CN109792996B - 一种阿维菌素类纳米粉及其制备与使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种阿维菌素类纳米粉及其制备与使用方法。以重量百分含量计，其组成如下：阿维菌素/甲氨基阿维菌素苯甲酸盐1％‑25％；表面活性剂1％‑30％；稳定剂0.5％‑10％；功能性载体35％‑65％。所述功能性载体为至少含有一个苯基和一个羧酸基的化合物。本发明的制备方法无需使用研磨机等高能耗设备，制备工艺简单，易于控制，产品质量稳定，重现性好，既提高了生产效率和农药利用率，又节约了生产成本。本发明的纳米制剂，其小尺寸效应、大比表面效应、界面效应及高渗透特性都有利于提高难溶性药物的分散度与溶出速率，提高其生物利用度，节约农药使用量，减少残留污染。

Description

一种阿维菌素类纳米粉及其制备与使用方法

技术领域

本发明属于农药技术领域，具体涉及一种阿维菌素类纳米粉及其制备与使用方法。

背景技术

我国农业生物灾害发生非常频繁，常年发生的重大病虫害有100余种，对粮食安全构成了重大威胁。农药是防御重大生物灾害、保障粮食安全、促进农产品产量持续稳定增长的重要物质基础。我国每年化学防治面积高达60亿亩次，是世界第一农药生产和使用大国。

目前我国生产和使用的高效与环保农药剂型比重不高，仍以乳油、可湿性粉剂等传统剂型为主，存在大量使用有机溶剂、粉尘飘移、分散性差、药效不稳定等局限性，有效利用率普遍偏低。提高农药有效利用率和生物利用度的常用药剂学方法有：助溶剂法、减小粒径、改变晶型、表面活性剂助溶法和把药物加载到水溶性载体上等。

纳米科技的迅猛发展为现代农业科学提供了新的理论与技术方法。采用纳米材料与技术，发展纳米载药系统，改善农药剂型功能，成为提高农药有效性及安全性的重要科学手段，也促使了许多新型、高效剂型的出现。

为克服乳油、可湿性粉剂的传统剂型缺陷，研究人员开发出了水乳剂和悬浮剂等剂型，降低了有机溶剂的用量，提高了制剂的环保性能，但制剂中载药粒子的粒径仍处于微米级，农药兑水喷施时，由于其水中分散性及悬浮率差，会有颗粒沉于溶液底部，不仅导致一部分有效成分无法分散于溶液中喷出，也会导致农药喷施过程中出现浓度梯度，引发局部要害。近年来，无人机航空植保技术迅速发展，极大的节约了劳动力，提高了农业生产效率。但由于无人机飞防设备的喷头孔径小，喷药压力大，致使传统大颗粒制剂在飞防应用中会堵塞喷头，限制了其在集约化施药器械上的应用。

乳油阿维菌素类农药为难溶性农药化合物，为提高其水中分散性及有效利用率，研究人员开发出了可溶性液剂、可溶性粉剂和可溶性颗粒剂来替代传统的大尺寸剂型。例如CN1633851A公开了一种阿维菌素或伊维菌素可溶性液剂。CN1775027A公开了一种含有甲氨基阿维菌素苯甲酸盐的杀虫可溶性颗粒剂。CN1788562A公开了一种甲氨基阿维菌素苯甲酸盐可溶性溶剂。这些制剂兑水分散后得到的都是可溶性液剂。所谓可溶性液剂是指农药活性成分呈分子或离子状态分散在介质中，直径小于0.001微米的真溶液。为了调节农药在水中的溶解度，制剂组成中加入了磷酸盐等调节pH的助剂及可以溶解农药的助溶剂，从而实现溶解度的提升。

液体制剂主要缺陷是稳定性问题，通常需要加入较多的稳定剂及助悬剂来维持体系稳定，易受外界环境干扰而被破坏，不便储存和运输。农药纳米粉剂可以显著提高稳定性及储运便捷性与安全性，但在兑水分散过程中因静电引力和范德华力等相互作用所导致的团聚、絮凝、沉降等问题一直未能得到有效克服和解决，使其难以发挥理想的施用效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种阿维菌素类纳米粉及其制备与使用方法。

所述阿维菌素类纳米粉为阿维菌素类纳米粉剂，经水分散后，阿维菌素类农药的纳米粉粒子的平均粒径为1-100nm，具体可为35nm-95nm，优选平均粒径小于50nm。

