HUT77114A - Növényekbe implantálható szerkezet hatóanyagok leadásához - Google Patents

Description

A találmány egy növényekbe beépíthető szerkezetre vonatkozik, mely hatóanyagok leadására szolgál.

Növényekben a hatóanyagok átadása implantálható szerkezetek segítségével jól ismert és az idevonatkozó irodalomban megtalálható. Ilyen szabadalmi leírások közé tartozik például a JP 5803 9602 számú és az AU 84 31497 számú leírás.

Az 5803 9602 sz. japán közrebocsátási iratban egy beépíthető duzzadóképes hatóanyagrendszert ismertetnek, amely hidrofil és vizet abszorbeáló polimerek keverékéből áll. Ennek a rendszernek a működése azon az elven alapul, hogy a hatóanyag felszabadulása szolubilizálása következtében megy végbe, és ennélfogva a növény vízfelvételén keresztül szabályozott. Ez a szabályozó mechanizmus azonban a következő hátrányokkal rendelkezik:

Mivel a hatóanyagleadás a vízabszorpció függvényében megy végbe, a felszabadulás mértékét a beadás helyén a növényi szövet sejtjeinek hidratációs állapota határozza meg. A sejthidratáció foka azonban a tapasztalat szerint nagy ingadozásoknak van kitéve, ahol az ingadozás mértéke a növény vízháztartásának állapotától függ. A növényi sejtek extrém alacsony illetve magas vízpotenciáljai a hatóanyagleadás megszakadásához vagy egy gyors felszabaduláshoz és ennek

12298-KB • · .

···· ··· · • · ·· ······ · ··· ·· ·· · ··

- 2 következtében a rendszer nem-kívánt, idő előtti kimerüléséhez vezethetnek. Az időegységenként leadandó hatóanyagmennyiség hosszantartó és késleltetett szabályozása ennek a rendszernek a segítségével nem lehetséges.

A 843 1497 sz. ausztrál szabadalmi leírásban egy olyan hatóanyag-átadó rendszerről van szó, amelyet elsősorban irrigálás és termékenyítés céljára fejlesztettek ki. Ez egy porózus kerámia implantátumból és egy belső gáz- vagy folyadéktartályból áll, amelyek egymással összeköttetésben vannak. Ebben az esetben a víz- és hatóanyagleadás az implantált-test kapilláris erejének kihasználása révén megy végbe, ahol a növény természetes transzpirációs árama szolgáltatja a hatóanyagot vivő folyadék elszállításához szükséges hajtóerőt. A folyadékáramlás szabályozása és az ezzel kapcsolatos hatóanyagszállítás a növényi vezetőrendszerbe itt tehát magára a növényre van bízva. Ezáltal nyivánvaló, hogy ez a rendszer egy egzakt hatóanyagdozírozásra alkalmatlan, és így nem vezethető be a növényvédőszerek vagy növekedésszabályozók leadására. Az erdő- és kertépítő praxisban ugyancsak fontos a növényvédelemnél a hatóanyagszükségletet a mindenkori gazda-patogén-viszony (korai hirtelen megbetegedés és károsodás kifejlődése, magas gazdasági károsodás-küszöb) specifikus szükségletéhez igazítani . Nem utolsósorban a hatóanyagleadás mértéke is befolyásolja a költséghelyzetet a kezelés során pl. egy nagyobb növény- illetve faállománynál.

• · · · * ·· ····· • · · · · .

• · · · · · · • · ·· ···· ··· · · ·· ·

- 3 A jelen találmány feladata, hogy egy implantálható szerkezetet nyújtson növényekben a hatóanyag leadásához, melynél a hatóanyagleadás összekapcsolása a növény vízháztartásával a legkisebb mértékre korlátozott és a hatóanyagleadási ráta szabályozása a fent említett nehézségek és technikai korlátok elkerülésével kifizetődő eszközökkel megvalósítható.

A kitűzött feladatot egy olyan implantálható szerkezet segítségével sikerült megoldani, amely az 1. igénypont szerinti jellemzők szerint van kiképezve. A szerkezet további előnyös kiviteli alakjai az aligénypontokban leírtaknak felelnek meg. Ennélfogva meglepő módon azt találtuk, hogy az üreges rendszerű porózus kerámia-testben a hatóanyagok tárolhatók, raktározhatok és a kerámia-test behelyezése után a növények fás növényszervében is felszabadulnak.

A fentiek alapján a találmány tárgya egy növényekbe beépíthető szerkezet a hatóanyagok leadásához egy pórusokkal teletűzdelt formatest alakjában, amelyben a hatóanyag a nyílt pórusokban van eloszlatva és a pórustérfogatot a találmány szerint az implantáció időpontjáig úgy állítjuk be, hogy az az összes leadandó hatóanyagmennyiséget tartalmazza.

