CN110651786B - 一种太阳光敏感型除草剂纳米囊及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

一种太阳光敏感型除草剂纳米囊及其制备方法和应用，涉及超分子药物载体技术领域。太阳光敏感型除草剂纳米囊主要是由葫芦脲、甲基紫晶、4‑己基偶氮苯自组装形成的纳米囊负载除草剂形成的，除草剂纳米囊能够响应太阳光照刺激而释放出被包裹的除草剂，该太阳光响应型除草剂纳米囊为新型“绿色除草剂”，对使用者安全无害、对环境友好，且具有较好的除草效果；该太阳光敏感型除草剂纳米囊的制备方法是将葫芦脲、甲基紫晶和除草剂溶解于水中；滴加4‑己基偶氮苯的有机溶剂溶液，并搅拌；在水中透析除去有机溶剂，该工艺简单。太阳光敏感型除草剂纳米囊的应用，将除草剂纳米囊的水溶液喷洒于植物表面，并经太阳光照射，可达到除草效果。

Description

一种太阳光敏感型除草剂纳米囊及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及超分子药物载体技术领域，且特别涉及一种太阳光敏感型除草剂纳米囊及其制备方法和应用。

背景技术

自除草剂发明以来，就在农业的发展中扮演了重要角色，除草剂极大提高了农作物的产量，直到今天，它的作用仍然不可替代。随着除草剂在全世界范围内被广泛应用，在给我们带来经济利益的同时，大量高毒除草剂的使用造成的问题也不断暴露：首先是除草剂对环境污染越来越严重；其次是消费者对除草剂毒性、除草剂残留的关注度越来越高。此外，除草剂使用者的中毒事件也时有发生，大部分患者经过抢救能够基本痊愈，但也有留下后遗症或者无药可救的情况。例如百草枯是人类急性中毒死亡率最高的除草剂，半数致死剂量低，且无药可解。因此，发展高效、低毒、广谱、低用量、对环境污染小的除草剂新成分或者新剂型逐渐成为了主流。

目前除草剂生产企业考虑最多的问题还是如何快速除草，以及降低成本和追求简单的生产工艺，市面上销售除草剂中的至少一半以上都是高毒除草剂。为了降低高度除草剂对使用者的危害，现有高毒除草剂只是简单添加臭味剂、呕吐剂或者颜色指示剂等提醒误服，或将水剂改变成粉末剂，现配现用，但这些措施无法从根本上解决高毒除草剂的毒性问题。

因此，需要开发一种真正的“绿色除草剂”，即对人类健康安全无害、对环境友好的除草剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种太阳光响应型除草剂纳米囊，其为新型“绿色除草剂”，对使用者安全无害、对环境友好，且具有较好的除草效果。

本发明的另一目的在于提供一种太阳光敏感型除草剂纳米囊的制备方法，工艺简单。

本发明的另一目的在于提供一种太阳光敏感型除草剂纳米囊的应用，将除草剂纳米囊的水溶液喷洒于植物表面，并经太阳光照射，可达到除草效果。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出一种太阳光敏感型除草剂纳米囊，其包括：

纳米囊，由葫芦脲、甲基紫晶、4-己氧基偶氮苯自组装形成；以及

除草剂，负载在纳米囊中。

进一步地，在本发明较佳实施例中，葫芦脲选自葫芦脲[8-10]，特别是葫芦脲[8]。

进一步地，在本发明较佳实施例中，葫芦脲、甲基紫晶和4-己氧基偶氮苯的摩尔比例为1～2：1～2：1～2。

进一步地，在本发明较佳实施例中，除草剂选自百草枯、敌草快、甲草胺、乙草胺、草铵膦和草甘膦中的任意一种。

进一步地，在本发明较佳实施例中，除草剂在除草剂纳米囊中的重量浓度为大于0且≤5％。

本发明提出一种上述的太阳光敏感型除草剂纳米囊的制备方法，其包括以下步骤：

将葫芦脲、甲基紫晶和除草剂溶解于水中；

加入4-己氧基偶氮苯的有机溶剂溶液，并搅拌，形成光敏感型两亲性复合物，在自组装形成纳米囊过程中，同时实现对除草剂的负载；

在水中透析除去有机溶剂。

进一步地，在本发明较佳实施例中，有机溶剂选自乙醇、丙酮、N，N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜中的至少一种。

