CN105248444B

CN105248444B - 一种以二氧化硅为载体的辣根素微囊缓释剂及其制备方法

Info

Publication number: CN105248444B
Application number: CN201510757165.8A
Authority: CN
Inventors: 曹永松; 郭明程; 丁光龙; 张文兵; 郭栋; 王佰涛; 张兆鹏; 李健强
Original assignee: China Agricultural University
Current assignee: China Agricultural University
Priority date: 2015-11-09
Filing date: 2015-11-09
Publication date: 2017-07-18
Anticipated expiration: 2035-11-09
Also published as: CN105248444A

Abstract

本发明提供一种以二氧化硅为载体的辣根素微囊缓释剂及其制备方法。该辣根素微囊缓释剂，以辣根素为囊芯，甲苯二异氰酸酯与氨基硅烷化二氧化硅通过界面聚合反应得到的复合材料为囊壁材料。本发明提供的辣根素微囊缓释剂的制备方法反应历程短，在常温下形成含有无机与有机复合材料的囊壁，释放速度可控，有效阻止了辣根素的挥发与分解流失，提高了产品的稳定性，所得辣根素微囊缓释剂具有贮存稳定性高、缓释、安全的特点，开发应用前景好。

Description

一种以二氧化硅为载体的辣根素微囊缓释剂及其制备方法

技术领域

本发明属新型农药制剂领域，具体涉及一种以二氧化硅为载体的辣根素微囊缓释剂及其制备方法。

背景技术

辣根素的主要成分异硫氰酸烯丙酯(AITC)，为无色至淡黄色透明的油状液体，具有挥发性。异硫氰酸烯丙酯的主要用途包括：食品调味剂、食品杀菌抑菌、防腐保鲜剂；保健和抗癌药物；土壤杀菌除虫、仓库除虫防腐、建筑物熏蒸、植物检疫处理的熏蒸剂；化工合成中间体等，在食品、化工、农药和医药等行业有着广泛应用。辣根素虽然具有广谱的杀菌、杀虫活性，但是其具有强烈的挥发性与较高的吸入毒性，在使用过程中容易对使用者的眼、鼻、呼吸道粘膜等造成伤害，且其易挥发造成有效成份的损失，因此存在药效发挥不稳定，持效期短，受环境因子影响大等缺点。将辣根素制成缓释剂后，不仅可以提高其稳定性，延长持效期，还可以减轻其对施药人员和非靶标的不良影响，从而提高用药的安全性。

微囊缓释剂是一种利用天然或合成的无机、有机高分子材料，通过物理、化学方法形成核—壳结构的微小容器，将有效成份包覆其中的一种新型农药剂型。它包括囊壁和囊芯两部分，囊芯是农药有效成分及部分助剂，囊壁是成膜的材料。与常规农药剂型相比，微囊缓释剂具有延长持效期、提高农药有效利用率、减少或避免农药因外界环境造成的分解流失、减轻毒性和药害，降低对环境污染等作用。

目前辣根素微囊缓释剂的制备，大多是在制备单一的无机或有机材料后再对药物进行物理性负载与包覆，工艺繁琐而且药物损耗大，突释现象严重，而本发明通过界面聚合法制备含有无机与有机复合材料囊壁，有效地避免了这些问题。

二氧化硅是一种具有特殊形态和结构、机械稳定性好、生产成本低、无毒且环境相容性好的无机材料，其表面丰富的羟基基团使其可以和活性物质化学键合或者同其它材料结合形成复合材料，在药物控制释放领域应用广泛，是一种理想的微囊缓释剂载体材料。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种辣根素微囊缓释剂及其制备方法。

本发明所提供的辣根素微囊缓释剂，以辣根素为囊芯，甲苯二异氰酸酯-氨基硅烷化二氧化硅界面聚合产物为囊壁材料，其中，氨基硅烷化二氧化硅通过将二氧化硅与硅烷偶联剂KH550进行反应制得。