A találmány szerinti szerkezet legfontosabb jellemzőjéhez tartozik az összporozitás milyensége és nagyságrendje, azaz a térfogat, méret és szórás, valamint a pórusok eloszlása. Mivel a kerámia-test porózus barlangrendszerébe a hatóanyagok kívánt mennyiségei kell hogy tárolhatók legyenek, a megnevezett paraméterek döntő jelentőségűek a hatóanyag felszabadulása szempontjából. A találmány szerinti szerkezet előnye abban áll, hogy pórusrendszere hajtó és szabályozó erőként működik a hatóanyag-felszabadulásnál. Ezáltal lehetővé válik a hatóanyag-felszabadulás még további elválasztása a növény víz-háztartásától.

A találmány szerinti szerkezet előállításához kiindulási anyagként különböző agyagásványokat (AI2O3 x SÍO2 x 2 H2O AI2O3 x 4 S1O2 x H2O) alkalmazhatunk. Alkalmasak például a kaolin (kaolinit, allofán, halloizit), illit (glaukonit), smektit (montomoriilonit, nontronit, beidellit) és vermikulit, ahol ezek rendszerint keverékben fordulnak elő. Az említett agyagásványok azzal jellemezhetők, hogy nedves állapotban megduzzadnak és plasztikusan formálhatók lesznek, száradás után azonban formájukat megtartják, és 800 °C és 2000 °C közötti hőmérsékleten történő kiégetéskor, előnyösen 1000 és 1200 °C között, puffasztott pórusok keletkezése közben keményednek meg. A találmány céljára különösen alkalmasak a kaolinit, illit és a halloizit, amelyek szokásosan mint kerámiai nyersanyagok különféle felhasználási területeken alkalmazást nyernek.

Ha a találmány szerinti szerkezet előállításánál agyagokat (különféle ásványok keverékét) használunk, úgy azok ásványi összetételét valamint szemcsefelépítését ismerni kell, mivel • · · · • ·· ·

- 5 ezek a paraméterek határozzák meg a kerámia formatest tulajdonságait és különösképpen póruseloszlását.

A találmány szerinti szerkezetnél azonban olyan kerámiai, pórustartalmú formatest is szóba jöhet, amely hasonlóan a gázbetonhoz, hidraulikusan lebontható ásványi alapanyagokból épül fel, és amelynek póruseloszlása a kémiai komponensek szabályozható reakciójával állítható elő.

A pórusszerkezet befolyásolásához a szakember számára a következő lehetőségek állnak rendelkezésre:

Az agyagásványok kiválasztása, a primer részecskeméret variálása, a segédanyagok feleslege és az előállítási eljárás körülményeinek (hőmérséklet és idő) megváltoztatása, történjen az előállítás egy termikus vagy egy reaktív eljáráson keresztül.

A találmány értelmében a kiindulási anyagokat úgy választjuk meg, hogy az azokból előállított implantálható szerkezet egy nyílt-pórusú struktúra legyen, amely kb. 70 - 95 %, előnyösen 80 % pórustérfogattal rendelkezik. A találmány szerinti szerkezet pórusméretének spektruma viszonylag széles és felöleli a 0,05 - 5,0 μιη tartományt. Előnyös pórusszélességnek a 0,1 - 2,0 μπι tartományt nevezhetjük meg.

Amennyiben azonos primer részecskeméretű agyagásványokat alkalmazunk, úgy rendszerint egy viszonylag homogén pórus• *

- 6 spektrumot (csekély pórusméreteltérés) kaphatunk. A felhasznált anyagok szemcseméretét szitálással és vízben történő ülepítéssel lehet meghatározni. Előnyösen a részecskeméretet < 2 gm -nek választjuk meg. A részecskeméret változtatásával a porozitás szabályozása elvégezhető.

A találmány szerinti szerkezet porozitásának variálására egy további lehetőséget nyújt különböző adalékanyagok hozzáadása az előállítási eljárás során. Mint ismeretes, a kerámiai termékek előállítása során fellép egy, vízelvonás által okozott térfogatcsökkenés. Abból a célból, hogy a pórustérfogat lehetséges lecsökkenése ellen hassunk, úgynevezett soványítószereket adagolunk. Ezeknek az anyagoknak a hozzáadásával elérhetjük azt, hogy a leadott víz a levegőpórusokon keresztül eltávozzon. Alkalmas adalékanyagként számításba jön például a kovasav (kvarz vagy kvarzit formájában) vagy a megőrölt samott. A soványítóanyagok felhasználása egyidejűleg elősegíti a végtermék mechanikus sziládságát.