进一步地，在本发明较佳实施例中，搅拌的时间≥0.5小时。

进一步地，在本发明较佳实施例中，将透析后的溶液经过孔径为0.4～0.5μm的微孔滤膜过滤后，冻干形成粉末状的产品。

本发明提出一种上述的太阳光敏感型除草剂纳米囊的应用，将除草剂纳米囊施加于植物表面，并经太阳光照射。

本发明实施例的太阳光敏感型除草剂纳米囊及其制备方法和应用的有益效果是：本发明实施例的太阳光敏感型除草剂纳米囊主要是由葫芦脲、甲基紫晶、4-己氧基偶氮苯自组装形成的纳米囊负载除草剂形成的，除草剂纳米囊能够响应太阳光照刺激而释放出被包裹的除草剂太阳光响应型除草剂纳米囊为新型“绿色除草剂”，对使用者安全无害、对环境友好，且具有较好的除草效果；该太阳光敏感型除草剂纳米囊的制备方法是将葫芦脲、甲基紫晶和除草剂溶解于水中；滴加4-己氧基偶氮苯的有机溶剂溶液，并搅拌；在水中透析除去有机溶剂，该工艺简单。本发明实施例的太阳光敏感型除草剂纳米囊的应用，将除草剂纳米囊的水溶液喷洒于植物表面，并经太阳光照射，可达到除草效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例1的太阳光敏感型除草剂纳米囊的透射电镜图；

图2为本发明实施例1的太阳光敏感型除草剂纳米囊经太阳光照射后的透射电镜图；

图3为本发明实施例1的太阳光敏感型除草剂纳米囊经太阳光照射的药物释放曲线；

图4为本发明实施例4的太阳光敏感型除草剂纳米囊在小鼠体内的安全性评价结果。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明实施例的太阳光敏感型除草剂纳米囊及其制备方法和应用进行具体说明。

本发明实施例提供一种太阳光敏感型除草剂纳米囊，其主要是由葫芦脲、甲基紫晶、4-己氧基偶氮苯自组装形成的纳米囊负载除草剂形成的，具体包括：纳米囊，由葫芦脲、甲基紫晶、4-己氧基偶氮苯自组装形成；以及除草剂，负载在所述纳米囊中。除草剂纳米囊能够响应太阳光照刺激而释放出被包裹的除草剂，达到除草效果。其中，葫芦脲、甲基紫晶和4-己氧基偶氮苯的摩尔比例一般为1～2：1～2：1～2，优选为1：1：1。

本实施例中，葫芦脲选自葫芦脲[8-10]，例如选自葫芦脲[8]、葫芦脲[9]、葫芦脲[10]中的一种或多种，特别是葫芦脲[8]。葫芦脲是一种大环主体分子，相比于环糊精，它与许多客体分子有着更强的结合，在药物传递系统方面，葫芦脲可被用来构筑两亲性超分子复合物，并进一步组装成智能纳米给药系统，可响应外界不同的刺激(pH、温度、光照等)达到药物控制释放的目的。

本实施例中，除草剂选自百草枯、敌草快、甲草胺、乙草胺、草铵膦和草甘膦中的任意一种。除草剂在除草剂纳米囊中的重量浓度为大于0且≤5％，例如≥0.1％且≤4.5％，或≥0.5％且≤4％，或≥0.8％且≤3.5％，或≥1％且≤3％。

本实施例中，4-己氧基偶氮苯作为一种反式烷氧基偶氮苯，主要用来响应太阳光中紫外光的刺激，从而导致纳米囊破裂释放出被包裹的除草剂。此外，较长的烷基链构成超分子复合物的疏水端从而有利于自组装成纳米囊结构。该烷氧基偶氮苯具有式I结构：

式I中，x可选自≥3的整数。

本实施例具体是以4-己氧基偶氮苯(反式偶氮苯)、甲基紫晶作为客体分子，葫芦脲作为主体分子，形成的复合物在紫外光刺激下，反式偶氮苯转变成为顺式偶氮苯，从而从主体分子空腔中出来。以葫芦脲为主体分子构建的太阳光响应型纳米囊为基础，并将除草剂作为模型药物，形成太阳光响应型除草剂纳米囊给药系统，可作为对使用者安全无害，但仍具有较好除草效果的新型“绿色除草剂”。与市场上现有高毒除草剂相比，该太阳光敏感型除草剂纳米囊可明显减低毒性，且保持除草效果。