本发明所提供的阿维菌素类纳米粉，以重量百分含量计，其组成如下：

上述阿维菌素类纳米粉中，所述表面活性剂应该理解是能使溶液体系界面状态发生明显改变的物质。

所述表面活性剂的分子结构具有两亲性：一端为亲水基团，另一端为憎水基团；所述亲水基团常为极性基团，如羧酸、磺酸、硫酸、氨基、羟基、酰胺基等；而所述憎水基团常为非极性烃链。

所述表面活性剂可为：阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂或其组合。

所述阴离子表面活性剂可选自：马来松香聚氧乙烯-氧丙烯醚磺酸盐、烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯盐、单十二烷基醚磷酸酯盐、双十二烷基醚磷酸酯盐、辛基醚磷酸酯、脂肪醇聚氧乙烯磷脂酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐、聚羧酸盐和木质素磺酸盐阴离子表面活性剂；

所述非离子表面活性剂可选自：酚醛树脂聚氧乙烯醚、苯乙烯基酚聚氧乙烯醚、异丙苯基酚聚氧乙烯醚甲醛缩合物、蓖麻油聚氧乙烯醚、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯、山梨糖醇酐油酸酯和聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物。

所述稳定剂可为BHT、硫代硫酸钠等食品级抗氧化剂。

阿维菌素类农药为易光解农药化合物，抗氧化剂可阻断光解过程中的自由基的产生，从而保证化合物的稳定。

所述功能性载体可为至少含有一个苯基和一个羧酸基的化合物，具体可为苯甲酸钠、4-胍基苯甲酸盐酸盐、对叔丁基苯甲酸钠中的至少一种。

上述阿维菌素类纳米粉按照图1所示的工艺流程通过包括下述步骤的方法制备得到：

(1)将甲氨基阿维菌素苯甲酸盐/阿维菌素、表面活性剂及稳定剂溶解到有机溶剂中，得到分散均匀的透明溶液A；

(2)向透明溶液A中滴加水，搅拌均匀后加入功能性载体，得混合物B；

(3)将混合物B加热到40-60度，使其充分活化并作用，去除溶剂和水分后得到甲氨基阿维菌素苯甲酸盐/阿维菌素纳米粉剂。

上述方法中，所用的有机溶剂为可以溶解甲氨基阿维菌素苯甲酸盐/阿维菌素、且和水存在互溶性的挥发性有机溶剂。一方面是为保证阿维菌素类农药溶解为分子态，与功能性载体上的基团充分作用，另一方面是为了后续去除溶剂时溶剂便于去除干净。

所述有机溶剂具体可为丙酮和/或乙酸乙酯。

本发明中所使用的功能性载体为含有苯基、羧酸基和/或直连和支链烷基的功能化合物。实验室研究发现含有此种结构的化合物与阿维菌素类化合物存在空间作用力，尤其是“相似相溶”效应，可以使阿维菌素类化合物吸附于功能载体表面，不仅可以使农药化合物以颗粒的形式分散于载体间，兑水分散时，载药粒子间通过静电作用或空间位阻，阻止药物聚结、絮凝和沉淀，保证载药粒子随功能载体的溶解以纳米颗粒的形式悬浮于水中。

本发明还提供上述阿维菌素类纳米粉的使用方法。

所述阿维菌素类纳米粉的使用方法为：先将阿维菌素类纳米粉兑水稀释，然后将增效剂木质素磺酸盐和/或2-羟基-4-甲氧基-5-磺酸二苯甲酮添加到纳米粉稀释液中，混匀，喷施，即可。

所述木质素磺酸盐的添加浓度为50-5000mg/l，2-羟基-4-甲氧基-5-磺酸二苯甲酮的添加浓度为10-200mg/l。

增效剂的加入能够有效降低纳米溶液体系中阿维菌素或甲维盐的氧化降解。

目前，纳米剂型农药普遍采用研磨方式获得，此方法不仅能耗大，获得的粒径分布不均，还会因研磨珠溶蚀和脱落等问题污染体系，影响产品的最终质量。本发明的制备方法无需使用研磨机等高能耗设备，制备工艺简单，易于控制，产品质量稳定，重现性好，既提高了生产效率和农药利用率，又节约了生产成本。

