CN115530163B - 一种酶响应纳米农药及制备方法与应用 - Google Patents

一种酶响应纳米农药及制备方法与应用 Download PDF

Info

Publication number
CN115530163B
CN115530163B CN202211160312.XA CN202211160312A CN115530163B CN 115530163 B CN115530163 B CN 115530163B CN 202211160312 A CN202211160312 A CN 202211160312A CN 115530163 B CN115530163 B CN 115530163B
Authority
CN
China
Prior art keywords
nano
pesticide
lignin
water
reaction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202211160312.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN115530163A (zh
Inventor
贾金亮
赵宁
徐汉虹
朱丽
何亮亨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
South China Agricultural University
Original Assignee
South China Agricultural University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South China Agricultural University filed Critical South China Agricultural University
Priority to CN202211160312.XA priority Critical patent/CN115530163B/zh
Publication of CN115530163A publication Critical patent/CN115530163A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115530163B publication Critical patent/CN115530163B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N25/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators, characterised by their forms, or by their non-active ingredients or by their methods of application, e.g. seed treatment or sequential application; Substances for reducing the noxious effect of the active ingredients to organisms other than pests
    • A01N25/08—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators, characterised by their forms, or by their non-active ingredients or by their methods of application, e.g. seed treatment or sequential application; Substances for reducing the noxious effect of the active ingredients to organisms other than pests containing solids as carriers or diluents
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N43/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds
    • A01N43/34—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds having rings with one nitrogen atom as the only ring hetero atom
    • A01N43/36—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds having rings with one nitrogen atom as the only ring hetero atom five-membered rings
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N43/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds
    • A01N43/48—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds having rings with two nitrogen atoms as the only ring hetero atoms
    • A01N43/50—1,3-Diazoles; Hydrogenated 1,3-diazoles
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N43/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds
    • A01N43/48—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds having rings with two nitrogen atoms as the only ring hetero atoms
    • A01N43/56—1,2-Diazoles; Hydrogenated 1,2-diazoles
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N43/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds
    • A01N43/64—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds having rings with three nitrogen atoms as the only ring hetero atoms
    • A01N43/647—Triazoles; Hydrogenated triazoles
    • A01N43/653—1,2,4-Triazoles; Hydrogenated 1,2,4-triazoles
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N43/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds
    • A01N43/72—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds having rings with nitrogen atoms and oxygen or sulfur atoms as ring hetero atoms
    • A01N43/80—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds having rings with nitrogen atoms and oxygen or sulfur atoms as ring hetero atoms five-membered rings with one nitrogen atom and either one oxygen atom or one sulfur atom in positions 1,2
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N43/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds
    • A01N43/90—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds having two or more relevant hetero rings, condensed among themselves or with a common carbocyclic ring system
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N47/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing organic compounds containing a carbon atom not being member of a ring and having no bond to a carbon or hydrogen atom, e.g. derivatives of carbonic acid
    • A01N47/02—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing organic compounds containing a carbon atom not being member of a ring and having no bond to a carbon or hydrogen atom, e.g. derivatives of carbonic acid the carbon atom having no bond to a nitrogen atom
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N47/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing organic compounds containing a carbon atom not being member of a ring and having no bond to a carbon or hydrogen atom, e.g. derivatives of carbonic acid
    • A01N47/08—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing organic compounds containing a carbon atom not being member of a ring and having no bond to a carbon or hydrogen atom, e.g. derivatives of carbonic acid the carbon atom having one or more single bonds to nitrogen atoms
    • A01N47/10—Carbamic acid derivatives, i.e. containing the group —O—CO—N<; Thio analogues thereof