本发明实施例还提供一种上述的太阳光敏感型除草剂纳米囊的制备方法，其包括以下步骤：

首先，将葫芦脲、甲基紫晶和除草剂充分溶解于水中。

其次，缓慢滴加4-己氧基偶氮苯的有机溶剂溶液，并充分搅拌，充分搅拌的时间一般≥0.5小时，葫芦脲、甲基紫晶和4-己氧基偶氮苯通过主客体相互作用形成光敏感型两亲性复合物，在自组装形成纳米囊过程中，可同时实现对除草剂的负载。其中，有机溶剂选自乙醇、丙酮、N，N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜中的至少一种，4-己氧基偶氮苯的有机溶剂溶液可以是4-己氧基偶氮苯和单组分溶剂配制而成，还可以是4-己氧基偶氮苯和多组分溶剂配制而成。

然后，在水中充分透析除去有机溶剂，透析的方法是将充分搅拌后形成的溶液转入透析袋中，再用水透析，得到太阳光敏感型除草剂纳米囊的水溶液，该产品可以直接使用。还可以将透析后的溶液经过孔径为0.4～0.5μm的微孔滤膜过滤后，冻干形成粉末状的产品，便于储存运输，使用前配制成太阳光敏感型除草剂纳米囊的水溶液即可。

本实施例的太阳光敏感型除草剂纳米囊的制备方法工艺简单，可一锅制备，且无需使用表面活性剂，几乎没有有机溶剂残留。

本发明实施例还提供一种上述的太阳光敏感型除草剂纳米囊的应用，将除草剂纳米囊施加于植物表面，并经太阳光照射，具体是将除草剂纳米囊的水溶液(直接制成的水溶液，或者制成的粉剂加水形成)喷洒于植物表面，并经太阳光照射，太阳光照射的时间一般≥2小时，可达到除草效果，可作为市场上有毒除草剂的替代品。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供一种太阳光敏感型除草剂纳米囊，其是按照以下制备方法制得：

将2.5μmol葫芦脲CB[8]和5μmol百草枯溶解在50mL水中，然后将2.5μmol 4-己氧基偶氮苯溶解于0.5mL乙醇溶液并逐滴加入到上述水溶液中，搅拌0.5小时并在水中透析3天，所得溶液经过孔径为0.45μm的微孔滤膜后，冻干，即得太阳光响应型除草剂纳米囊。

使用方法：按照被包裹百草枯的量，将太阳光响应型除草剂纳米囊配制成2mg/mL的水溶液并喷撒于植物表面，观察其除草效果。

实施例2

本实施例提供一种太阳光敏感型除草剂纳米囊，其是按照以下制备方法制得：

将2.5μmol CB[9]，2.5μmol百草枯和2.5μmol敌草快溶解在50mL水中，然后将2.5μmol 4-己氧基偶氮苯溶解于0.5mL乙醇溶液并逐滴加入到上述水溶液中，搅拌1小时并在水中透析3天，所得溶液经过孔径为0.45μm的微孔滤膜后，冻干，即得太阳光响应型除草剂纳米囊。

使用方法：按照被包裹百草枯的量，将太阳光响应型除草剂纳米囊配制成2mg/mL的水溶液并喷撒于植物表面，观察其除草效果。

实施例3

本实施例提供一种太阳光敏感型除草剂纳米囊，其是按照以下制备方法制得：

将2.5μmol CB[10]和5μmol百草枯溶解在50mL水中，然后将2.5μmol 4-己氧基偶氮苯溶解于0.5mL丙酮溶液并逐滴加入到上述水溶液中，搅拌2小时并在水中透析3天，所得溶液经过孔径为0.45μm的微孔滤膜后，冻干，即得太阳光响应型除草剂纳米囊。

使用方法：按照被包裹百草枯的量，将太阳光响应型除草剂纳米囊配制成2mg/mL水溶液并喷撒于植物表面，观察其除草效果。

实施例4

本实施例提供一种太阳光敏感型除草剂纳米囊，其是按照以下制备方法制得：

将2.5μmol CB[8]和2.5μmol百草枯、2.5μmol敌草快溶解在50mL水中，然后将2.5μmol 4-己氧基偶氮苯溶解于0.5mL二甲基亚砜溶液并逐滴加入到上述水溶液中，搅拌4小时并在水中透析3天，所得溶液经过孔径为0.45μm的微孔滤膜后，冻干，即得太阳光响应型除草剂纳米囊。