本发明通过长时间的探索研究，创造了一种利用阿维菌素类农药与功能载体的空间结构作用力，使其以纳米级尺度分散于稳定剂及功能性载体表面的纳米粉的制备及使用方法。它可以杜绝有机溶剂和大幅度减少表面活性剂与助剂的使用，既能发挥农药纳米制剂的许多优越性，又能克服现有剂型的主要局限性。作为一种固体制剂，它受外界环境影响小，稳定性和货架期显著改善，便于包装、储存和运输。该制剂直接兑水稀释后可形成纳米级颗粒悬浮于水中的透明或半透明分散胶体，不同与可溶性液剂的真溶液体系，无需加入pH调节剂和溶剂，克服了溶剂污染。作为一种纳米制剂，纳米粒子的小尺寸效应、大比表面效应、界面效应及高渗透特性都有利于提高难溶性药物的分散度与溶出速率，增加药物在叶面的粘附性和渗透性，从而提高其生物利用度，节约农药使用量，减少残留污染。

附图说明

图1为本发明制备阿维菌素类纳米粉的工艺流程图。

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。

实施例1、制备质量浓度20％的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐纳米粉

该实施例的实施步骤如下：

(1)将20g甲氨基阿维菌素苯甲酸盐、30g表面活性剂烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯盐、3g稳定剂BHT溶解到乙酸乙酯中，得到分散均匀的透明溶液A；

(2)向溶液A中滴加9ml水，搅拌均匀后加入47g苯甲酸钠，得到混合物B；

(3)将混合物B加热到50度，使其充分活化并作用，采用烘箱烘干乙酸乙酯和水分后得到甲氨基阿维菌素苯甲酸盐纳米粉剂。

将本实施例制备得到的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐纳米粉用蒸馏水进行分散，再使用由Malvern公司生产的Nano ZS90激光粒度仪测得其平均粒径为35nm，悬浮率为99.5％，润湿时间为20s。

实施例2、制备质量浓度25％的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐纳米粉

该实施例的实施步骤如下：

(1)将25g甲氨基阿维菌素苯甲酸盐、5g表面活性剂马来松香聚氧乙烯-氧丙烯醚磺酸盐、5g稳定剂硫代硫酸钠溶解到乙酸乙酯中，得到分散均匀的透明溶液A；

(2)向溶液A中滴加7ml水，搅拌均匀后加入65g苯甲酸钠，得混合物B；

(3)将混合物B加热到50度，使其充分活化并作用，采用烘箱烘干乙酸乙酯和水分后得到甲氨基阿维菌素苯甲酸盐纳米粉剂。

将本实施例制备得到的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐纳米粉用蒸馏水进行分散，再使用由Malvern公司生产的Nano ZS90激光粒度仪测得其平均粒径为65nm，悬浮率为99.2％，润湿时间为25s。

实施例3、制备质量浓度15％的阿维菌素B1纳米粉

该实施例的实施步骤如下：

(1)将15g阿维菌素B1、20g表面活性剂苯乙烯基酚聚氧乙烯醚、10g稳定剂硫代硫酸钠溶解到乙酸乙酯中，得到分散均匀的透明溶液A；

(2)向溶液A中滴加7ml水，搅拌均匀后加入55g苯甲酸钠，得混合物B；

(3)将混合物B加热到45度，使其充分活化并作用，采用烘箱烘干乙酸乙酯和水分后得到阿维菌素纳米粉剂。

将本实施例制备得到的阿维菌素B1纳米粉用蒸馏水进行分散，再使用由Malvern公司生产的Nano ZS90激光粒度仪测得其平均粒径为75nm,悬浮率为99％，润湿时间为24s。

实施例4、制备质量浓度20％的阿维菌素类纳米粉

该实施例的实施步骤如下：

(1)将20g阿维菌素B2、30g表面活性剂聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物、15g稳定剂BHT溶解到丙酮中，得到分散均匀的透明溶液A；

(2)向溶液A中滴加7ml水，搅拌均匀后加入35g的4-胍基苯甲酸盐酸盐，得混合物B；

(3)将混合物加热到45度，使其充分活化并作用，采用烘箱烘干丙酮和水分后得到阿维菌素B2纳米粉剂。

将本实施例制备得到的阿维菌素B2纳米粉用蒸馏水进行分散，再使用由Malvern公司生产的Nano ZS90激光粒度仪测得其平均粒径为95nm,悬浮率为99％，润湿时间为26s。