所述囊壁材料的制备机理如图1所示。

所述辣根素微囊缓释剂，由下述质量份的原料制成：

所述二氧化硅为干燥的无定型多孔二氧化硅，粒径为0.1-3.0μm。

所述甲苯二异氰酸酯为：甲苯-2,4-二异氰酸酯、甲苯-2,6-二异氰酸酯或者两者以任意比形成的混合物。

所述乳化剂为非离子型表面活性剂和/或阴离子型表面活性剂；所述非离子型表面活性剂选自下述至少一种：苯乙基酚聚氧乙烯醚、苯乙基苯酚甲醛树脂聚氧乙烯醚、苯乙基苯酚聚氧乙烯聚氧丙烯醚和蓖麻油聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚；所述阴离子型表面活性剂选自下述至少一种：十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠和十二烷基苯磺酸钙。

所述增稠剂选自下述至少一种：黄原胶、羧甲基纤维素、阿拉伯胶、明胶、变性淀粉及其衍生物。

上述辣根素微囊缓释剂是按照包括下述步骤的方法制备得到的：

1)将二氧化硅与硅烷偶联剂KH550进行反应，得到氨基硅烷化二氧化硅；

2)将辣根素与所述氨基硅烷化二氧化硅混合搅拌，使辣根素被所述氨基硅烷化二氧化硅充分吸附，得到辣根素二氧化硅浸渍体；

3)将甲苯二异氰酸酯与所述乳化剂混合、搅拌均匀得到油相，将所述油相加入到所述辣根素二氧化硅浸渍体的水悬浮液中，搅拌，再补加所述增稠剂的水溶液，混匀，得到稳定的悬浮体系，得到辣根素微囊缓释剂。

上述方法步骤1)中，所述反应在有机溶剂中进行，所述有机溶剂为下述至少一种：二甲苯、乙醇、甲苯和苯。

所述反应的反应温度为50-90℃，如80℃，时间为1-5h，如2h。

上述方法步骤2)中，所述混合搅拌在常温下进行，所述混合搅拌的时间为20-30分钟。

上述方法步骤3)中，所述搅拌在常温下进行，所述搅拌的时间为3-5h。

本发明的另一目的是提供所述辣根素微囊缓释剂在储粮虫霉防治中的应用。

具体地，所述储粮虫霉为小麦麦娥幼虫和/或小麦黄曲霉。

本发明具有下述优点：

1)本发明提供的制备辣根素微囊缓释剂的方法反应历程短，且囊壁形成温度为常温，有效避免了辣根素在生产过程中加热条件下的挥发与分解，而且还提高了产品贮藏期的稳定性；

2)由于有效成分被无机有机复合材料包覆而缓慢释放，其释放速度可以通过壁材的量任意调节，延长了持效期，提高了使用安全性。

附图说明

图1为本发明中囊壁材料的制备机理。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明进行说明，但本发明并不局限于此。

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

下述实施例中所采用的无定型多孔结构的二氧化硅为国药集团化学试剂有限公司的产品。

实施例1

1、制备方法

1)氨基硅烷化二氧化硅的制备：将20.0g粒径分布为0.1-3.0μm干燥的无定型多孔结构的二氧化硅充分分散在150毫升干燥脱水的二甲苯中，再加入10.0g硅烷偶联剂KH550，在80℃条件下搅拌反应2h后，离心烘干得到26.3g氨基硅烷化二氧化硅固体。

2)辣根素二氧化硅浸渍体的制备：将10.0g辣根素与26.3g氨基硅烷化二氧化硅混合搅拌30分钟，使辣根素被所述氨基硅烷化二氧化硅充分吸附，得到36.3g粒径分布0.1-3.0μm的辣根素二氧化硅浸渍体。

3)辣根素微囊的制备：将4.0g甲苯-2,4-二异氰酸酯、6.0g苯乙基酚聚氧乙烯醚充分混合搅拌均匀得到油相，加入到上述制备得到的60.0g辣根素二氧化硅浸渍体的水悬浮液中，常温搅拌4h，再补加0.5％的黄原胶水溶液30g搅拌均匀成稳定的悬浮剂100g，得到辣根素微囊缓释剂。

