CN110786335A - 一种新型纳米农药制剂及其制备方法 - Google Patents

一种新型纳米农药制剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新型纳米农药制剂及其制备方法，具体步骤如下：(1)将阿维菌素溶于有机溶剂中，制得阿维菌素‑有机溶剂溶液备用；(2)将α‑乳清蛋白溶于去离子水中，加热搅拌得到α‑乳清蛋白水溶液；(3)将步骤(2)制得的α‑乳清蛋白水溶液逐滴加入到步骤(1)制得的阿维菌素‑有机溶剂溶液，搅拌得到α‑乳清蛋白‑阿维菌素纳米粒子乳液；(4)将步骤(3)制得的α‑乳清蛋白‑阿维菌素纳米粒子乳液冷却、超声乳化，获得粒径均匀的纳米乳液；(5)去除乳液中的有机溶剂，然后冷冻干燥制得纳米农药制剂。通过本发明制备的新型纳米农药制剂载药量大，缓释能力强，避免了阿维菌素见光分解，减少农药的施用次数，实现了农药减量。

Description

一种新型纳米农药制剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及农药制剂技术领域，具体涉及一种新型纳米农药制剂及其制备方法。
背景技术
阿维菌素(Avermectin)是由日本Kitasato研究所在土样中分离的灰色链霉菌(Streptomyces avermitilis)发酵液中分离得到的十六元大环内酯化合物，具有广谱、高效、低残留的特点，常用作杀虫剂、杀菌剂、杀线剂，对鞘翅目、鳞翅目等害虫具有胃毒和触杀作用。阿维菌素作为一种神经毒剂，通过谷氨酸门控Cl-通道加强氯离子的传导性，诱导释放大量γ-氨基丁酸(GABA)，GABA对节肢动物的神经传导具有抑制作用，使靶标生物麻痹、瘫痪而死亡，此通道仅存在于昆虫和其他非脊椎动物体内，在哺乳动物种无此通道，因此阿维菌素对哺乳动物安全。在施药过程中，阿维菌素在植物表面或土壤中残留少含量低，对益虫损伤小，是一种环境友好的农药。生产中往往被加工成乳油、可湿性粉剂、水分散粒剂等剂型使用，然而，阿维菌素易光解，无论在水中、土壤中或是在叶片上阿维菌素都会迅速光解，同时阿维菌素在土壤中移动性差，属于难以淋溶的农药。传统的施药方式，施药量大，利用率低，无法对有害生物进行持续防控。因此亟需一种新的方法解决阿维菌素在施用过程中的缺陷。
通过现有方法制备的阿维菌素纳米农药对设备要求极高，需要添加填料，用到的设备很多而且工艺复杂，很难实现工业化。因此急需一种工艺方法简单、无需填料、需要设备少且无需特殊设备的阿维菌素纳米农药。
发明内容
针对上述现有技术，本发明的目的是提供一种新型纳米农药制剂及其制备方法。通过本发明制备的纳米农药制剂载药量大、缓释能力强，避免了阿维菌素见光分解，减少农药的施用次数，实现了农药减量。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一方面，提供一种新型纳米农药制剂的制备方法，具体步骤如下：
(1)将阿维菌素溶于有机溶剂中，制得阿维菌素-有机溶剂溶液备用，其中阿维菌素浓度为0.001-5mg/mL；
(2)将α-乳清蛋白溶于去离子水中，加热搅拌得到α-乳清蛋白水溶液，其中α-乳清蛋白浓度为0.001-5mg/mL；
(3)将步骤(2)制得的α-乳清蛋白水溶液逐滴加入到步骤(1)制得的阿维菌素-有机溶剂溶液，搅拌得到α-乳清蛋白-阿维菌素纳米粒子乳液，其中α-乳清蛋白水溶液与阿维菌素-有机溶剂溶液的体积比为1:50-1:5；
(4)将步骤(3)制得的α-乳清蛋白-阿维菌素纳米粒子乳液冷却、超声乳化，获得粒径均匀的纳米乳液；
(5)旋蒸去除乳液中的有机溶剂，然后冷冻干燥制得纳米农药制剂。
优选的，所述有机溶剂为异丙醇、丙酮和环己烷中的任一种。
优选的，所述有机溶剂为异丙醇。
优选的，步骤(2)中，加热搅拌是在水浴加热50℃的条件下搅拌10min。
优选的，步骤(3)中，搅拌条件在400-1000rpm下磁力搅拌10-30min。
优选的，步骤(4)中，冷却是-20℃下冷却10-30min，超声乳化1-2min。
优选的，步骤(4)中，得到的纳米乳液的粒径为40-120nm。粒子分散性能好。
本发明的第二方面，提供利用上述方法制备的新型纳米农药制剂。
本发明的有益效果：