实施例5、制备质量浓度1％的阿维菌素B1纳米粉

该实施例的实施步骤如下：

(1)将1g阿维菌素B1、14g表面活性剂聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物和10g木质素磺酸盐、10g稳定剂BHT溶解到丙酮中，得到分散均匀的透明溶液A；

(2)向溶液A中滴加9ml水，搅拌均匀后加入65g苯甲酸钠，得混合物B；

(3)将混合物B加热到40度，使其充分活化并作用，采用烘箱烘干丙酮和水分后得到阿维菌素B1纳米粉剂。

将本实施例制备得到的阿维菌素B1纳米粉用蒸馏水进行分散，再使用由Malvern公司生产的Nano ZS90激光粒度仪测得其平均粒径为40nm,悬浮率为99％，润湿时间为23s。

实施例6、制备质量浓度25％的阿维菌素类纳米粉

该实施例的实施步骤如下：

(1)将25g阿维菌素B1、1g表面活性剂蓖麻油聚氧乙烯醚、12g稳定剂BHT溶解到乙酸乙酯中，得到分散均匀的透明溶液A；

(2)向溶液A中滴加9ml水，搅拌均匀后加入63g的4-胍基苯甲酸盐酸盐，得混合物B；

(3)将混合物加热到45度，使其充分活化并作用，采用烘箱烘干丙酮和水分后得到阿维菌素B1纳米粉剂。

将本实施例制备得到的阿维菌素B1纳米粉用蒸馏水进行分散，再使用由Malvern公司生产的Nano ZS90激光粒度仪测得其平均粒径为185nm,悬浮率为98％，润湿时间为43s。

实施例7、制备质量浓度18％的阿维菌素B2纳米粉

该实施例的实施步骤如下：

(1)将18g阿维菌素B2、10g表面活性剂蓖麻油聚氧乙烯醚和13g苯乙烯基酚聚氧乙烯醚、0.5g稳定剂BHT溶解到乙酸乙酯中，得到分散均匀的透明溶液A；

(2)向溶液A中滴加10ml水，搅拌均匀后加入58.5g对叔丁基苯甲酸钠，得混合物B；

(3)将混合物B加热到45度，使其充分活化并作用，采用烘箱烘干乙酸乙酯和水分后得到阿维菌素B2纳米粉剂。

将本实施例制备得到的阿维菌素B2纳米粉用蒸馏水进行分散，再使用由Malvern公司生产的Nano ZS90激光粒度仪测得其平均粒径为120nm,悬浮率为98.5％，润湿时间为37s。

实施例8、所制备的本发明的阿维菌素类纳米粉，其使用方法如下：

将实施例1中所制备农药纳米粉中有效成分稀释至300mg/l，然后加入5000mg/l或500mg/l或0mg/l木质素磺酸盐，模拟紫外光照射4小时后，液相检测照射前后的有效成分含量，有效成分变化如下：

在合适的添加剂量下木质素磺酸盐能够显著提高甲维盐的光稳定性50％以上。

实施例9、所制备的本发明的阿维菌素类纳米粉，其使用方法如下：

将实施例3中所制备农药纳米粉中有效成分稀释至300mg/l，然后加入200mg/l或10mg/l或0mg/l 2-羟基-4-甲氧基-5-磺酸二苯甲酮，模拟紫外光照射4小时后，液相检测照射前后的有效成分含量，有效成分变化如下：

在合适的添加剂量下2-羟基-4-甲氧基-5-磺酸二苯甲酮能够显著提高甲维盐的光稳定性50％以上。

实施例10、所制备的本发明的阿维菌素类纳米粉，其在实施例8基础上的生物活性测定数据如下：将实施例8中光照前后的样品溶液均稀释4倍后，测定其对具有抗性的桃蚜的生物活性，48小时后的测定与清水对照相比的校正死亡率。