2、稳定性考察

光学显微镜下观察，得到粒径分布为0.1-4.0μm的负载率10％辣根素微囊缓释剂，经冷贮(0±1℃)7天、热贮(54±2℃)14天、常温紫外光照射1天的条件下，分解率分别为0.43％、3.25％、2.74％。

3、药效试验

以20g/m³施用，30天后，对小麦麦娥幼虫防除率保持在100％，对小麦黄曲霉的抑制活性高于95％。

实施例2

1、制备方法

1)氨基硅烷化二氧化硅的制备：将15.0g粒径分布为0.1-3.0μm干燥的无定型多孔结构的二氧化硅充分分散在120毫升干燥脱水的二甲苯中，再加入10.0g硅烷偶联剂KH550，在80℃条件下搅拌反应2h后，离心烘干得到21.1g氨基硅烷化二氧化硅固体。

2)辣根素二氧化硅浸渍体的制备：将10.0g辣根素与21.1g氨基硅烷化二氧化硅混合搅拌30分钟，使辣根素被所述氨基硅烷化二氧化硅充分吸附，得到31.1g粒径分布0.1-3.0μm的辣根素二氧化硅浸渍体。

3)辣根素微囊的制备：将5.0g甲苯-2,6-二异氰酸酯、9.0g苯乙基苯酚甲醛树脂聚氧乙烯醚、1.0g十二烷基硫酸钠充分混合搅拌均匀得到油相，加入到上述制备得到的60.0g辣根素二氧化硅浸渍体的水悬浮液中，常温搅拌4h，再补加3％明胶水溶液25g搅拌均匀成稳定的悬浮剂100g，得到辣根素微囊缓释剂。

2、稳定性考察

光学显微镜下观察，得到粒径分布为0.1-4.5μm的负载率10％辣根素微囊缓释剂，经冷贮(0±1℃)7天、热贮(54±2℃)14天、常温紫外光照射1天的条件下，分解率分别为0.55％、2.89％、2.62％。

3、药效试验

以20g/m³施用，50天后，对小麦麦娥幼虫防除率保持在98％以上，对小麦黄曲霉的抑制活性高于94％。

实施例3

1、制备方法

1)氨基硅烷化二氧化硅的制备：将5.0g粒径分布为0.1-3.0μm干燥的无定型多孔结构的二氧化硅充分分散在50毫升干燥脱水的二甲苯中，再加入2.0g硅烷偶联剂KH550，在80℃条件下搅拌反应2h后，离心烘干得到6.1g氨基硅烷化二氧化硅固体。

2)辣根素二氧化硅浸渍体的制备：将2.0g辣根素与6.1g氨基硅烷化二氧化硅混合搅拌20分钟，使辣根素被所述氨基硅烷化二氧化硅充分吸附，得到8.1g粒径分布0.1-3.0μm的辣根素二氧化硅浸渍体。

3)辣根素微囊的制备：将1.0g甲苯-2,4-二异氰酸酯、2.0g苯乙基苯酚聚氧乙烯聚氧丙烯醚充分混合搅拌均匀得到油相，加入到上述制备得到的8.1g辣根素二氧化硅浸渍体水悬浮液中，常温搅拌3h，再补加37g3％的明胶水溶液搅拌均匀成稳定的悬浮剂100g，得到辣根素微囊缓释剂。

2、稳定性考察

光学显微镜下观察，得到粒径分布为0.1-3.8μm的负载率2％辣根素微囊缓释剂，经冷贮(0±1℃)7天、热贮(54±2℃)14天、常温紫外光照射1天的条件下，分解率分别为0.65％、3.39％、3.56％。