(1)本发明制备方法简单，无需填料，无需特殊设备，工艺简单，载体材料无毒，α-乳清蛋白本身生物相容性高、环境友好、无毒、可生物降解等优点，药物载入其中，大大提高了药物的利用率。
(2)本发明制备的纳米农药制剂载药量大，其粒子稳定、均匀，缓释能力强，对包裹其中的阿维菌素有防止光分解的能力，减少了药剂的施用次数，实现农药减量。
(3)制备的纳米农药粉剂对设备要求低，制备成本低，施用前用水分散，无需添加有机溶剂，安全，高效，应用前景广。
附图说明
图1为本发明制备的新型农药α-乳清蛋白-阿维菌素纳米粒子的透射电镜形貌，图中右下角的标尺为1um。
图2为本发明制备的新型农药α-乳清蛋白-阿维菌素纳米粒子的透射电镜形貌,图中右下角的标尺为100nm。
图3为本发明制备的新型农药α-乳清蛋白-阿维菌素纳米粒子的粒径分析图。
图4为本发明制备的新型农药α-乳清蛋白-阿维菌素纳米粒子不同制备条件下的载药量。
图5为本发明制备的新型农药α-乳清蛋白-阿维菌素纳米粒子与商品化的阿维菌素乳油的释放曲线。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
正如背景技术部分所介绍的，阿维菌素易光解，无论在水中、土壤中或是在叶片上阿维菌素都会迅速光解，同时阿维菌素在土壤中移动性差，属于难以淋溶的农药；传统的施药方式，施药量大，利用率低，无法对有害生物进行持续防控。基于此，本发明提供了一种新型纳米农药制剂，通过将阿维菌素溶于异丙醇中，将α-乳清蛋白作为载体材料滴加至阿维菌素-异丙醇溶液中，经冷却、超声乳化后制得的纳米农药制剂，其粒子稳定、均匀，缓释效果好，对包裹其中的阿维菌素有防治光分解的能力，减少了药剂的施用次数，实现农药减量。
本发明制备的纳米粒子是通过蛋白质的自组装特性制备的，蛋白质水溶液缓慢滴入油相中会发生团聚形成纳米球，而阿维菌素在油相中，在蛋白发生自组装的过程中会将其包裹在内部，过多的有机溶剂旋蒸回收，重复使用，去除有机溶剂后纳米粒子便处于少量的水相中，再经冷冻干燥得到纳米粒子粉末，施用前将纳米粒子分散到水中。
α-乳清蛋白由于安全无毒、生物相容性高、可生物降解、无免疫反应的特点被广泛以用于载体材料的开发，利用α-乳清蛋白自组装包埋农药构建一种新型纳米农药制剂可以有效预防阿维菌素的快速光解，提高药物水溶性以及在土壤中的移动能力，具有很好的缓释能力，较小的纳米尺寸更易被靶标生物吞食吸收，更好的发挥触杀和胃毒的作用，具有广阔的大田施用前景。
蛋白的种类以及有机溶剂的种类，能够影响所制备纳米农药的产率、载药量和缓释效果，经考察，通过α-乳清蛋白和异丙醇进行搭配使用，使制备的纳米农药产率高、载药量大和缓释效果好。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。
本发明实施例中所用的试验材料均为本领域常规的市售原料，均可通过商业渠道购买得到。
实施例1：制备新型纳米农药制剂
(1)取0.005g的阿维菌素，溶于10mL异丙醇，制得阿维菌素-异丙醇溶液备用；
(2)取1.0mg的α-乳清蛋白溶于2mL去离子水中，50℃水浴搅拌10min，获得α-乳清蛋白水溶液；
(3)将α-乳清蛋白水溶液逐滴加入到阿维菌素-异丙醇溶液中，其中α-乳清蛋白水溶液与阿维菌素-异丙醇溶液的体积比为1:50，400rpm下磁力搅拌10min，得到α-乳清蛋白-阿维菌素纳米粒子乳液，然后将乳液置于-20℃冷却10min，取出乳液，超声乳化1min，获得粒径均匀的纳米乳液；
(4)旋蒸去除乳液中的异丙醇，获得纳米粒子水溶液，冷冻干燥获得新型纳米农药制剂，产率为91％，粒径为40nm，载药量为52.9％。
其中，
Figure BDA0002247958780000041
包埋进纳米粒子中的阿维菌素的质量通过紫外分光光度计测量，然后利用标准曲线计算出浓度，再乘以溶液体积，换算出质量。
α-乳清蛋白-阿维菌素纳米粒子产率＝(α-乳清蛋白-阿维菌素纳米粒子的实际产量/α-乳清蛋白-阿维菌素纳米粒子的理论计算产量)×100％
实施例2：制备新型纳米农药制剂
(1)取0.04g的阿维菌素，溶于15mL异丙醇，制得阿维菌素-异丙醇溶液备用；
(2)取1.0mg的α-乳清蛋白溶于2mL去离子水中，50℃水浴搅拌10min，获得α-乳清蛋白水溶液；
