CN107950529B - 一种旋幽夜蛾诱杀组合物及其纳米制剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了属于农用化学品制备技术领域的一种旋幽夜蛾诱杀组合物及其纳米制剂的制备方法。该制备方法采用两亲性共聚物，在水溶液中通过自组装形成具有明显核‑壳结构的纳米尺寸胶束，通过电纺技术制成纳米农药。本发明制备方法简便，原料易得，使用的两亲性共聚物有很好的环境相容性，生物可降解，没有残留风险，而且降解产物可被作物吸收利用；本发明制备的纳米农药粒径较小且较为均一，渗透性较好，有一定的缓释作用，延长了旋幽夜蛾性信息素和拟除虫菊酯类农药的持效期，降低了农药的使用剂量。

Description

一种旋幽夜蛾诱杀组合物及其纳米制剂的制备方法

技术领域

本发明属于农用化学品制备技术领域，具体涉及一种旋幽夜蛾诱杀组合物及其纳米制剂的制备方法。

背景技术

旋幽夜蛾(Scotogramma trifolii Rottemberg)，属于鳞翅目(Lepidoptera)，夜蛾科(Noctuidae)，是我国北方农牧地区局部暴发为害的农业害虫，近年来危害逐渐呈上升趋势。幼虫具有隐蔽性、爆发性、迁移危害性等特性，寄主作物有棉花、小麦、玉米等共8科40多种，其中作物20多种、杂草20多种，在我国新疆、西藏、青海、河北等省、自治区均有分布。幼虫多在叶背取食，低龄幼虫常取食叶片背面的叶肉，仅留下上下表皮呈窗膜状，2～3龄幼虫则可将叶片咬成缺刻，大龄幼虫常造成大型孔洞或食尽整张叶片的叶肉，仅剩叶柄和叶脉。害虫为害严重时，不仅导致产量严重下降，甚至作物会被吃成光杆，造成毁种。已有报道旋幽夜蛾具有一定迁飞习性，迁飞害虫由于其来无影去无踪的特点导致防治困难。

目前，对其防治的方法主要有喷施化学药剂、诱杀成虫。长期使用化学药剂防治旋幽夜蛾可能会使害虫产生抗药性、杀伤天敌、污染环境和破坏生态系统且防治效果不稳定，尚没有有效的方法从根本上控制其发生。昆虫性信息素具有选择性强、微量高效、对环境友好等优点可用于旋幽夜蛾的监测与诱杀。但是由于信息素挥发性较强，目前信息素诱芯载体存在持效期较短的缺陷，需要筛选优化诱芯载体提供其长效缓释性能。使用性信息素诱捕时，由于粘虫板粘度不够或桶形诱捕器中的表面活性剂不充分，经常使被引诱的成虫挣脱逃走。因此选择合适的杀虫剂以及更适当的载体，可以更有效地进行害虫的综合治理。

高效氟氯氰菊酯属拟除虫菊酯类杀虫剂，具有触杀速度快、成本较低和对人畜毒性较小等特点。在土壤环境中，高效氟氯氰菊酯易被光解，有氧条件下可被微生物降解，是一种环境友好型杀虫剂。

聚合物电纺纤维不仅具有一般聚合物纳米纤维的特点(直径小、比表面积大、良好的机械和电磁学性能等)外，还由于其独特的制备过程，使其更容易与有机或无机物进行复合，得到具有各种特殊功能的复合材料，因而具有极广泛的应用前景。选择环境友好的共聚材料，通过电纺技术制备的聚合物纤维具有良好的生物相容性及生物可降解性，作为药物释放的控释材料，通过改变材料的组成、纤维的直径等可以有效控制生物材料的降解速度。聚合物可以通过物理方法阻止易挥发的有效组分被紫外分解，减少组分用量、降低药害以及对环境的污染。

结合旋幽夜蛾性信息素的高选择性、高效氟氯氰菊酯的环保速杀性以及聚合物纳米纤维的缓释作用，可以使得被性信息素引诱到诱芯处的旋幽夜蛾成虫直接被杀死，同时又不影响到作物，对环境无污染，也不会使害虫产生抗药性且持效期长，对人畜毒性低等特点，对于综合治理旋幽夜蛾提供新的方法途径有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种旋幽夜蛾诱杀组合物及其纳米制剂的制备方法。根据两亲性共聚物可以在水溶液中通过自组装形成具有明显核-壳结构的纳米尺寸胶束的原理，将信息素组分和农药分子包载在纳米囊中，从而实现了农药的靶向输送和信息素的控制释放，延长信息素的持效期，降低农药施用量，提高农药使用效果。

一种旋幽夜蛾诱杀组合物，包括旋幽夜蛾性信息素，两亲性共聚物和杀虫剂；所述旋幽夜蛾性信息素为顺-11-十六碳烯乙酸酯(Z11-16:Ac)和顺-11-十六碳烯醇(Z11-16:OH)；所述两亲性共聚物为ε-聚己内酯和聚乙二醇。

