胶囊加工方法。而采用复凝聚法制备甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微囊制剂时，普遍存在包封效率不高的问题；而原位聚合法所用的壁材物质多为聚脲类等生物不可降解性物质，聚脲类等化合物会对环境造成较为严重的影响。

乳化-溶剂蒸发法是医药等领域常用的药物微球制备方法，主要通过将含有壁材与芯材的混合液以微小液滴状态分散到介质中，随后从乳状液中除去挥发性溶剂以形成药物微球，具有反应条件温和，不需特殊反应试剂等诸多优点。应用传统溶剂蒸发法制备甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球时，药物易在微球表面结晶造成表面粗糙；同时因甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微溶于水，在微球制备过程中药物易流失于外水相，造成包封率下降。通过改变有机溶剂种类及比例以加快微球形成过程，可解决包封率不高及微球表面粗糙的问题。

应用传统乳化-溶剂蒸发法制得的农药载药微球，其表面大多存在一定孔洞，且微球表面往往吸附有原药分子，造成较为严重的突释效应，微球缓释能力下降。本发明采用微球外包膜技术，在溶剂蒸发法制备的载药微球表面重新包裹一层高分子膜，较大程度上减小微球突释效应，增强载药微球的缓释能力。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种包封效率较高的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球及其制备方法，以解决传统甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微囊制备方法包封效率不高的问题。本发明通过微球外包膜技术的应用，在形成的微球表面包覆一层高分子膜，达到减小突释作用，延长药物释放期的效果。

   为实现本发明的目的，采用如下技术方案：

   本发明的一种外加包膜的生物可降解型的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球的制备方法，其特征在于制备步骤如下：

  一种外加包膜的生物可降解型甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球的制备方法，步骤如下：

（1）含药油相混悬液的配制：将甲氨基阿维菌素苯甲酸盐原药与聚乳酸按质量比为1: l～5混合，加入可回收的挥发性有机溶剂与极性溶剂，于冰水浴中溶解，得到含药油相混悬液；

（2）初乳液的制备：使用高速匀浆器，在乳匀分散条件下，将步骤（1）制得的含药油相混悬液注射到乳化剂水溶液中，制成O/W初乳液；

（3）微球的制备：将步骤（2）的初乳液与水按体积比为1:2~5混合，保持反应温度25～35℃，避光条件下以400～800 rpm 搅拌，直至无有机溶剂味，抽滤，40℃烘干，即得生物可降解型甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球。

（4）外加包膜微球的制备：取步骤（3）制备得到的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球，与包膜物水溶液混合，制得外加包膜的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球。

步骤（1）所述的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐原药的质量分数为63.8%；所述的含药油相混悬液中聚乳酸的质量浓度为60~150 mg/ml；所述的可回收的挥发性有机溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷中的一种或多种；所述的极性溶剂为丙酮、乙醚、正丁醇、乙酸乙酯中的一种或多种。

步骤（1）中可回收的挥发性有机溶剂与极性溶剂的体积比为0.75: 1.25~1.5: 0.5。

步骤（2）中的乳化剂为明胶、聚乙烯醇中的一种或两种。

步骤（2）所述的乳化剂水溶液的O/W相体积比为1: 10～25，质量浓度为10～20 mg/ml。

步骤（2）中制备初乳液的乳化条件为：温度为20～35℃，分散速度为6000～10000 rpm，乳化时间为0.5min。

步骤（4）所述的包膜物为明胶、阿拉伯胶、海藻酸钠、羧甲基纤维素中的一种或几种。

步骤（4）所述的包膜物水溶液质量浓度为0.5～5.0 mg/ml；包膜物水溶液与微球混合后，缓慢搅拌10 min，离心，弃去上清液，加蒸馏水洗涤3次，过滤，40～45℃烘干，制得外加包膜的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球。

根据如上所述的制备方法制得的外加包膜的生物可降解型甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球。

本发明的优点和积极效果：

本发明在制备外加包膜的生物可降解型甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球的过程中，通过改变内相组分加快微球形成过程的技术，极大提高了甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球包封率，解决了采用传统方法制备该微球包封率不高及药物表面结晶的问题，并且解决了传统制备方法得到的农药微球表面孔洞较多造成突释严重的问题。实现了降低甲氨基阿维菌素苯甲酸盐光解速率的目的，同时避免了聚脲、聚氨酯、聚酰胺、脲醛树脂等传统较难降解壁材对环境造成的压力。外加包膜的生物可降解型甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球防治谱广、药效高、稳定性强、对环境污染小、持效期长，符合无公害农业生产要求。

