仿生粘附性阿维菌素聚多巴胺控释微胶囊的制备及性能研究

Pesticides are widely used and play a key role in agriculture. Avermectin are emerging effective pesticide. However, they are photodegradable and their emulsifiable formulations involve organic solvent consumed, which result in environmental pollution. The spreading process is dependent on the properties of target leaves and posses low effective utilization. In this project, a serial of biomimetic and sticky polydopamine coated avermectin microcapsules with controlled release properties will be prapared to resolve problems mentioned above based on mussel chemistry. Effects of thickness of microcapsules, pH, temperature and light on release rate of avermectin will be investigate in detail. The sticky property of aqueous suspending microcapsules on leaves of cotton and corn will be determined by quartz crystal microbalance (QCM) and the spreading process will be recorded by Photron SA4. Comparative study of pesticide effect between aqueous suspending microcapsules and emulsifiable formulations will also be conducted. This peoject will offer theory of efficient controlled release pesticides and support agricultural development in Xinjiang.

针对阿维菌素见光易分解，常用乳油剂型有机物使用量大且在不同植物叶面铺展及停留时间各异而造成利用率低下、使用量大和环境污染的问题，拟从仿生学角度出发，结合控制释放技术，基于多巴胺化学，通过硬模板法和乳液界面聚合的方法，制备仿生粘附性阿维菌素聚多巴胺控释微胶囊并进行结构表征；研究各种微胶囊在不同囊材厚度、pH值、温度和光照条件下阿维菌素的释放规律，建立微胶囊结构同释放规律之间的"构-性"关系；通过高速摄像和石英微天平技术，研究该类微胶囊水悬浮体系在棉花和玉米叶面上的停留及粘附性能，证明仿生聚多巴胺微胶囊在不同叶面上具有粘附性能；开展该类微胶囊水悬浮体系同阿维菌素乳油的室内毒理、持效性和田间药效的对比研究，为该类微胶囊的实际应用提供理论依据。通过以上研究，为新型仿生粘附性阿维菌素聚多巴胺控释农药的研制及应用奠定理论基础。同时，为适宜于新疆作物及环境特点的控释农药的研发和应用提供技术支持。

针对阿维菌素见光易分解，常用乳油剂型有机物使用量大且在不同植物叶面铺展及停留时间各异而造成利用率低下、使用量大和环境污染的问题。本研究以阿维菌素的高效及安全利用为目标，从仿生学的角度出发，结合控制释放技术，构建了一系列具有界面黏附、光屏蔽和缓控释剂型，并对农药残留的绿色光降解去除做了初步探索。研究结果表明，通过乳液界面聚合制备的聚多巴胺阿维菌素微胶囊在亲水和疏水作物界面都具有很好的黏附滞留性能；利用聚多巴胺的紫外吸收性能，可以明显提高农药的光稳定性能，进而通过自组装的手段，制备了改性木质素负载阿维菌素微胶囊，光稳定性能得到很大的提高；发现了聚多巴胺具有表面自引发光接枝聚合的性能，构筑了在太阳光下在聚多巴胺层上接枝不同的聚合物刷的方法，利用这种方法，制备了具有温敏性的微胶囊，同时将这种方法拓展到天然的聚多酚体系，采用一种简单、快速合成水凝胶的方法，制备了具有水和pH控释型的阿维菌素水凝胶；基于农药残留的绿色去除，开展了光催化降解农药的初步研究，利用多巴胺作为Ag/AgCl体系的反应物和稳定剂，通过调控聚合的速率，实现了Ag/AgCl结构及光催化降解性能的可控调节，利用该种方法，构建了Ag/AgCl-C3N4复合光降解体系，并发现了利用盐酸的浓度可以实现C3N4的形貌及表面结构，进而提高其降解性能，实现农残的绿色降解及去除；基于多巴胺生物及环境安全性及检测，通过多巴胺自身的反应性，利用间苯二酚和多巴胺分子的快速反应及其产物的荧光性能，实现了原位快速检测多巴胺分子。