一种旋幽夜蛾诱杀组合物纳米制剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)使用电纺法制备聚合物纳米纤维，将两亲性共聚物溶于带有旋幽夜蛾性信息素和杀虫剂的溶剂中，制成聚合物溶液；

(2)通过磁力搅拌器将两亲性共聚物完全溶解于溶剂中，匀化搅拌过夜后，使用注射泵将聚合物溶液以0.01～0.1mL/min的速率加入到电纺装置中；

(3)聚合物溶液所在喷嘴与接受板之间施加1～3Kv/cm的电压差，最后在接收器中得到无纺布形的旋幽夜蛾的诱杀组合物聚合物纳米纤维。

所述注射泵为5mL的注射泵。

所述溶剂为四氢呋喃和氯仿，体积比为(2～10):1。

所述Z11-16:Ac和Z11-16:OH的质量比为9:1。

所述杀虫剂为高效氟氯氰菊酯的混合物，与两亲性共聚物的质量比为1:(5～20)。

所述纳米制剂的载药量为10～30％，粒径为80～500nm，包裹率为60～85％。

上述的旋幽夜蛾的诱杀组合物在防治旋幽夜蛾中的应用。

所得的旋幽夜蛾诱杀组合物纳米制剂，可用诱芯诱集捕杀等方法施用。

本发明的有益效果：本发明制备方法简便，原料易得；本发明所使用的两亲性共聚物有很好的环境相容性，生物可降解，没有残留风险，而且降解产物可被作物吸收利用，增强其免疫能力；本发明制备的纳米农药粒径较小且较为均一，渗透性较好，有一定的缓释作用，延长了旋幽夜蛾性信息素和拟除虫菊酯类农药的持效期，降低了农药的使用剂量。

附图说明

图1是相同暴露时间下旋幽夜蛾雄虫对不同处理的EAG响应情况。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

实施例1聚合物纳米纤维的制备

将按药物与两亲性共聚物质量比为1:5，溶于特定溶剂(四氢呋喃：氯仿＝3:1)中，超声完全溶解后，以转速为500r/min的磁力搅拌器搅拌，匀化搅拌过夜后，使用5mL的注射泵将聚合物溶液以0.05mL/min的速率加入到电纺装置中，制得载药量为10～30％，包裹率大于60％的100～450nm无纺布形聚合物纳米纤维，即旋幽夜蛾的诱杀组合物及其纳米制剂。

实施例2聚合物纳米纤维的制备

将按药物与两亲性共聚物质量比为1:10，溶于特定溶剂(四氢呋喃：氯仿＝5:1)中，超声完全溶解后，以转速为500r/min的磁力搅拌器搅拌，匀化搅拌过夜后，使用5mL的注射泵将聚合物溶液以0.03mL/min的速率加入到电纺装置中，制得载药量为10～30％，包裹率大于75％的80～300nm无纺布形聚合物纳米纤维，即旋幽夜蛾的诱杀组合物及其纳米制剂。

实施例3触角电位试验

将旋幽夜蛾雄虫置于4℃冰箱冷冻5min后,用精密镊子小心地从触角窝摘除完整的触角，在解剖镜下用锋利的刀片将镊子夹过的触角基部切除，同时将触角端部的1～2节切除，以保证测试过程中电流通路的畅通，用注满0.1M氯化钾溶液的尖端开小孔直径1.5mm的玻璃吸管电极将触角连接在电极上。EAG测量时CS-55型刺激气流控制器输出连续气流和补偿气流经Y型管，过洗气瓶，再流经流量计后通过钢管到达触角，刺激气流通过装有一定体积的旋幽夜蛾诱杀组合物的聚合物纳米纤维微球的巴斯德管到达触角。其中连续气流和补偿气流/刺激气流的流量均为300mL/min，当踩下踏板开始记录是补偿气流关闭、刺激气流开启(脉冲持续时间为1s)。每个处理10头虫子(每头虫子测一根)，处理有(1)仅信息素的聚合物纳米纤维微球；(2)仅含高效氟氯氰菊酯的聚合物纳米纤维微球；(3)含有信息素和高效氟氯氰菊酯的聚合物纳米纤维微球；(4)不含任何活性成分的空白聚合物纳米纤维微球。纳米制剂暴露于空气中0d、15d、30d、45d、60d后测试旋幽夜蛾雄虫对不同处理的EAG活性。试验结果如图1。

由图1可以看出，不同处理随暴露时间的延长的EAG响应值变化不大。仅含信息素的处理和含信息素和杀虫剂的处理的EAG活性高于仅含杀虫剂的处理和空白处理的EAG活性。其中仅含信息素的处理与含信息素和杀虫剂的处理的EAG活性没有明显不同，仅含杀虫剂的处理与空白处理的EAG活性也没有明显不同。从图1也可以看出，聚合物纳米纤维微球中信息素的持效期可以达到2个月，比一般载体(橡胶头诱芯为20天左右)下的持效期要长。