（1）针对乳油、粉剂等传统老剂型所存在的一些不足之处，本发明将甲氨基阿维菌素苯甲酸盐药物微囊化，制备成微球缓释制剂；该产品以生物可降解材料聚乳酸为成球材料，不仅可降低农药产品的接触毒性，而且还大大提高有效成分的光学稳定性，延缓自然光照对其降解（见图4）；由于药物经微囊化后，释药性能得到控制，使产品的有效防治时间明显延长，从而可有效避免多次使用农药，减轻对环境的污染；另外，产品的壁材为生物可降解材料聚乳酸，在施用到田间后可自然生物降解为二氧化碳和水，与环境兼容性好，减小了因聚脲等不可降解性壁材的大量使用对环境造成的危害。

（2）与采用单一有机溶剂的传统溶剂蒸发法相比，本发明使用丙酮、乙醚、乙酸乙酯、正丁醇等极性溶剂作为萃取溶剂，与二氯甲烷或三氯甲烷共同构成混合有机溶剂，可加快甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球的形成过程，减少甲氨基阿维菌素苯甲酸盐向外水相的流失，进而较大幅度提高包封效率，且微球表面光滑圆整，无黏连。（3）本发明的外加包膜的生物可降解型甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球，在农药微球外表重新包覆一层高分子膜，突释作用大大降低，其缓释能力大大提高。（4）本发明的外加包膜的生物可降解型甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球，甲氨基阿维菌素苯甲酸盐分子与聚乳酸骨架以分子态或无定向态结合，而非简单的物理吸附。如图2与图3所示，甲氨基阿维菌素苯甲酸盐原药与空白聚乳酸微球的吸热峰分别出现在210℃和270℃，而热失重分析（TG）结果显示甲氨基阿维菌素苯甲酸盐原药与空白聚乳酸微球分别在180~220℃与340~360℃重量损失最为严重，与DSC分析结果相对应。甲氨基阿维菌素苯甲酸盐原药与空白微球的混合物分别在210℃和270℃左右具有吸热峰，而甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球仅在360℃具有吸热峰，210℃左右的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐吸热峰消失，说明甲氨基阿维菌素苯甲酸盐已与聚乳酸骨架分子或无定向态结合，而非简单的表面物理吸附。

（5）本发明的外加包膜的生物可降解型甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球与甲氨基阿维菌素苯甲酸盐原药粉末及甲氨基阿维菌素苯甲酸盐甲醇溶液相比，甲氨基阿维菌素苯甲酸盐降解速率大大减缓。如图5所示，甲氨基阿维菌素苯甲酸盐甲醇溶液和甲氨基阿维菌素苯甲酸盐原药粉末在自然光照下，第10天分别降解了46.32%±2.11%和22.73%±1.51%，而存在于微球形态中的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐在同等条件下，第10天降解率为4.29%±0.74%，说明甲氨基阿维菌素苯甲酸盐有效成分得到了有效的保护，微球化的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐有助于延缓自然光照对其有效成分的降解。

（6）与甲氨基阿维菌素苯甲酸盐传统加工方法原位聚合法、复凝聚法等方法比较，本发明的外加包膜的生物可降解型甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球，微球制备过程稳定、可行、重现性好，微球表面光滑，粒度分布均匀，平均粒径<20μm，包封率可达90%以上，有效成分降解速度大幅度减缓，释药性能符合长效制剂特征。本发明符合目前农药剂型加工发展的方向，应用前景广阔。

附图说明    

图1 为外加包膜的生物可降解型甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球的电子扫描电镜2000倍显微摄像图；

图2 为外加包膜的生物可降解型甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球的电子扫描电镜6000倍显微摄像图；

图3为外加包膜的生物可降解型甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球差示量热扫描（DSC）曲线图：a为甲氨基阿维菌素苯甲酸盐原药，b为甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球，c为甲氨基阿维菌素苯甲酸盐原药与空白聚乳酸微球混合物，d为空白聚乳酸微球，横坐标为温度（℃），纵坐标为热流（mW/mg）。空白聚乳酸微球、甲氨基阿维菌素苯甲酸盐原药、空白聚乳酸微球与甲氨基阿维菌素苯甲酸盐原药的物理混合物、甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球各10 mg，升温速率为5 ℃／min，气氛为空气；

图4 为外加包膜的生物可降解型甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球热失重分析（TG）图：a为甲氨基阿维菌素苯甲酸盐原药，b为甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球，c为甲氨基阿维菌素苯甲酸盐原药与空白聚乳酸微球混合物，d为空白聚乳酸微球, 横坐标为温度（℃），纵坐标为质量比（%）。空白聚乳酸微球、甲氨基阿维菌素苯甲酸盐原药、空白聚乳酸微球与甲氨基阿维菌素苯甲酸盐原药的物理混合物、甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球各10 mg，升温速率为5℃／min，气氛为空气；