    • A01N47/18—Carbamic acid derivatives, i.e. containing the group —O—CO—N<; Thio analogues thereof containing a —O—CO—N< group, or a thio analogue thereof, directly attached to a heterocyclic or cycloaliphatic ring
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N47/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing organic compounds containing a carbon atom not being member of a ring and having no bond to a carbon or hydrogen atom, e.g. derivatives of carbonic acid
    • A01N47/40—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing organic compounds containing a carbon atom not being member of a ring and having no bond to a carbon or hydrogen atom, e.g. derivatives of carbonic acid the carbon atom having a double or triple bond to nitrogen, e.g. cyanates, cyanamides
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N51/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing organic compounds having the sequences of atoms O—N—S, X—O—S, N—N—S, O—N—N or O-halogen, regardless of the number of bonds each atom has and with no atom of these sequences forming part of a heterocyclic ring
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01P—BIOCIDAL, PEST REPELLANT, PEST ATTRACTANT OR PLANT GROWTH REGULATORY ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR PREPARATIONS
    • A01P1/00—Disinfectants; Antimicrobial compounds or mixtures thereof
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01P—BIOCIDAL, PEST REPELLANT, PEST ATTRACTANT OR PLANT GROWTH REGULATORY ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR PREPARATIONS
    • A01P3/00—Fungicides
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01P—BIOCIDAL, PEST REPELLANT, PEST ATTRACTANT OR PLANT GROWTH REGULATORY ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR PREPARATIONS
    • A01P5/00—Nematocides
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/30—Against vector-borne diseases, e.g. mosquito-borne, fly-borne, tick-borne or waterborne diseases whose impact is exacerbated by climate change

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Pest Control & Pesticides (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Agronomy & Crop Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种酶响应纳米农药及制备方法与应用，涉及农业病虫害防治技术领域。包括(1)制备阳离子酶解木质素；(2)制备纳米载体；(3)制备纳米农药。本发明利用线虫取食作物根部分泌的酶可分解木质素这一特点，开发一种酶响应纳米农药，将线虫取食分泌酶视为纳米载体响应开关，在内外环境作用下控释活性成分释放速率和释放量，实现线虫取食过程中按需释放活性成分，提高农药利用率，降低杀线剂使用量。

Description

一种酶响应纳米农药及制备方法与应用
技术领域
本发明涉及农业病虫害防治技术领域，更具体的说是涉及一种酶响应纳米农药及制备方法与应用。
背景技术
植物寄生线虫是危害农业生产病害的主要病原物之一，种类繁多，分布广泛，具有隐蔽性好、传播性强、致病性高等特点，种群增长快，防治难度大。其中根结线虫侵染植株根部时会分泌纤维素酶、吲哚乙酸等细胞水解酶来降解破坏植物细胞壁，使寄主细胞膨大，从而在作物根部形成瘤状根结，影响根系吸收水分及养分的能力，导致植物生长不良，甚至过早死亡。全球每年因其造成的损失高达1570亿美元。在我国发现的根结线虫品种多达58种，超过27个省份出现了线虫的危害。虽然在植物病害防控方面形成了以化学农药为主，栽培措施调控，物理防治、生物防治为辅的防控体系，但绝大多部分农药无法到达靶标生物，在土壤中流动性差且易被自然环境中空气、温度等因素降解，致活性下降，造成农药的大量施用，增加了环境污染和人类健康的危险。
