新型缓释长效农药纳米粒子水分散制剂及其作用机理研究

先进的环境友好的农药制剂对于提高农药的使用效率和保护环境意义重大。用天然聚多糖负载农药分子制备成纳米粒子水分散制剂是一种创新尝试。这种制剂既环境友好，又具有稳定、缓释、长效功能，但对农药纳米粒子水分散液如何作用于植物叶片和其缓释长效机理尚不清楚。本项目在前期研究的基础上，重点研究农药纳米粒子水分散制剂与植物叶片的作用机理。通过农药纳米粒子制剂对植物叶片的喷洒、粘着和渗透过程的考察，探明纳米粒子进入植物叶片的途径和方式，了解形成纳米粒子的聚多糖的化学和形态结构、粒径大小与表面电荷性能对植物叶片的湿润性、粘着性、沉积性和渗透性的影响。其次探索农药纳米粒子具有的缓释长效作用机理，探明农药纳米粒子表现出的缓释长效作用与农药分子在纳米粒子中的负载方式是否有关？是主要负载于纳米粒子内部还是吸附在其表面？这种负载方式与农药对害虫的作用方式关系如何？以期了解这类新型农药纳米粒子水性制剂更多的科学问题。

在本项目中，我们扩大了农药研究的品种，继续探索了生物和化学农药的纳米粒子水性制剂的制备方法，以及不同剂型喷施后的形态结构，确定了解决应用问题的研究思路。研究进展如下：.1、进一步确立研究理念和目标。为了实现高效、安全、经济、环境友好和控释目标，新型农药剂型的特征是：以水为分散剂，采用天然物质或其衍生物作为载体，将农药分子负载成纳米粒子，即使在喷洒后也不被破坏，实现均匀分散，调节农药的负载率以实现农药的控释。.2、找出应用瓶颈的解决方法。农药剂型研究的最终目是应用。制备载药纳米粒子必须使用的低农药浓度和作为农药剂型必须符合国家规定的高浓度之间的矛盾是产业化的瓶颈。解决这一瓶颈的方法是：先制备成符合农药浓度要求的某一剂型，然后通过使用前稀释使其成为载药纳米粒子水分散液。 .3、开展了新型负载型农药纳米控释剂型的研究 。开展了生物和化学农药品种的新剂型和形成载药纳米粒子的研究探讨。每种农药的研究都包括两部分：一是先进行环境友好剂型的探索，原则是三个“尽量”：尽量不用或少用有机溶剂，必须使用有机溶剂时，要选用毒性较小的溶剂；尽量选择绿色助剂；尽量减小农药的微粒尺寸。二是形成载药纳米粒子的条件探索，包括载体材料和交联剂的选择、各种因素对载药纳米粒子性能的影响等。研究品种包括：印楝素可溶液剂、阿维菌素微乳剂、苦参碱水剂及甲维盐水剂的制备及载药纳米粒子性能研究。将油溶性甲维盐分散在水中及其水剂的制备是重要的研究成果。.4、研究了不同剂型的农药在施用后的农药微粒形态和尺寸变化。研究了不同剂型的农药施用后的形态和尺寸变化。结果发现，微乳剂和乳油剂型在兑水稀释和喷施后，随着水分和有机溶剂的挥发，液珠的体积逐渐变小，农药会被逐渐浓缩。当水和有机溶剂完全蒸发后，农药原药就会发生结晶和聚集，晶粒尺寸因剂型不同而异，但晶粒尺寸都在微米级以上，且分布非常不均匀。与微乳剂相比，乳油剂型中有机溶剂含量更多，更有利于农药的结晶聚集，结晶微区的尺寸更大。.5、探索了微乳剂形成载药纳米粒子的方法和条件。采用毒性较小的溶剂，制备了难溶于水的功夫菊酯的微乳剂，并探索了形成载药纳米粒子的途径。通过对微乳剂进行交联负载，形成了载药纳米粒子。结果表明，负载型纳米粒子的分散性得到明显改善，纳米粒子被粘附在被喷施物的表面，不再发生农药的结晶聚集。这一研究结果为将普通微乳剂发展成为负载型纳米粒子控释剂型开辟了新的途径。