     图5 为甲氨基阿维菌素苯甲酸盐存在形态对光降解影响示意图。横坐标为时间（天），纵坐标为降解率（%）。

具体实施方式

为进一步公开而不是限制本发明，以下结合实例对本发明作进一步的详细说明。

不同萃取溶剂对甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球的影响见表1。

表1   不同萃取溶剂对甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球的影响

注：甲氨基阿维菌素苯甲酸盐原药0.4710 g, 聚乳酸0.6 g,有机溶剂10 ml，乳化剂为1.5% 聚乙烯醇与明胶（1:1）250 ml，分散速度7000rpm，乳化时间0.5min，转速700rpm，温度30 ℃。

不同种类高分子物质对甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球缓释性能的影响见表2。由表2可知，阿拉伯胶用作包膜物质时微球缓释能力较其他3种物质作为包膜物时较弱，但是采用阿拉伯胶与其余几种包膜物以合适的比例混用可改善微球的形态，避免微球硬化造成难以分散。

表2  包膜物组成对微球缓释性能的影响

注：CK为无外加包膜的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球，制备条件为甲氨基阿维菌素苯甲酸盐原药0.4710 g, 聚乳酸0.6 g,有机溶剂10 ml，乳化剂为1.5% 聚乙烯醇与明胶（1:1）250 ml，分散速度7000rpm，乳化时间0.5min，转速700rpm，温度30 ℃。

实施例1

一种生物可降解型甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球的制备方法，包括以下步骤：

（1）含药油相混悬液的配制：将0.4710 g甲氨基阿维菌素苯甲酸盐原药与0.6 g聚乳酸混合，分别加入5mL二氯甲烷与5mL丙酮，冰水浴中溶解，得到含药油相混悬液；

（2）初乳液的制备：使用高速匀浆器，在乳匀分散条件下，将步骤（1）的含药油相混悬液注射进250mL 的聚乙烯醇与明胶水溶液中，其中，聚乙烯醇与明胶的质量比为1:1，聚乙烯醇和明胶在水溶液中的含量为15mg/ml，制备出O/W初乳液；乳化条件为：温度为30℃，分散速度为8000 rpm，乳化时间为0.5 min；

（3）微球的制备：将步骤（2）的初乳液全部倾入置于磁力搅拌器上的装有1000 mL水的大烧杯中，保持反应温度30℃，避光条件下以700 rpm 搅拌直至无有机溶剂味，抽滤，蒸馏水多次洗涤滤饼，收集滤出物40℃烘干，即得甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球；

（4）外加包膜的微球的制备：取步骤（3）制备得到的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球，与质量浓度为2.5 mg/ml 的阿拉伯胶-明胶水溶液混合，缓慢搅拌10 min，离心，弃去上清液，加蒸馏水洗涤3次，过滤，40℃烘干，即得外加包膜的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球；其中，所述的阿拉伯胶-明胶水溶液，阿拉伯胶与明胶质量比为1:1。

所得的微球表面光滑，粒度分布均匀，平均粒径16.49 μm，载药量27.18%，包封率97.02%，20 d 时甲氨基阿维菌素苯甲酸盐释放率为27.62%。

实施例2

一种外加包膜的生物可降解型甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球的制备方法，包括以下步骤：

（1）含药油相混悬液的配制：将1.1775 g甲氨基阿维菌素苯甲酸盐原药与1.5 g聚乳酸混合，分别加入5 mL二氯甲烷与5 mL丙酮，冰水浴中溶解，得到含药油相混悬液；

（2）初乳液的制备：使用高速匀浆器，在乳匀分散条件下，将步骤（1）的含药油相混悬液注射进100 mL 20 mg/ml的明胶水溶液中，制备出O/W初乳液；乳化条件为：温度为20℃，分散速度为6000 rpm，乳化时间为0.5min；

（3）微球的制备：将步骤（2）的初乳液全部倾入置于磁力搅拌器上的装有200 mL水的大烧杯中，保持反应温度25℃，避光条件下以800 rpm 搅拌直至无有机溶剂味，抽滤，蒸馏水多次洗涤滤饼，收集滤出物40℃烘干，即得甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球；

（4）外加包膜的微球的制备：取步骤（3）制备得到的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球，与质量浓度为0.5 mg/ml 的阿拉伯胶-海藻酸钠水溶液混合，缓慢搅拌10 min，离心，弃去上清液，加蒸馏水洗涤3次，过滤，40～45℃烘干，即得外加包膜的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球；其中，所述的阿拉伯胶-海藻酸钠水溶液，阿拉伯胶与海藻酸钠质量比为1:1。