实施例4罩笼试验

为了验证旋幽夜蛾诱杀组合物纳米纤维暴露于空气中不同时间后对其诱杀效果的影响。羽化后2～6天未交配过的雄虫用于试验，试验在表面蒙有尼龙纱网的笼子(60cm×60cm×80cm)中进行。取30头旋幽夜蛾雄成虫放入养虫笼中，笼中放置10％红糖水湿润的脱脂棉于笼子底部中央。将暴露在外不同时间段(0天和30天)的含有旋幽夜蛾诱杀组合物纳米纤维用双面胶粘在笼子的对角，每个重复3个笼子。在12h、24h、48h后记录成虫的死亡率，排除自然死亡的成虫数量。使用单因素误差分析(One-way ANOVA)其平均值(Mean)和标准误(SE)，利用新复极差法(Duncan法)进行多重比较。

表1

(表中数据为平均值±标准误，小写字母代表同一暴露时间内不同观察阶段数据的差异性，P<0.01)

由表1可知，新鲜的旋幽夜蛾诱杀组合物纳米制剂对旋幽夜蛾雄虫的诱杀效果随时间的延长而加强，48h后的死亡数量显著高于12h和24h时的死亡数量。暴露30天后的旋幽夜蛾诱杀组合物纳米制剂对旋幽夜蛾雄虫的诱杀效果随时间的延长有增强的趋势，不处理时间的死亡数量差异显著(P<0.01)。由于试验数据较少，对于暴露时间与纳米制剂诱杀效果两者之间的正相关关系还需要进一步验证。

实施例5对比试验

将两亲性共聚物替换成乙基纤维素和聚乙烯醋酸酯，根据实施例1的聚合物纳米纤维的制备方法，同样制得旋幽夜蛾诱杀组合物的聚合物纳米纤维(A)，相较于通过实施例1制得的旋幽夜蛾诱杀组合物的聚合物纳米纤维(CK)来说，粒径不均一且略大。将CK和A进行室内诱杀试验，即将羽化后2～6天未交配过的雄虫用于试验，试验在表面蒙有尼龙纱网的笼子中进行。取30头旋幽夜蛾雄成虫放入养虫笼中，笼中放置10％红糖水湿润的脱脂棉于笼子底部中央。将暴露在外不同时间段(0～90天)的含有旋幽夜蛾诱杀组合物纳米纤维用双面胶粘在笼子的对角，每个重复3个笼子。在48h后记录成虫的死亡率，排除自然死亡的成虫数量。使用单因素误差分析其平均值和标准误，利用新复极差法进行多重比较，试验结果如表2。

根据表2可知，CK对旋幽夜蛾雄虫的诱杀效果随载体暴露时间的延长而减弱，同时也可以知道CK的持效期可达到90天左右，说明将旋幽夜蛾诱杀组合物负载在聚合物纳米纤维上确实有很好的缓释效果。新鲜的A与暴露30天以后的A对旋幽夜蛾雄虫的诱杀效果差异显著，说明A的持效期要短于30天。可能存在问题的不同两亲性共聚物的性质不同，导致对药物的包裹率不一致，从而降低了持效期。

表2

(表中数据为平均值±标准误，小写字母代表同一处理不同暴露时间段数据的差异性，P<0.01)

本发明制备方法简便，原料易得；本发明所使用的两亲性共聚物有很好的环境相容性，生物可降解，没有残留风险，而且降解产物可被作物吸收利用，增强其免疫能力；本发明制备的纳米农药粒径较小且较为均一，渗透性较好，有一定的缓释作用，延长了旋幽夜蛾性信息素和拟除虫菊酯类农药的持效期，降低了农药的使用剂量。

以上公开的仅为本发明的具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种旋幽夜蛾诱杀组合物纳米纤维，其特征在于，包括旋幽夜蛾性信息素，两亲性共聚物和杀虫剂；所述旋幽夜蛾性信息素为顺-11-十六碳烯乙酸酯(Z11-16:Ac)和顺-11-十六碳烯醇(Z11-16:OH)，两者的质量比为9：1；所述两亲性共聚物为ε-聚己内酯和聚乙二醇；

将旋幽夜蛾性信息素、杀虫剂的混合物与两亲性共聚物质量比为1:5，溶于四氢呋喃：氯仿＝3:1的溶剂中，超声完全溶解后，以转速为500r/min的磁力搅拌器搅拌，匀化搅拌过夜后，使用5mL的注射泵将聚合物溶液以0.05mL/min的速率加入到电纺装置中制得旋幽夜蛾的诱杀组合物纳米纤维。

2.权利要求1所述旋幽夜蛾诱杀组合物纳米纤维在防治旋幽夜蛾中的应用。

Images