(3)将α-乳清蛋白水溶液逐滴加入到阿维菌素-异丙醇溶液中，其中α-乳清蛋白水溶液与阿维菌素-异丙醇溶液的体积比为1:5，900rpm下磁力搅拌20min，得到α-乳清蛋白-阿维菌素纳米粒子乳液，然后将乳液置于-20℃冷却10min，取出乳液，超声乳化2min，获得粒径均匀的纳米乳液；
(4)旋蒸去除乳液中的异丙醇，获得纳米粒子水溶液，冷冻干燥获得新型纳米农药制剂，产率为88％，粒径为60nm，载药量为60.2％。
实施例3：制备新型纳米农药制剂
(1)取0.04g的阿维菌素，溶于15mL异丙醇，制得阿维菌素-异丙醇溶液备用；
(2)取5.0mg的α-乳清蛋白溶于5mL去离子水中，50℃水浴搅拌10min，获得α-乳清蛋白水溶液；
(3)将α-乳清蛋白水溶液逐滴加入到阿维菌素-异丙醇溶液中，其中α-乳清蛋白水溶液与阿维菌素-异丙醇溶液的体积比为1:25，1000rpm下磁力搅拌30min，得到α-乳清蛋白-阿维菌素纳米粒子乳液，然后将乳液置于-20℃冷却30min，取出乳液，超声乳化2min，获得粒径均匀的纳米乳液；
(4)旋蒸去除乳液中的异丙醇，获得纳米粒子水溶液，冷冻干燥获得新型纳米农药制剂，产率为90％，粒径为70nm，载药量为65.3％。
对比例：制备新型纳米农药制剂
(1)取0.04g的阿维菌素，溶于15mL乙腈，制得阿维菌素-乙腈溶液备用；
(2)取5.0mg的牛血清白蛋白溶于5mL去离子水中，50℃水浴搅拌10min，获得牛血清白蛋白水溶液；
(3)将牛血清白蛋白水溶液逐滴加入到阿维菌素-乙腈溶液中，其中牛血清白蛋白水溶液与阿维菌素-乙腈溶液的体积比为1:25，1000rpm下磁力搅拌30min，得到牛血清白蛋白-阿维菌素纳米粒子乳液，然后将乳液置于-20℃冷却30min，取出乳液，超声乳化2min，获得粒径均匀的纳米乳液；
(4)旋蒸去除乳液中的乙腈，获得纳米粒子水溶液，冷冻干燥获得新型纳米农药制剂，产率为73％，粒径为110nm，载药量为50.7％。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种新型纳米农药制剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将阿维菌素溶于有机溶剂中，制得阿维菌素-有机溶剂溶液，其中阿维菌素浓度为0.001-5mg/mL；
(2)将α-乳清蛋白溶于去离子水中，加热搅拌得到α-乳清蛋白水溶液，其中α-乳清蛋白浓度为0.001-5mg/mL；
(3)将步骤(2)制得的α-乳清蛋白水溶液逐滴加入到步骤(1)制得的阿维菌素-有机溶剂溶液，搅拌得到α-乳清蛋白-阿维菌素纳米粒子乳液，其中α-乳清蛋白水溶液与阿维菌素-有机溶剂溶液的体积比为1:50-1:5；
(4)将步骤(3)制得的α-乳清蛋白-阿维菌素纳米粒子乳液冷却、超声乳化，获得粒径均匀的纳米乳液；
(5)旋蒸去除乳液中的有机溶剂，然后冷冻干燥制得纳米农药制剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述有机溶剂为异丙醇、丙酮和环己烷中的任一种。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述有机溶剂为异丙醇。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)中，加热搅拌是在水浴加热50℃的条件下搅拌10min。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(3)中，搅拌条件在400-1000rpm下磁力搅拌10-30min。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(4)中，冷却是-20℃下冷却10-30min。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(4)中，超声乳化1-2min。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(4)中，得到的纳米乳液的粒径为40-120nm。
9.利用权利要求1-8任一项所述方法制备的新型纳米农药制剂。
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