    所得的微球表面光滑，粒度分布均匀，平均粒径19.83μm，载药量25.32%，包封率92.21%，20 d 时甲氨基阿维菌素苯甲酸盐释放率为32.18%。

实施例3

一种外加包膜的生物可降解型甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球的制备方法，包括以下步骤：

（1）含药油相混悬液的配制：将0.6180 g甲氨基阿维菌素苯甲酸盐原药与1.2 g聚乳酸混合，分别加入5mL二氯甲烷与5mL乙酸乙酯，冰水浴中溶解，得到含药油相混悬液；

（2）初乳液的制备：使用高速匀浆器，在乳匀分散条件下，将步骤（1）的含药油相混悬液注射进200 mL 10 mg/ml的明胶水溶液中，制备出O/W初乳液；乳化条件为：温度为25℃，分散速度为10000 rpm，乳化时间为0.5min；

（3）微球的制备：将步骤（2）的初乳液全部倾入置于磁力搅拌器上的装有200 mL水的大烧杯中，保持反应温度35℃，避光条件下以600 rpm 搅拌直至无有机溶剂味，抽滤，蒸馏水多次洗涤滤饼，，收集滤出物40℃烘干，即得甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球。

（4）外加包膜的微球的制备：取步骤（3）制备得到的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球，与质量浓度为5.0 mg/ml 的阿拉伯胶-明胶-羧甲基纤维素水溶液混合，缓慢搅拌10 min，离心，弃去上清液，加蒸馏水洗涤3次，过滤，40℃烘干，即得外加包膜的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球；其中，所述的阿拉伯胶-明胶-羧甲基纤维素水溶液，阿拉伯胶、明胶、羧甲基纤维素质量比为2:2:1。

所得的微球表面光滑，粒度分布均匀，平均粒径11.37μm，载药量18.43%，包封率84.22%，20 d 时甲氨基阿维菌素苯甲酸盐释放率为17.75%。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种外加包膜的生物可降解型甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球的制备方法，其特征在于：步骤如下：

（1）含药油相混悬液的配制：将甲氨基阿维菌素苯甲酸盐原药与聚乳酸按质量比为1: l～5混合，加入可回收的挥发性有机溶剂与极性溶剂，于冰水浴中溶解，得到含药油相混悬液；

（2）初乳液的制备：使用高速匀浆器，在乳匀分散条件下，将步骤（1）制得的含药油相混悬液注射到乳化剂水溶液中，制成O/W初乳液；

（3）微球的制备：将步骤（2）的初乳液与水按体积比为1:2~5混合，保持反应温度25～35℃，避光条件下以400～800 rpm 搅拌，直至无有机溶剂味，抽滤，40℃烘干，即得生物可降解型甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球；

（4）外加包膜微球的制备：取步骤（3）制备得到的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球，与包膜物水溶液混合，制得外加包膜的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球；

所述的包膜物为：阿拉伯胶与明胶以质量比1:1复配的混合物，或阿拉伯胶与海藻酸钠以质量比1:1复配的混合物，或阿拉伯胶、明胶、羧甲基纤维素以质量比2:2:1复配的混合物。

2.根据权利要求1所述的外加包膜的生物可降解型甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐原药的质量分数为63.8%；所述的聚乳酸的质量浓度为60~150 mg/ml；所述的可回收的挥发性有机溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷中的一种或多种；所述的极性溶剂为丙酮、乙醚、正丁醇、乙酸乙酯中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的外加包膜的生物可降解型甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球的制备方法，其特征在于：步骤（1）中可回收的挥发性有机溶剂与极性溶剂的体积比为0.75: 1.25~1.5: 0.5。

4.根据权利要求1所述的外加包膜的生物可降解型甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球的制备方法，其特征在于：步骤（2）中的乳化剂为明胶、聚乙烯醇中的一种或两种。

5.根据权利要求1所述的外加包膜的生物可降解型甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的乳化剂水溶液的O/W相体积比为1: 10～25，质量浓度为10～20 mg/ml。

6.根据权利要求1所述的外加包膜的生物可降解型甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球的制备方法，其特征在于：步骤（2）中制备初乳液的乳化条件为：温度为20～35℃，分散速度为6000～10000 rpm，乳化时间为0.5min。

7.根据权利要求1所述的外加包膜的生物可降解型甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述的包膜物水溶液质量浓度为0.5～5.0 mg/ml；包膜物水溶液与微球混合后，缓慢搅拌10 min，离心，弃去上清液，加蒸馏水洗涤3次，过滤，40～45℃烘干，制得外加包膜的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球。

8.根据权利要求1所述的制备方法制得的外加包膜的生物可降解型甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微球。