További termékjavító adalékanyagok, melyeket a találmány szerinti szerkezet előállítás során alkalmazhatunk, a porózitásfokozó szerek. Ezek közé tartoznak a szerves szálasanyagok mint a papíriszap és a fűrészpor, vagy egyéb éghető anyagok mint pl. a barnaszén, a mészkő és a habosított polisztirol. Ezeket a nyersanyagba bedolgozzuk és végül a szinterező eljárás során az elgázosítás alatt kiégetjük.

A találmány szerinti szerkezetnél a porozitás szabályozásának lehetőségeként végül megemlíthetjük előállításának termikus körülményeit, különösen az égetésvezetésnek körülményeit. A kiégetési hőmérséklet emelésével tudvalévőén a porozitás csökken és a kerámiai termék mechanikus tulajdonságai javulnak. A területen jártas szakember ezáltal az egyes égetési stádiumok alatt a tűzirányítást úgy tudja beállítani, hogy a találmány szerinti szerkezet megkövelt porozitási tulajdonságait elérje. Az előnyös égetési hőmérséklet ehhez 950 - 1050 °C illetve 1000 - 1200 °C közötti tartományban van.

A hatóanyag beviteléhez a találmány szerinti szerkezetet, azaz a porózus formatestet egy vizes hatóanyagoldattal átitatjuk. Az oldatban lévő hatóanyag koncentrációja révén szabályozhatjuk a szerkezetben a hatóanyagtartalmat. Adott esetben a hatóanyaggal való átitatást többször megismételhetjük, hogy magasabb hatóanyagtartalmat érjünk el. A találmány szerinti szerkezetben 1-20 tömeg% hatóanyagot tárolhatunk, ahol a hatóanyagok önmagukban vagy egymással összekeverve fordulhatnak elő.

Hatóanyagként lényegében minden anyagot felhasználhatunk, melyekkel a növényi vagy állati szervezetben lévő folyamatokat befolyásolni lehet. A találmány keretén belül előnyösen növényvédőszereket, mint pl. fungicideket és inszekticideket alkalmazunk.

• · • ····

Példaként, de nem korlátozó jelleggel felsoroljuk azokat a hatóanyagokat, melyek a találmány szerinti szerkezet segítségével a növényekben leadhatók:

fungicidek, pl. Benomyl, Bromuconazol, Bitertanol, Etaconazol, Flusilazol, Furalaxyl, Fosetyl-Al, Imazalil, Metalaxyl, Penconazol, Propiconazol, Thiabendazol, Triadimefon, Triadimenol vagy Triforine;

inszekticidek, pl. Buthocarboxim, Dimethoat, Fenoxycarb, Methamyl, Oxamyl, Oxydemteton-methyl, Pirimicarb vagy Propoxur.

Higítószerek, pl. szuperfoszfát, Thomasfoszfát.

A találmány szerinti szerkezetek különböző geometriájú formatestek lehetnek. Különösen előnyösek a zilinder, rudacska és a gömbalakú részdarabok. Célszerűen ezeket úgy méretezzük, hogy azok manuálisan könnyen kezelhetők legyenek. Részecskeméretük általában 2,0 - 100 mm, előnyösen 5,0 - 50 mm.

A találmány szerinti implantátum egyik különösen előnyös kiviteli alakja egy olyan szerkezet, amelynél egy vagy több kerámiai formatestrészt egy merev lapra erősítünk. Ez a lap a mechanikus hatásoknak ellenálló, a növényi szövettel összeférhető anyagból áll. Erre a célra különösen alkalmas a fa. Ennek a kiviteli formának a különleges előnye abban áll, • · · · « hogy a lemez az üregestérben - amelybe a növényben bezártuk egy védőlezárást képez, és a hatóanyagkilépésnek egy nem-kívánt lehetőségét eliminálja vagy legalábbis minimálisra csökkenti.

A találmány szerinti szerkezetet a növényi hajtás tengelyébe implantáljuk azáltal, hogy az előzőleg létesített üregekbe (például fúrt lyukakba) behelyezzük. Különösen alkalmasak a szerkezet beépítéséhez növényeknél (cserjék és fák) az elfásodott hajtások, fiatal ágak.

A találmányt az alábbi példával közelebbről ismertetjük:

1. példa:

500 g azonos tömegrésznyi Witterschlicker Bauton 38/40-ből é Satzveyer Bautonból álló, 15 % víztartalmú agyagkeverékbe melynek szemcseeloszlása a következő:
Szemcseméret	Tömeg
0 gm-ben	Q. O
> 63	2, 0
63 - 20	1,7
20 - 6,3	1,7
6,3 - 2,0	7,2
< 2, 0	88,4

g előzőleg vízben megduzzasztott fűrészforgácsot mechani10 kusan bedolgozunk (bekeverünk). Ezután az így kapott massza nedvességtartalmát víz hozzáadásával 40 %-ra növeljük.