3、药效试验

以100g/m³施用，60天后，对小麦麦娥幼虫防除率保持在97％以上，对小麦黄曲霉的抑制活性高于95％。

实施例4

1、制备方法

1)氨基硅烷化二氧化硅的制备：将10.0g粒径分布为0.1-3.0μm无定型多孔结构干燥的二氧化硅充分分散在100毫升干燥脱水的二甲苯中，再加入6.0g硅烷偶联剂KH550，在80℃条件下搅拌反应2h后，离心烘干得到12.5g氨基硅烷化二氧化硅固体。

2)辣根素二氧化硅浸渍体的制备：将8.0g辣根素用上述步骤1)得到的12.5g氨基硅烷化二氧化硅充分吸附并混合搅拌20分钟至完全均匀，得到20.5g粒径分布0.1-3.0μm的辣根素二氧化硅浸渍体。

3)辣根素微囊的制备：将1.0g甲苯-2,4-二异氰酸酯、1.0g甲苯-2,6-二异氰酸酯、6.0g蓖麻油聚氧乙烯醚、2.0g十二烷基苯磺酸钙充分混合搅拌均匀得到油相，加入含有上述制备得到的60.0g辣根素二氧化硅浸渍体水悬浮液中，常温搅拌3h，再补加30g1％的阿拉伯胶水溶液搅拌均匀成稳定的悬浮剂100g，得到辣根素微囊缓释剂。

2、稳定性考察

光学显微镜下观察，得到粒径分布为0.1-3.5μm的负载率8％辣根素微囊缓释剂，经冷贮(0±1℃)7天、热贮(54±2℃)14天、常温紫外光照射1天的条件下，分解率分别为0.57％、3.05％、2.96％。

3、药效试验

以25g/m³施用，30天后，对小麦麦娥幼虫防除率保持在99％以上，对小麦黄曲霉的抑制活性高于97％。

实施例5

1、制备方法

1)氨基硅烷化二氧化硅的制备：将10.0g粒径分布为0.1-3.0μm干燥的无定型多孔结构的二氧化硅充分分散在100毫升干燥脱水的二甲苯中，再加入8.0g硅烷偶联剂KH550，在80℃条件下搅拌反应2h后，离心烘干得到14.6g氨基硅烷化二氧化硅固体。

2)辣根素二氧化硅浸渍体的制备：将5.0g辣根素与14.6g氨基硅烷化二氧化硅混合搅拌20分钟，使辣根素被所述氨基硅烷化二氧化硅充分吸附，得到19.6g粒径分布0.1-3.0μm的辣根素二氧化硅浸渍体。

3)辣根素微囊的制备：将2.0g甲苯-2,4-二异氰酸酯、2.0g甲苯-2,6-二异氰酸酯、6.0g烷基酚聚氧乙烯醚、1.0g十二烷基苯磺酸钠充分混合搅拌均匀得到油相，加入到上述制备得到的60.0g辣根素二氧化硅浸渍体的水悬浮液中，常温搅拌5h，再补加29g0.5％的羧甲基纤维素水溶液搅拌均匀成稳定的悬浮剂100g，得到辣根素微囊缓释剂。

2、稳定性考察

光学显微镜下观察，得到粒径分布为0.1-3.3μm的5％辣根素微囊缓释剂，经冷贮(0±1℃)7天、热贮(54±2℃)14天、常温紫外光照射1天的条件下，分解率分别为0.43％、2.75％、2.36％。

3、药效试验

以40g/m³施用，60天后，对小麦麦娥幼虫防除率保持在94％以上，对小麦黄曲霉的抑制活性高于93％。

实施例6

1、制备方法

2)辣根素二氧化硅浸渍体的制备：将5.0g辣根素与26.3g氨基硅烷化二氧化硅混合搅拌30分钟，使辣根素被所述氨基硅烷化二氧化硅充分吸附，得到31.3g粒径分布0.1-3.0μm的辣根素二氧化硅浸渍体。