纳米农药为保障粮食安全和保护生态环境提供了创新技术。已有数据表明，与传统农药相比，纳米农药有效利用率提高了31.5％，在土壤中的淋溶性减少了22.1％，明显延长了活性成分的持效期。纳米农药的研究备受关注，2019年IUPAC将纳米农药列为“未来改变世界的十大化学新兴技术”之首。近几年，纳米囊、纳米乳液等新剂型占比逐年增加，但绝大多数纳米农药没有专一控释特性，且尚无针对线虫防治设计的酶响应纳米农药。如公开号为CN110786335A专利申请公开一种新型纳米农药制剂及其制备方法，能够有效避免阿维菌素见光易分解的问题，但缺少响应释放性能，不能根据病虫害危害特征按需释放活性成分。
因此，提供一种酶响应纳米农药是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种酶响应纳米农药及制备方法与应用。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种酶响应纳米农药的制备方法，包括以下步骤：
(1)将酶解木质素分散在水中，加入氢氧化钠溶液调节pH，在恒温水浴下加入2,3-环氧丙基三甲基氯化铵反应，反应结束后用硫酸调节pH，透析，离心冷冻干燥，得到阳离子酶解木质素；
(2)将步骤(1)得到的阳离子酶解木质素与酶解木质素加入到有机溶剂中，超声处理，并向其滴加水，反应结束后冷冻干燥，获得纳米载体；
(3)将步骤(2)得到的纳米载体与农药分散在有机溶剂中，超声处理，得到油相溶液，将油相逐滴加入水中，避光反应，结束后离心清洗，冷冻干燥，获得纳米农药。
进一步的，步骤(1)中所述酶解木质素与水的比例为重量(g)：体积(mL)＝1：20；所述酶解木质素与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵的质量比为1：1-5。
进一步的，所述步骤(1)中恒温水浴温度为60-85℃，pH为7-13，透析时间为2-5天。
进一步的，步骤(2)所述酶解木质素与所述有机溶剂的比例为重量(g)：体积(mL)＝1：20；所述阳离子酶解木质素与酶解木质素的质量比为1-5：10；所述有机溶剂与水的体积比为1：5-10；所述超声处理的条件为功率100-400W，时间5-30min；
反应温度为20-50℃，时间为1-5h。
进一步的，步骤(3)所述纳米载体与农药质量比为1：(1-5)；所述有机溶剂与水的体积比为1：5-10；所述超声处理的条件为功率100-400W，时间5-30min；
反应温度为20-50℃，时间为1-5h。。
进一步的，步骤(3)所述农药包括：阿维菌素、甲维盐、康宽、噻虫胺、噻虫嗪、噻虫啉、呋虫胺、氟虫腈，杀菌剂氟环唑、多菌灵、戊菌唑、戊唑醇、恶菌灵、氰霜唑。
酶解木质素本身带负电，使用缩水甘油三甲基氯化铵将其使用进行阳离子改性。改性后酶解木质素与阳离子酶解木质素正负点交联易形成纳米载体，并能够成功负载杀线剂阿维菌素：
阳离子木质素合成方程式如下：
一种酶响应纳米农药，所述纳米农药的颗粒的有效粒径在80-800nm范围内。
一种酶响应纳米农药在防治农业病虫害中的应用。
进一步的，所述植物病虫害包括：根结线虫、松材线虫、小菜蛾、水稻螟虫、蚜虫、介壳虫、红蜘蛛、木虱、甜菜夜蛾。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明有益效果为：
本发明利用线虫取食作物根部分泌的酶可分解木质素这一特点，开发一种酶响应纳米农药，将线虫取食分泌酶视为纳米载体响应开关，在内外环境作用下控释活性成分释放速率和释放量，实现线虫取食过程中按需释放活性成分，提高农药利用率，降低杀线剂使用量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明实施例1中所合成样品的红外谱图；
图2附图为本发明实施例1中所合成样品的DTG曲线；
图3附图为本发明实施例1中所合成阿维菌素纳米农药的透射电镜图；
图4附图为本发明实施例1中所合成阿维菌素纳米农药的扫描电镜图；
图5附图为本发明实施例1中所合成阿维菌素纳米农药的粒径分布图；
图6附图为本发明实施例1中所合成阿维菌素纳米农药的响应释放图；
图7附图为本发明对比例1中酶解木质素纳米农药响应释放图；
图8附图为本发明对比例2中阳离子酶解木质素纳米农药响应释放图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
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。
下述实施例中所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径可购得。
实施例1
本实施例提供一种阿维菌素纳米农药，其制备方法如下：
称取1g酶解木质素分散在20mL水中，加入0.5M氢氧化钠溶液调节pH至12.5，在70℃下加入2g 2,3-环氧丙基三甲基氯化铵反应1h，反应结束后用硫酸调节pH至7，透析三天，在高速离心机中以10000r/min转速下离心10min，冷冻干燥，得到阳离子酶解木质素；
称取0.1g阳离子酶解木质素与1g木质素加入到20mL乙醇溶液中，超声处理，并向其滴加50mL水，反应1h，在高速离心机中以10000r/min转速下离心10min，清洗三次，冷冻干燥，获得纳米载体；
称取0.3g纳米载体与0.15g阿维菌素分散在30mL乙醇中，超声处理5min，得到油相溶液，将油相逐滴加入到300mL水中，避光反应1h，在高速离心机中以10000r/min转速下离心10min，清洗三次，冷冻干燥，获得阿维菌素纳米农药。
实施例2
本实施例提供一种阿维菌素纳米农药，其制备方法如下：