使用方法：按照被包裹百草枯的量，将太阳光响应型除草剂纳米囊配制成2mg/mL水溶液并喷撒于植物表面，观察其除草效果。

以下通过试验对本发明实施例的太阳光敏感型除草剂纳米囊的性能进行检测。

一、分别对实施例1的太阳光响应型除草剂纳米囊、使用后(经太阳光照射后)的太阳光响应型除草剂纳米囊进行电镜扫描，结构如图1和图2所示，其中图1为太阳光敏感型纳米囊的透射电镜图，图2为太阳光敏感型纳米囊经太阳光照射后的透射电镜图。

由图1可以看出，太阳光敏感型纳米囊为内含负载物的纳米级囊结构，由图2可以看出，太阳光敏感型纳米囊经太阳光照射后，囊结构破坏，负载物释放。

二、使用后，监测实施例1的太阳光响应型除草剂纳米囊在太阳光照射下，其中的百草枯药物的释放量变化，结果如图3所示。

由图3可以看出，经太阳光照射20分钟后，太阳光响应型除草剂纳米囊内的百草枯开始释放，随着光照时间的延长，百草枯逐渐释放，直至太阳光照射4小时，百草枯几乎完全释放。

三、使用后，观察实施例3的太阳光响应型除草剂纳米囊在太阳光照射下的除草效果，并对比对照组(未作任何处理)的除草效果和直接使用同剂量百草枯的除草效果。

结果发现，使用太阳光响应型除草剂纳米囊的除草效果于直接使用百草枯的除草效果相当，均具有较好的除草效果。

四、将实施例4的太阳光响应型除草剂纳米囊按照40mg/kg的剂量给小鼠腹腔注射，观察其安全性，并对比对照组(未作任何处理)的安全性和直接注射同剂量百草枯的安全性，结果如图4所示。

由图4可以看出，太阳光响应型除草剂纳米囊的安全性显著高于百草枯的安全性。

综上所述，本发明实施例的太阳光响应型除草剂纳米囊为新型“绿色除草剂”，对使用者安全无害、对环境友好，且具有较好的除草效果；该太阳光敏感型除草剂纳米囊的制备方法的工艺简单；本发明实施例的太阳光敏感型除草剂纳米囊的应用，将除草剂纳米囊的水溶液喷洒于植物表面，并经太阳光照射，可达到除草效果。

以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种太阳光敏感型除草剂纳米囊，其特征在于，其包括：

纳米囊，由葫芦脲、甲基紫晶、4-己氧基偶氮苯自组装形成；以及

除草剂，负载在所述纳米囊中，

其中4-己氧基偶氮苯具有以下化学式：

其中x为3；

所述葫芦脲、所述甲基紫晶和所述4-己氧基偶氮苯的摩尔比例为1～2：1～2：1～2；

所述除草剂选自百草枯、敌草快、甲草胺、乙草胺、草铵膦和草甘膦中的任意一种；以及

所述除草剂在所述除草剂纳米囊中的重量浓度为大于0且≤5％。

2.根据权利要求1所述的太阳光敏感型除草剂纳米囊，其特征在于，所述葫芦脲选自葫芦脲[8-10]。

3.根据权利要求1所述的太阳光敏感型除草剂纳米囊，其特征在于，所述葫芦脲是葫芦脲[8]。

4.一种如权利要求1-3中任一项所述的太阳光敏感型除草剂纳米囊的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：

将葫芦脲、甲基紫晶和除草剂溶解于水中；

加入4-己氧基偶氮苯的有机溶剂溶液，并搅拌，形成光敏感型两亲性复合物，在自组装形成纳米囊过程中，同时实现对所述除草剂的负载；

在水中透析除去有机溶剂。

5.根据权利要求4所述的太阳光敏感型除草剂纳米囊的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂选自乙醇、丙酮、N，N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜中的至少一种。

6.根据权利要求4所述的太阳光敏感型除草剂纳米囊的制备方法，其特征在于，所述搅拌的时间≥0.5小时。

7.根据权利要求4所述的太阳光敏感型除草剂纳米囊的制备方法，其特征在于，将透析后的溶液经过孔径为0.4～0.5μm的微孔滤膜过滤后，冻干形成粉末状的产品。

8.一种如权利要求1-3中任一项所述的太阳光敏感型除草剂纳米囊的应用，其特征在于，将所述除草剂纳米囊施加于植物表面，并经太阳光照射。

Images