3)辣根素微囊的制备：将3.0g甲苯-2,4-二异氰酸酯、2.0g甲苯-2,6-二异氰酸酯、5.0g苯乙基苯酚聚氧乙烯聚氧丙烯醚、3.0g十二烷基苯磺酸钙充分混合搅拌均匀得到油相，加入到上述制备得到的60.0g辣根素二氧化硅浸渍体的水悬浮液中，常温搅拌5h，再补加27g0.5％的改性淀粉水溶液搅拌均匀成稳定的悬浮剂100g，得到辣根素微囊缓释剂。

2、稳定性考察

光学显微镜下观察，得到粒径分布为0.1-4.2μm的负载率5％辣根素微囊缓释剂，经冷贮(0±1℃)7天、热贮(54±2℃)14天、常温紫外光照射1天的条件下，分解率分别为0.38％、2.23％、2.18％。

3、药效试验

以40g/m³施用，60天后，对小麦麦娥幼虫防除率保持在99％以上，对小麦黄曲霉的抑制活性高于97％。

对比例

1、制备方法

称取3.0gβ-环糊精，加水100mL后置60℃水浴中加热使完全溶解，再冷却到40℃。搅拌下缓慢滴加2倍摩尔量的辣根素溶液(用等量乙醇溶解)，保温搅拌4h，抽滤，水洗，70℃真空干燥12h，得干燥的包合物粉末。

2、稳定性考察

光学显微镜下观察，得到粒径分布为3.2-8.9μm的5％辣根素微囊缓释剂，经冷贮(0±1℃)7天、热贮(54±2℃)14天、常温紫外光照射1天的条件下，分解率分别为6.89％、9.74％、9.88％，均明显高于实施例1-6中分解率。

3、药效试验

以40g/m³施用，60天后，对小麦麦娥幼虫防除率保持在73％以上，对小麦黄曲霉的抑制活性高于76％，均明显低于实施例1-6中药效。

Claims

1.一种辣根素微囊缓释剂，以辣根素为囊芯，甲苯二异氰酸酯与氨基硅烷化二氧化硅通过界面聚合反应得到的复合材料为囊壁材料，其中，氨基硅烷化二氧化硅通过将二氧化硅与硅烷偶联剂KH550进行反应制得；

所述辣根素微囊缓释剂，由下述质量份的原料制成：

制备辣根素微囊缓释剂的方法，包括下述步骤：

3)将甲苯二异氰酸酯与乳化剂混合、搅拌均匀得到油相，将所述油相加入到所述辣根素二氧化硅浸渍体的水悬浮液中，搅拌，再补加增稠剂的水溶液，混匀，得到稳定的悬浮体系，得辣根素微囊缓释剂；

步骤1)中，所述反应的反应温度为50-90℃，时间为1-5h；

步骤2)中，所述混合搅拌在常温下进行，所述混合搅拌的时间为20-30分钟；

步骤3)中，所述搅拌在常温下进行，所述搅拌的时间为3-5h。

2.根据权利要求1所述的辣根素微囊缓释剂，其特征在于：

所述二氧化硅为干燥的无定型多孔二氧化硅，粒径为0.1-3.0μm；

所述甲苯二异氰酸酯为：甲苯-2,4-二异氰酸酯、甲苯-2,6-二异氰酸酯或者两者以任意比形成的混合物；

所述乳化剂为非离子型表面活性剂和/或阴离子型表面活性剂；

其中，所述非离子型表面活性剂选自下述至少一种：苯乙基酚聚氧乙烯醚、苯乙基苯酚甲醛树脂聚氧乙烯醚、苯乙基苯酚聚氧乙烯聚氧丙烯醚和蓖麻油聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚；

所述阴离子型表面活性剂选自下述至少一种：十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠和十二烷基苯磺酸钙；

3.根据权利要求1所述的辣根素微囊缓释剂，其特征在于：步骤1)中，所述反应在有机溶剂中进行，所述有机溶剂为下述至少一种：二甲苯、乙醇、甲苯和苯，所述有机溶剂为干燥脱水的有机溶剂。

4.权利要求1-3中任一项所述的辣根素微囊缓释剂在储粮虫霉防治中的应用。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于：所述储粮虫霉为小麦麦娥幼虫和/或小麦黄曲霉。