称取1g酶解木质素分散在20mL水中，加入0.5M氢氧化钠溶液调节pH至12.5，在70℃下加入3g 2,3-环氧丙基三甲基氯化铵反应1h，反应结束后用硫酸调节pH至7，透析两天，在高速离心机中以10000r/min转速下离心10min，冷冻干燥，得到阳离子酶解木质素；
称取0.1g阳离子酶解木质素与1g木质素加入到20mL乙醇溶液中，超声处理，并向其滴加50mL水，反应1h，在高速离心机中以10000r/min转速下离心10min，清洗三次，冷冻干燥，获得纳米载体；
称取0.3g纳米载体与0.15g阿维菌素分散在30mL乙醇中，超声处理5min，得到油相溶液，将油相逐滴加入到300mL水中，避光反应1h，在高速离心机中以10000r/min转速下离心10min，清洗三次，冷冻干燥，获得阿维菌素纳米农药。
实施例3
本实施例提供一种阿维菌素纳米农药，其制备方法如下：
称取1g酶解木质素分散在20mL水中，加入0.5M氢氧化钠溶液调节pH至12.5，在70℃下加入2g 2,3-环氧丙基三甲基氯化铵反应1h，反应结束后用硫酸调节pH至7，透析三天，在高速离心机中以10000r/min转速下离心10min，冷冻干燥，得到阳离子酶解木质素；
称取0.2g阳离子酶解木质素与1g木质素加入到20mL乙醇溶液中，超声处理，并向其滴加100mL水，反应1h，在高速离心机中以10000r/min转速下离心10min，清洗三次，冷冻干燥，获得纳米载体；
称取0.3g纳米载体与0.15g阿维菌素分散在30mL乙醇中，超声处理5min，得到油相溶液，将油相逐滴加入到300mL水中，避光反应1h，在高速离心机中以10000r/min转速下离心10min，清洗三次，冷冻干燥，获得阿维菌素纳米农药。
实施例4
本实施例提供一种阿维菌素纳米农药，其制备方法如下：
称取1g酶解木质素分散在20mL水中，加入0.5M氢氧化钠溶液调节pH至12.5，在70℃下加入2g 2,3-环氧丙基三甲基氯化铵反应1h，反应结束后用硫酸调节pH至7，透析三天，在高速离心机中以10000r/min转速下离心10min，冷冻干燥，得到阳离子酶解木质素；
称取0.1g阳离子酶解木质素与1g木质素加入到20mL乙醇溶液中，超声处理，并向其滴加50mL水，反应1h，在高速离心机中以10000r/min转速下离心10min，清洗三次，冷冻干燥，获得纳米载体；
称取0.3g纳米载体与0.3g阿维菌素分散在30mL乙醇中，超声处理5min，得到油相溶液，将油相逐滴加入到200mL水中，避光反应1h，在高速离心机中以10000r/min转速下离心10min，清洗三次，冷冻干燥，获得阿维菌素纳米农药。
实施例5
本实施例提供一种甲维盐纳米农药，其制备方法如下：
称取1g酶解木质素分散在20mL水中，加入0.5M氢氧化钠溶液调节pH至12.5，在70℃下加入2g 2,3-环氧丙基三甲基氯化铵反应1h，反应结束后用硫酸调节pH至7，透析三天，在高速离心机中以10000r/min转速下离心10min，冷冻干燥，得到阳离子酶解木质素；
称取0.1g阳离子酶解木质素与1g木质素加入到20mL乙醇溶液中，超声处理，并向其滴加50mL水，反应1h，在高速离心机中以10000r/min转速下离心10min，清洗三次，冷冻干燥，获得纳米载体；
称取0.3g纳米载体与0.15g甲维盐分散在30mL乙醇中，超声处理5min，得到油相溶液，将油相逐滴加入到300mL水中，避光反应1h，在高速离心机中以10000r/min转速下离心10min，清洗三次，冷冻干燥，获得甲维盐纳米农药。
实施例6
本实施例提供一种咯菌腈纳米农药，其制备方法如下：
称取1g酶解木质素分散在20mL水中，加入0.5M氢氧化钠溶液调节pH至12.5，在70℃下加入2g 2,3-环氧丙基三甲基氯化铵反应1h，反应结束后用硫酸调节pH至7，透析三天，在高速离心机中以10000r/min转速下离心10min，冷冻干燥，得到阳离子酶解木质素；
称取0.1g阳离子酶解木质素与1g木质素加入到20mL乙醇溶液中，超声处理，并向其滴加50mL水，反应1h，在高速离心机中以10000r/min转速下离心10min，清洗三次，冷冻干燥，获得纳米载体；
称取0.3g纳米载体与0.15g咯菌腈分散在30mL乙醇中，超声处理5min，得到油相溶液，将油相逐滴加入到300mL水中，避光反应1h，在高速离心机中以10000r/min转速下离心10min，清洗三次，冷冻干燥，获得咯菌腈纳米农药。
对比例1(酶解木质素载药实验)
称取0.3g酶解木质素与0.15g阿维菌素分散在30mL乙醇中，超声处理5min，得到油相溶液，将油相逐滴加入到300mL水中，避光反应1h，在高速离心机中以10000r/min转速下离心10min，清洗三次，冷冻干燥，获得酶解木质素纳米农药。
对比例2(阳离子酶解木质素载药实验)
称取1g酶解木质素分散在20mL水中，加入0.5M氢氧化钠溶液调节pH至12.5，在70℃下加入2g 2,3-环氧丙基三甲基氯化铵反应1h，反应结束后用硫酸调节pH至7，透析三天，在高速离心机中以10000r/min转速下离心10min，冷冻干燥，得到阳离子酶解木质素；
称取0.3g阳离子酶解木质素与0.15g阿维菌素分散在30mL乙醇中，超声处理5min，得到油相溶液，将油相逐滴加入到300mL水中，避光反应1h，在高速离心机中以10000r/min转速下离心10min，清洗三次，冷冻干燥，获得阳离子酶解木质素载药纳米农药。
载药率测定实验：
分别称取实施例1、对比例1-2所制备的10mg样品，分散在4mL乙醇中，超声提取阿维菌素2h。期间保持超声仪内水的流动。超声结束后，10000rpm离心10min，取上清液过0.22μm滤膜，液相测定含量。同时制备阿维菌素标曲。
结果表明：实施例1的载药率为10.73％；对比例1的载药率为6.87％；对比例2的载药率为2.39％。
测量实施例1制备的阳离子酶解木质素与酶解木质素的电势：
结果得酶解木质素未改性前电势为-26.3mV，改性后电势为11.5mV；
对实施例制备的阿维菌素纳米农药测试：