Az így előállított plasztikus masszát egy extruderben először rudakká (nudli) feldolgozzuk, amelyeket végül hengeres formarészekké (6 cm x 2 cm x 1 cm) darabolunk fel. Az így kapott nyers darabokat szárítószekrényben 30 °C-on 24 órán keresztül szárítjuk. Végül a szárított terméket egy elektromos kemencében (Fa. Naber-Therm) folyamatos hőmérsékletemelés mellett kiégetjük. A formadarabok tartózkodási ideje a fő égési hőmérséklettartományban (950 °C) kb. 1,5 óra. Lehűlés után a formadarabok végérvényes méreteit (5,1 cm x 1,7 cm x 0,85 cm) és összporozitását (60 %) meghatározzuk.

A hatóanyag beviteléhez a formadarabot 10 %-os Al-Fosetyloldattal átitatjuk. A szerkezet és a hatóanyagoldat koncentrációjának tömegváltozása alapján meghatározott, a pórusrendszerbe bevitt hatóanyagmennyiség 0,2 g/szerkezet.

A találmány szerinti megoldással egy nagyon egyszerű, könnyen alkalmazható és jutányos hatónyagleadó szerkezet áll rendelkezésre, amely különösen városokban, ahol a fák kémiai kezelése problematikus, egy értékes alternatívát jelent a konvencionális technikákhoz képest.

Claims (10)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Hatóanyagok leadására szolgáló növényekbe beépíthető szerkezet, ahol ez egy pórusokkal teletűzdelt kerámia formatest, amelyben a hatóanyag a nyílt pórusokban van eloszlatva, azzal jellemezve, hogy a pórustérfogatot az implantáció időpontjáig úgy méretezzük, hogy az az összes leadandó hatóanyagmennyiséget tartalmazza, miközben az összporozitás milyensége, térfogata, nagysága és szórása valamint a pórusok eloszlása előre megadott határok között rögzíthető.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti szerkezet, azzal jellemezve, hogy egy 800 °C és 2000 °C között, előnyösen 1000 °C és 1200 °C között kiégetett, ásványi alapanyagokból álló formatest, ahol a nyersanyagokat az agyagásványok alábbi csoportjából választjuk ki:

   kaolin (kaolinit, allofán, halloizit), illit (galukonit), smektit (montmorillonit, nontronit, beidellit), klorit és vermikulit.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti szerkezet, azzal jellemezve, hogy egy hidraulikusan lebontható ásványi alapanyagokból álló formatest, amely előnyösen kémiai reakció által létrehozott pórustérfogattal rendelkezik.

   ··*·
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti szerkezet, azzal jellemezve, hogy előállításához az agyagásványok mellett pórusképzést szabályozó adalékanyagokat alkalmazunk, amelyeket például az alábbi csoportból választunk ki: fűrészpor, papíriszap, barnaszén, habosított polisztirol, mészkő és krétaliszt.
5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti szerkezet, azzal jellemezve, hogy a leadandó hatóanyag annak pórusaiban vizes oldat vagy diszperzió formájában olyan eloszlásban található, hogy az implantáció időtartama alatt lehetőség szerint a növénybe egyenletesen adódjon le.
6. 6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti szerkezet, azzal jellemezve, hogy a hatóanyagleadási ráta a nyitott pórusok pórusnagysága és póruseloszlása által meghatározott.
7. 7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti szerkezet, azzal jellemezve, hogy a kiindulási ásványokat úgy választjuk ki és a formatest előállítását úgy szabályozzuk, hogy az azokból előállított formatest egy nyíltpórusú szerkezet, melynek

   pórustérfogata mintegy 70 - 95 % , előnyösen 80 %, és a pórusok nagyságának spektruma 0,05 -5,0 fim, előnyösen 0,1 és 2,0 μτη közötti. 8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti szerkezet, azzal jellemezve, hogy a benne lévő hatóanyagok az egész

   szervezetben vagy helyileg ható növényvédőszerek, növényerőr** · • · · · · · ··· sítőszerek, növekedésszabályozók, tápanyagok vagy egyéb szerek a biológiai folyamatok szabályozására.
8. 9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti szerkezet, azzal jellemezve, hogy egy lemez formájú védőlefedéssel úgy van összekötve, hogy a lefedés a növényben az üreget lezárja.
9. 10. Az 1-9. igénypontok bármelyike szerinti szerkezet alkalmazása növények hajtástengelyeiben előzőleg készített lyukakba történő implantáláshoz.
10. 11. Eljárás az 1-9. igénypontok bármelyike szerinti szerkezet előállítására, azzal jellemezve, hogy először egy porózus kerámiai formatestet állítunk elő és ebbe egy folyékony formában lévő hatóanyagot átitatás segítségével beviszünk.