甲氨基阿维菌素苯甲酸盐在添加合适剂量的光稳定剂后，能够保持其活性在受到光照后基本保持不变。

实施例11、所制备的本发明的阿维菌素纳米粉，其在实施例1-7基础上的质量稳定性数据如下：

实施例12、所制备的本发明的阿维菌素类纳米粉，其在实施例1-7基础上的生物活性测定数据如下：

将实施例2制备的甲维盐纳米粉与市售乳油(5％)采用浸叶法对水稻二化螟幼虫进行室内活性试验，48小时后的测定与清水对照相比的校正死亡率。

甲氨基阿维菌素苯甲酸盐纳米粉在防治水稻二化螟，用量为乳油50％时，杀虫效果仍优于市售乳油。

将实施例7制备的阿维菌素类纳米粉与市售乳油(5％)采用浸叶法对小菜蛾幼虫进行室内活性试验并做LC50，结果如下。

药剂	LC50
		阿维菌素B2纳米粉	1.7mg/l
市售乳油(5％)	2.5mg/l

阿维菌素B2纳米粉对小菜蛾的防治效果显示，其药效也显著高于市售乳油制剂。

将实施例3制备的阿维菌素类纳米粉与市售水分散粒剂(6％)采用浸叶法对小菜蛾幼虫进行室内活性试验并做LC50，结果如下。

药剂	LC50
		阿维菌素B1纳米粉	2.88mg/l
市售水分散粒剂(6％)	4.62mg/l

阿维菌素B1纳米粉对小菜蛾的防治效果显示，其药效显著高于市售水分散粒剂。

Claims (7)

1.一种阿维菌素类纳米粉，以重量份计，其组成如下：

阿维菌素/甲氨基阿维菌素苯甲酸盐 1%-25%

表面活性剂 1%-30%

稳定剂 0.5%-10%

功能性载体 35%-65%

所述功能性载体为至少含有一个苯基和一个羧酸基的化合物；

制备所述阿维菌素类纳米粉的方法，包括：（1）将甲氨基阿维菌素苯甲酸盐/阿维菌素、表面活性剂及稳定剂溶解到有机溶剂中，得到分散均匀的透明溶液A；

（2）向透明溶液A中滴加水，搅拌均匀后加入功能性载体，得混合物B；

（3）将混合物B加热到40-60度，使其充分活化并作用，去除溶剂和水分后得到甲氨基阿维菌素苯甲酸盐/阿维菌素纳米性粉剂。

2.根据权利要求1所述的阿维菌素类纳米粉，其特征在于：所述表面活性剂为：阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂或其组合；

所述阴离子表面活性剂选自：马来松香聚氧乙烯-氧丙烯醚磺酸盐、烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯盐、单十二烷基醚磷酸酯盐、双十二烷基醚磷酸酯盐、辛基醚磷酸酯、脂肪醇聚氧乙烯磷脂酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐、聚羧酸盐和木质素磺酸盐阴离子表面活性剂；

所述非离子表面活性剂选自：酚醛树脂聚氧乙烯醚、苯乙烯基酚聚氧乙烯醚、异丙苯基酚聚氧乙烯醚甲醛缩合物、蓖麻油聚氧乙烯醚、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯、山梨糖醇酐油酸酯和聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物；

所述稳定剂为BHT、硫代硫酸钠。

3.根据权利要求1所述的阿维菌素类纳米粉，其特征在于：所述功能性载体为苯甲酸钠、4-胍基苯甲酸盐酸盐、对叔丁基苯甲酸钠中的至少一种。

4.制备权利要求1-3中任一项所述的阿维菌素类纳米粉的方法，包括：（1）将甲氨基阿维菌素苯甲酸盐/阿维菌素、表面活性剂及稳定剂溶解到有机溶剂中，得到分散均匀的透明溶液A；

（2）向透明溶液A中滴加水，搅拌均匀后加入功能性载体，得混合物B；

（3）将混合物B加热到40-60度，使其充分活化并作用，去除溶剂和水分后得到甲氨基阿维菌素苯甲酸盐/阿维菌素纳米粉。

5.根据权利要求1-3中任一项所述阿维菌素类纳米粉，其特征在于：所述阿维菌素类纳米粉经水分散后，阿维菌素类的纳米粉粒子的平均粒径为1-100nm。

6.权利要求1-3中任一项所述阿维菌素类纳米粉的使用方法，为：先将阿维菌素类纳米粉兑水稀释，然后将增效剂木质素磺酸盐和/或2-羟基-4-甲氧基-5-磺酸二苯甲酮添加到纳米粉稀释液中，混匀，喷施，即可。

7.根据权利要求6所述的使用方法，其特征在于：所述木质素磺酸盐的添加浓度为50-5000 mg/l，所述2-羟基-4-甲氧基-5-磺酸二苯甲酮的添加浓度为10 -200 mg/l。

Images