将实施例1中所制备的纳米载体、阿维菌素纳米农药和阿维菌素分别使用溴化钾压片，得到红外光谱如图1所示，由图1可以看出，在AVM中，1735cm-1和1658cm-1处的明显峰属于16元环大环内酯中的C＝O伸缩振动和共轭二烯中的C＝C伸缩振动。当纳米载体加载AVM时，在1735cm-1和1643cm-1处再次出现类似的吸收带。两个峰的红移是木质素与AVM之间形成氢键的结果，说明阿维菌素的成功负载。
图2为实施例1所制得的阿维菌素纳米农药的DTG曲线，从图中可以看出，阿维菌素纳米农药的热稳定性好，结构稳定。
图3为实施例1中所制得的阿维菌素纳米农药在的透射电镜图，从图中可以看出，阿维菌素纳米农药粒径在200-500nm，均有分散，中心颜色明显加深，可见阿维菌素被包裹在其中。
图4为实施例1中所制得的阿维菌素纳米农药的扫描电镜图；从图中可以看出阿维菌素纳米农药呈稳定的球形结构，没有发生明显聚集。
图5为实施例1中所制得的阿维菌素纳米农药的粒径分布图；可以看出所制备的阿维菌素纳米农药粒径在200-500nm之间，且300nm附近居多，无微米级颗粒。
测定实施例1制备的阿维菌素纳米农药在防治根结线虫方面功效：
为了使药与线虫充分均匀地接触，选择在溶液中观察药剂对根结线虫的死亡情况。准确称取1mg阿维菌素原药溶于1mL无水乙醇中配置成1000μg/mL的溶液，称取同等阿维菌素含量的实施例1中的阿维菌素纳米农药分散到1mL无水乙醇中，分别用去离子水稀释成阿维菌素浓度为6.00μg/mL、2.00μg/mL、1.80μg/mL、1.40μg/mL、1.20μg/mL，移取80μL分别加入到每个孔板中，每个孔板中大约含有30±5头根结线虫的20μL溶液，实际浓度为4.80μg/mL、1.60μg/mL、1.44μg/mL、1.12μg/mL、0.96μg/mL。去离子水与1μg/mL的实施例1中的纳米农药作为对照。12h后观察根结线虫的死亡情况。
实验结果如表1所示：
表1实施例1制得的阿维菌素纳米农药对根结线虫的12h杀虫活性
结果表明在等药量的情况下，阿维菌素纳米农药在根结线虫生物实验中的防治效果明显优于阿维菌素原药，其中在1.60μg/mL时，阿维菌素纳米农药的杀虫活性达到了95％以上，是阿维菌素原药的1.41倍，且纳米载体对照组无死亡。
测定实施例1、对比例1-2制备的纳米农药在酶响应条件下的缓释情况：
将实验分为加酶组与不加酶组，其中加酶组额外添加纤维素酶20mg、果胶酶20mg，模拟线虫啃食根部时分泌的酶环境。(线虫取食作物根部时分泌的酶有细胞壁分解酶、纤维素酶、果胶酶等。)
具体地，取97mL，50％乙醇释放介质到200mL的棕色反应瓶中，精准称取含5mg待测纳米农药，转移至处理过的分子截留量为3500Da的透析袋中，加入3mL的释放介质，在室温下置于磁力搅拌器搅拌。每隔一定时间与反应瓶中取出1mL的透析液，并补充等体积的新鲜释放介质，采用高效液相色谱法在245nm波长下检测，得出AVM的含量，计算累积释放量。
图6为本实施例1所制得的阿维菌素纳米农药在有酶与无酶条件下的释放曲线，从图中可以看出，在有酶存在时，阿维菌素纳米农药表现出快速释放过程，在56h时阿维菌素达到完全释放，释放速率比无酶条件下快了33.33％。
图7为对比例1所制备的酶解木质素纳米农药在有酶与无酶条件下的释放曲线，从图中可以看出，在不同条件下阿维菌素的累积释放率差别不大，酶解木质素纳米农药无明显的酶响应性能。
图8为对比例2所制备的阳离子酶解木质素纳米农药在有酶与无酶条件下的释放曲线，从图中可以看出，在27h时，加酶后的阿维菌素达到完全释放，相比于无酶条件下提高了1.5倍。
综上可知，酶解木质素纳米农药地酶缓释能力差，阳离子酶解木质素纳米农药酶缓释效果显著，两者结合可以提高载药率和酶响应能力。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种酶响应纳米农药的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将酶解木质素分散在水中，加入氢氧化钠溶液调节pH，在恒温水浴下加入2,3-环氧丙基三甲基氯化铵反应，反应结束后用硫酸调节pH，透析，离心冷冻干燥，得到阳离子酶解木质素；
步骤(1)中所述酶解木质素与水的比例为重量：体积＝1g：20mL；所述酶解木质素与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵的质量比为1：1-5；所述恒温水浴温度为60-85℃，pH为7-13，透析时间为2-5天；
(2)将步骤(1)得到的阳离子酶解木质素与酶解木质素加入到有机溶剂中，超声处理，并向其滴加水，反应结束后冷冻干燥，获得纳米载体；
步骤(2)中所述酶解木质素与所述有机溶剂的比例为重量：体积＝1g：20mL；所述阳离子酶解木质素与酶解木质素的质量比为1-5：10；所述有机溶剂与水的体积比为1：5-10；所述超声处理的条件为功率100-400W，时间5-30min；反应温度为20-50℃，时间为1-5h；
(3)将步骤(2)得到的纳米载体与农药分散在有机溶剂中，超声处理，得到油相溶液，将油相逐滴加入水中，避光反应，结束后离心清洗，冷冻干燥，获得纳米农药；步骤(3)中所述纳米载体与农药质量比为1：1-5；所述有机溶剂与水的体积比为1：5-10；所述超声处理的条件为功率100-400W，时间5-30min；反应温度为20-50℃，时间为1-5h；
所述农药为阿维菌素。
2.权利要求1的制备方法所制备的纳米农药，其特征在于，所述纳米农药的颗粒的有效粒径在80-800nm范围内。
3.权利要求2所述的纳米农药在防治农业病虫害中的应用。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述农业病虫害包括：根结线虫、松材线虫、小菜蛾、水稻螟虫、蚜虫、介壳虫、红蜘蛛、木虱、甜菜夜蛾。
CN202211160312.XA 2022-09-22 2022-09-22 一种酶响应纳米农药及制备方法与应用 Active CN115530163B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211160312.XA CN115530163B (zh) 2022-09-22 2022-09-22 一种酶响应纳米农药及制备方法与应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211160312.XA CN115530163B (zh) 2022-09-22 2022-09-22 一种酶响应纳米农药及制备方法与应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115530163A CN115530163A (zh) 2022-12-30
CN115530163B true CN115530163B (zh) 2023-08-08

Family

ID=84728855

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211160312.XA Active CN115530163B (zh) 2022-09-22 2022-09-22 一种酶响应纳米农药及制备方法与应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115530163B (zh)

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5994266A (en) * 1995-10-25 1999-11-30 Abott Laboratories Ultra violet radiation lignin protected pesticidal compositions
US6455762B1 (en) * 1997-11-12 2002-09-24 Board Of Control Of Michigan Technological University Methods of modifying lignin in plants by transformation with a 4-coumarate coenzyme a ligase nucleic acid
CN102484992A (zh) * 2010-12-02 2012-06-06 华南农业大学 印楝素和茶皂素的增效农药组合物
BR102012026981A2 (pt) * 2012-10-22 2014-12-02 Unicamp Composição para modificação química da madeira de eucaliptos, método de aplicação e seus usos
JP2015129117A (ja) * 2013-12-04 2015-07-16 国立研究開発法人理化学研究所 植物細胞壁肥厚促進剤及び植物細胞壁分解促進剤
CN106818728A (zh) * 2017-01-19 2017-06-13 华南理工大学 一种利用自组装木质素基材料制备的载农药微球悬浮剂及方法
CN107251896A (zh) * 2017-07-18 2017-10-17 华中农业大学 一种酶响应性杀虫缓释剂及其制备方法
CN109068654A (zh) * 2016-02-05 2018-12-21 马克斯-普朗克科学促进学会 作为农业药物载体的木质素生物材料
CN109293943A (zh) * 2018-10-16 2019-02-01 长江师范学院 一种从胭脂萝卜废渣中提取木质素的方法及其应用
CN110692630A (zh) * 2019-09-23 2020-01-17 南京高正农用化工有限公司 一种漂浮大粒剂用漂浮载体及其制备方法
CN110946133A (zh) * 2020-02-17 2020-04-03 广西田园生化股份有限公司 一种以木质素为包裹基质的纳米抗光解控释农药及其制备方法
CN111543427A (zh) * 2020-05-12 2020-08-18 四川农业大学 一种酶响应型控释杀虫剂及其悬浮剂和制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7771749B2 (en) * 2001-07-11 2010-08-10 Monsanto Technology Llc Lignin-based microparticles for the controlled release of agricultural actives

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5994266A (en) * 1995-10-25 1999-11-30 Abott Laboratories Ultra violet radiation lignin protected pesticidal compositions
US6455762B1 (en) * 1997-11-12 2002-09-24 Board Of Control Of Michigan Technological University Methods of modifying lignin in plants by transformation with a 4-coumarate coenzyme a ligase nucleic acid
CN102484992A (zh) * 2010-12-02 2012-06-06 华南农业大学 印楝素和茶皂素的增效农药组合物
BR102012026981A2 (pt) * 2012-10-22 2014-12-02 Unicamp Composição para modificação química da madeira de eucaliptos, método de aplicação e seus usos
JP2015129117A (ja) * 2013-12-04 2015-07-16 国立研究開発法人理化学研究所 植物細胞壁肥厚促進剤及び植物細胞壁分解促進剤
CN109068654A (zh) * 2016-02-05 2018-12-21 马克斯-普朗克科学促进学会 作为农业药物载体的木质素生物材料
CN106818728A (zh) * 2017-01-19 2017-06-13 华南理工大学 一种利用自组装木质素基材料制备的载农药微球悬浮剂及方法
CN107251896A (zh) * 2017-07-18 2017-10-17 华中农业大学 一种酶响应性杀虫缓释剂及其制备方法
CN109293943A (zh) * 2018-10-16 2019-02-01 长江师范学院 一种从胭脂萝卜废渣中提取木质素的方法及其应用
CN110692630A (zh) * 2019-09-23 2020-01-17 南京高正农用化工有限公司 一种漂浮大粒剂用漂浮载体及其制备方法
CN110946133A (zh) * 2020-02-17 2020-04-03 广西田园生化股份有限公司 一种以木质素为包裹基质的纳米抗光解控释农药及其制备方法
CN111543427A (zh) * 2020-05-12 2020-08-18 四川农业大学 一种酶响应型控释杀虫剂及其悬浮剂和制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Thermo-Responsive Behavior of Enzymatic Hydrolysis Lignin in the Ethanol/Water Mixed Solvent and Its Application in the Controlled Release of Pesticides";Yongan Lin等;《ACS Sustainable Chem. Eng.》(第9期);第15634−15640页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN115530163A (zh) 2022-12-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Guo et al. Preparation and characterization of enzyme-responsive emamectin benzoate microcapsules based on a copolymer matrix of silica–epichlorohydrin–carboxymethylcellulose
Liang et al. A novel water-based chitosan-La pesticide nanocarrier enhancing defense responses in rice (Oryza sativa L) growth
CN106754498B (zh) 一种阿氏芽孢杆菌及其菌剂和制备方法与应用
Winder et al. Microencapsulation: a strategy for formulation of inoculum
Zhao et al. A high‐efficient nano pesticide‐fertilizer combination fabricated by amino acid‐modified cellulose based carriers
CN102919221B (zh) 纳米二氧化硅在农药控释中的应用
Wang et al. Preparation of sustainable release mesoporous silica nano-pesticide for control of Monochamus alternatus
US20190133138A1 (en) Granules containing filamentary fungi and method of preparation thereof
CN115530163B (zh) 一种酶响应纳米农药及制备方法与应用
Sarma et al. An alginate-based encapsulation enhances shelf life and bioactivity of the entomopathogenic fungus, Metarhizium anisopliae
CN107258823A (zh) 一种防治蛴螬的白僵菌颗粒剂制备方法及其应用
Chen et al. Biological characterization and genetic diversity analysis of two species of Pestalotiopsis causing twig dieback of Myrica rubra
CN104585169B (zh) 小麦种衣剂安全添加剂、制备方法及应用
CN1271382A (zh) 微生物农药
CN111373899B (zh) 一种利用深色有隔内生真菌浸种促进植物幼苗生长发育的方法
CN103975919A (zh) 一种爪哇棒孢霉菌分生孢子微胶囊的制备方法
EP0406103B1 (fr) Compositions pesticides à base de microorganismes, leur procédé de préparation et leur application en agronomie
CN104094964B (zh) Silwet L-77在作为小麦化学杀雄剂方面的应用
CN114885953A (zh) 一种甲维盐-海藻酸钠纳米颗粒缓释农药及其制备方法
CN110885270B (zh) 一种植物酶响应性控释肥、纳米载体及其制备方法
CN108308177A (zh) 一种激活蛋白PeaT1纳米粒子及其在作物抗病促生方面的应用
CN104232487B (zh) 一种用于防治二点委夜蛾的家蚕微孢子虫及其应用
CN104004689B (zh) 能降解2,4–滴丁酯和敌敌畏的菌株及其制备修复菌剂的方法
CN114794120B (zh) 一种降低蓟马成虫体内tswv带毒量的方法
CN117958283B (zh) 一种薰衣草精油在防治水稻稻曲病方面的应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant