專利名稱：一種具有核殼結(jié)構(gòu)的農(nóng)藥微顆粒制劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以粘土和殼聚糖為原料，且具有核殼結(jié)構(gòu)的農(nóng)藥微顆粒制劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，我國農(nóng)藥品種仍以乳油等普通劑型為主，施用到植物或土壤后，大部分活性成分隨地表徑流流失、或者隨土壤水分垂直運動淋失，進入地表或地下水體系，一方面降低了農(nóng)藥利用效率，另一方面帶來嚴重的環(huán)境污染問題。采用緩釋技術(shù)可以按照防治目標要求，合理調(diào)節(jié)農(nóng)藥活性成分的釋放速度，從而提高藥效、延長持效期。其次，通過調(diào)節(jié)農(nóng)藥釋放量，可以減少農(nóng)藥在環(huán)境中的遷移，從源頭上控制污染。目前，農(nóng)藥緩釋技術(shù)可分為物理型緩釋和化學(xué)型緩釋兩大類。前者主要依靠載體與農(nóng)藥活性成分之間的物理結(jié)合，農(nóng)藥活性基本不受載體影響，而且緩釋劑型加工相對容易，發(fā)展較快(汪寶卿等，應(yīng)用化工，2005，34: 519 - 523)。后者主要通過農(nóng)藥活性基團與高分子化合物之間的化學(xué)結(jié)合而成，在使用過程中隨著高分子的降解，將活性成分緩慢釋放出來。由于高分子降解受到環(huán)境因素(如溫度、光照、微生物等)的影響比較顯著，活性成分的釋放速度難以調(diào)控，實際應(yīng)用受到限制。物理型緩釋技術(shù)中研究較多的主要有微膠囊包裹技術(shù)和吸附材料負載技術(shù)。微膠囊技術(shù)中，首先將原藥分散成微液滴，然后用聚氨酯、脲醛樹脂等高分子化合物包裹，形成膜內(nèi)包載活性成分的膠囊結(jié)構(gòu)，使用時隨著活性成分透過膜壁向外擴散而達到緩釋的目的。但是，微膠囊生產(chǎn)技術(shù)要求高、成型工藝復(fù)雜、成本較高，且囊壁材料在生產(chǎn)和運輸中容易破裂，影響緩釋效果。利用吸附材料做載體制備農(nóng)藥緩釋制劑，具有工藝簡單、成本低的優(yōu)勢。其中，粘土類材料如膨潤土、凹凸棒石等資源豐富、價格低廉、比表面積大，對很多農(nóng)藥都具有良好的吸附性能，可以作為載體制備粉末狀農(nóng)藥緩釋制劑(Y El-Nahhal 等，Pestic Sci, 1999，55: 857 - 864)。但是，粘土自身對農(nóng)藥的負載量較低(通常在5%以下)，載藥量提高后，部分農(nóng)藥活性成分無法與粘土結(jié)合，導(dǎo)致緩釋效果明顯變差。為了提高載藥量，可利用海藻酸鈉、羧甲基纖維素等大分子在鈣離子、鋁離子等交聯(lián)劑中的凝膠化反應(yīng)制備顆粒狀緩釋制劑，同時添加粘土、活性炭等吸附劑以延長制劑對除草劑的釋放時間(F J Garrido-Herrera等，J. Agric. Food Chem.2006，54: 10053-10060;李建法等，農(nóng)藥學(xué)學(xué)報，2008，10: 361-366)。這些顆粒劑一般粒徑在I mm以上，單粒質(zhì)量I mg以上，對乙草胺、異丙甲草胺、2，4-D等施用劑量較大的除草劑緩釋效果較好。但是，隨著農(nóng)藥品種向高活性、低劑量發(fā)展，農(nóng)藥在田間的單位面積施用劑量顯著下降，采用大顆粒緩釋制劑時，由于所需顆粒數(shù)目較少，田間施用時難以均勻分布，影響了藥效的發(fā)揮。因此，現(xiàn)有農(nóng)藥緩釋技術(shù)在制備工藝、緩釋效果、田間施用等方面存在或多或少的問題，有必要研制和開發(fā)新型農(nóng)藥緩釋制劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一方面目的在于提供一種制備簡單、分散性和緩釋效果好的具有核殼結(jié)構(gòu)的農(nóng)藥微顆粒制劑。本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下一種具有核殼結(jié)構(gòu)的農(nóng)藥微顆粒制劑，其特征在于包括內(nèi)核和外殼，其中，以粘土為內(nèi)核吸附農(nóng)藥，以殼聚糖為外殼包裹農(nóng)藥，形成具有核殼結(jié)構(gòu)的農(nóng)藥微顆粒制劑，制劑粒徑在10 800微米。本發(fā)明具有核殼結(jié)構(gòu)的微顆粒制劑，由于核殼結(jié)構(gòu)的存在，具有更高載藥量和緩釋性能，由于制劑粒徑控制在微米級，有效改善顆粒劑在田間的分布和分散性。本發(fā)明的第二方面目的是提供一種具有核殼結(jié)構(gòu)的農(nóng)藥微顆粒制劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟將粘土與農(nóng)藥乳液混合，充分攪拌均勻后，噴霧干燥得到吸附農(nóng)藥的粘土內(nèi)核；然后將粘土內(nèi)核均勻分散到殼聚糖水溶液中，調(diào)節(jié)PH至中性，對懸浮固體顆粒進行表面交聯(lián)處理后，離心分離或減壓過濾，再將固體物干燥后，得到具有核殼結(jié)構(gòu)的農(nóng)藥微顆粒制劑。所述農(nóng)藥是指農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用的以滅殺害蟲、除滅雜草、保護農(nóng)作物正常生長等為目的的各類天然或合成化學(xué)品。所述農(nóng)藥乳液是指采用常規(guī)技術(shù)將農(nóng)藥與乳化劑一起加入水中配制的乳狀液體。所述乳化劑是指其分子結(jié)構(gòu)上分別含有親水性基團(如羥基、醚鍵、季銨基、羧酸根、磺酸根)和疏水性基團(如烴基)的有機表面活性劑。所述粘土是指以硅酸鹽為主要成分的一類天然礦物，采用膨潤土、高嶺土、凹凸棒石、海泡石中的一種或多種組合。為了加快粘土與農(nóng)藥溶液的混合，可先將所述粘土制備成懸浮液，即將粘土均勻分散到水中配制的固-液混合物。所述殼聚糖水溶液是指將殼聚糖溶解在pH值低于5的無機或有機酸(如鹽酸、乙酸)水溶液中配制的溶液。一種核殼結(jié)構(gòu)的農(nóng)藥微顆粒制劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟配制農(nóng)藥含量為O. 2% 20% (質(zhì)量百分比)的農(nóng)藥乳液，攪拌，加入固體物含量為O. 1% 10%的粘土懸浮液，其中粘土與農(nóng)藥的質(zhì)量比為O. 5 10 :1，常溫下連續(xù)攪拌O. 5 48小時后，噴霧干燥(進料溫度為110 260°C)后收集所得粉末，即為吸附農(nóng)藥的粘土內(nèi)核。將所得粘土內(nèi)核均勻分散到殼聚糖溶液中，其中殼聚糖與農(nóng)藥的質(zhì)量比為O. 5 10 :1。攪拌O 6小時后調(diào)節(jié)pH至6 8，然后滴加三聚磷酸鹽溶液進行表面交聯(lián)處理。采用離心分離(離心轉(zhuǎn)速1000 15000轉(zhuǎn)/分)或減壓過濾，再將所得固體物干燥，得到粒度在10 800微米之間的微顆粒狀農(nóng)藥制劑。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果
(1)將粘土對農(nóng)藥的吸附作用和殼聚糖對農(nóng)藥的包埋作用有效地結(jié)合起來，與單一粘土做載體得到的粉末緩釋制劑相比，農(nóng)藥釋放時間顯著延長；
(2)利用噴霧干燥技術(shù)制備吸附農(nóng)藥的粘土內(nèi)核，再利用均質(zhì)化分散技術(shù)和表面交聯(lián)得到分散性良好的微米級細顆粒制劑，與大顆粒劑相比，能夠更有效地在田間均勻分布；
(3)利用粘土表面帶負電的特性，主動吸著陽離子性的殼聚糖，通過自組裝形成實心核殼結(jié)構(gòu)，與微膠囊技術(shù)相比，制劑成型工藝簡單、容易控制；且粘土價格低廉，制劑成本較低。以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步說明。


圖I為本發(fā)明具有核殼結(jié)構(gòu)的農(nóng)藥微顆粒制劑的結(jié)構(gòu)示意圖2為實施例I與對照實施例I的緩釋效果對比圖；CN 102939961 A
書
明
說
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圖3為實施例2與對照實施例2的緩釋效果對比圖。圖中標號1為內(nèi)核；2為外殼。
具體實施例方式
實施例I:
將十六燒基三甲基溴化銨20g加入960g水中，攪拌均勻后加入咕草伏原藥20g,配制含量為質(zhì)量百分比2%的噠草伏乳液1000 g。攪拌均勻后，加入固體物含量為2%的膨潤土懸浮液4000 g，常溫下連續(xù)攪拌12小時后，噴霧干燥(進料溫度為140°C)后收集粉末，得到吸附噠草伏的膨潤土內(nèi)核粉末。將該粉末緩慢加入6000 mL質(zhì)量含量為1%、ρΗ為4. 5的殼聚糖溶液中，高速均質(zhì)化后，繼續(xù)攪拌2小時后調(diào)節(jié)pH至7，滴加質(zhì)量濃度為4%的三聚磷酸鈉溶液1000 mL至沉淀完全，減壓過濾，將所得固體物在40°C下真空干燥，得到粒徑在60 380微米之間的微顆粒狀制劑163g，經(jīng)測定噠草伏在制劑中的含量為9. 6%。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)
本發(fā)明制備的微顆粒狀制劑，具有實心核殼結(jié)構(gòu)，其中，以粘土為內(nèi)核I吸附農(nóng)藥，以殼聚糖為外殼2包裹農(nóng)藥，形成的核殼結(jié)構(gòu)其粒徑為10 800微米(結(jié)構(gòu)見圖I)。產(chǎn)品緩釋效果檢測
將如上制備的微顆粒制劑放入水中進行釋放實驗。實驗方法如下取微顆粒制劑樣品
O.IOg放入1000 mL水中，間隔一定時間后取水樣分析其中的噠草伏質(zhì)量，計算不同時間下噠草伏的釋放率(即釋放到水中的噠草伏質(zhì)量占制劑中原有質(zhì)量的百分比)，結(jié)果見圖2。噠草伏分析方法可采用農(nóng)藥分析技術(shù)領(lǐng)域眾所周知的液相色譜方法。對照實施例I :
采用十六烷基三甲基溴化銨5g，配制噠草伏質(zhì)量含量為2%的除草劑乳液250g，攪拌均勻后，加入固體物含量為2%的膨潤土懸浮液5000g，常溫下連續(xù)攪拌12小時后，噴霧干燥，得到噠草伏的粉末制劑108 g，經(jīng)測定噠草伏在粉末制劑中的含量為4. 5%。采用實施例I所述方法進行釋放實驗，得到不同時間下噠草伏的釋放率，對照實驗結(jié)果見圖2。實施例2:
采用十六烷基三甲基溴化銨15g，配制吡蟲啉質(zhì)量含量為I. 5%的農(nóng)藥乳液lOOOg，攪拌均勻后，加入固體物含量為2%的膨潤土懸浮液2500g，常溫下連續(xù)攪拌6小時后，噴霧干燥(進料溫度為150°C)后收集粉末，得到吸附吡蟲啉的膨潤土內(nèi)核粉末。將該粉末緩慢加入到2000 mL質(zhì)量含量為I. 5%、pH為4. 5的殼聚糖溶液中。高速均質(zhì)化后，繼續(xù)攪拌3小時后調(diào)節(jié)pH至7，滴加質(zhì)量濃度為4%的三聚磷酸鹽溶液500 mL至沉淀完全，減壓過濾，將所得固體物在40°C下真空干燥，得到粒徑在50 250微米之間的微顆粒制劑96. 5g，經(jīng)測定吡蟲啉在制劑中的含量為11.8%。采用實施例I所述方法進行釋放實驗，得到不同時間下吡蟲啉的釋放率，結(jié)果見圖3。對照實施例2
采用十六烷基三甲基溴化銨5g，配制吡蟲啉質(zhì)量含量為I. 5%的農(nóng)藥乳液330g，攪拌均勻后，加入固體物含量為2%的膨潤土懸浮液5000g，常溫下連續(xù)攪拌6小時后，噴霧干燥，得到吡蟲啉的粉末制劑106g，經(jīng)測定吡蟲啉在粉末制劑中的含量為4. 5%。采用實施例I所述
6方法進行釋放實驗，得到不同時間下吡蟲啉的釋放率，對照實驗結(jié)果見圖3。由圖2、圖3可以看出本發(fā)明制備的具有核殼結(jié)構(gòu)的農(nóng)藥微顆粒制劑，由于利用粘土和殼聚糖兩者的結(jié)合優(yōu)勢，將粘土對農(nóng)藥的吸附作用和殼聚糖對農(nóng)藥的包埋作用有效 地結(jié)合起來，農(nóng)藥釋放時間顯著延長；且通過制備工藝的改進，利用均質(zhì)化分散技術(shù)和表面交聯(lián)工藝，得到分散性更為良好的微米級細顆粒制劑，與大顆粒劑相比，能夠更有效地在田間均勻分布；此外，利用粘土表面帶負電的特性，主動吸著陽離子性的殼聚糖，通過自組裝形成實心核殼結(jié)構(gòu)，與微膠囊技術(shù)相比，制劑成型工藝簡單、容易控制。
權(quán)利要求
1.一種具有核殼結(jié)構(gòu)的農(nóng)藥微顆粒制劑，其特征在于包括內(nèi)核和外殼，其中，以粘土為內(nèi)核吸附農(nóng)藥，以殼聚糖為外殼包裹農(nóng)藥，形成具有核殼結(jié)構(gòu)的農(nóng)藥微顆粒制劑，制劑粒徑在10 800微米。
2.一種具有核殼結(jié)構(gòu)的農(nóng)藥微顆粒制劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟將粘土與農(nóng)藥乳液混合，充分攪拌均勻后，噴霧干燥得到吸附農(nóng)藥的粘土內(nèi)核；然后將粘土內(nèi)核均勻分散到殼聚糖水溶液中，調(diào)節(jié)PH至中性，對懸浮固體顆粒進行表面交聯(lián)處理后，離心分離或減壓過濾，再將固體物干燥后，得到具有核殼結(jié)構(gòu)的農(nóng)藥微顆粒制劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有核殼結(jié)構(gòu)的農(nóng)藥微顆粒制劑的制備方法，其特征在于所述農(nóng)藥乳液是指將農(nóng)藥與乳化劑一起加入水中配制的乳狀液體，所述乳化劑是指其分子結(jié)構(gòu)上分別含有親水性基團和疏水性基團的有機表面活性劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有核殼結(jié)構(gòu)的農(nóng)藥微顆粒制劑的制備方法，其特征在于所述粘土采用膨潤土、高嶺土、凹凸棒石、海泡石中的一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有核殼結(jié)構(gòu)的農(nóng)藥微顆粒制劑的制備方法，其特征在于為了加快粘土與農(nóng)藥溶液的混合，可先將所述粘土制備成懸浮液，再將粘土均勻分散到水中配制的固-液混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有核殼結(jié)構(gòu)的農(nóng)藥微顆粒制劑的制備方法，其特征在于所述殼聚糖水溶液是指將殼聚糖溶解在pH值低于5的無機或有機酸水溶液中配制的溶液。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有核殼結(jié)構(gòu)的農(nóng)藥微顆粒制劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟配制農(nóng)藥質(zhì)量含量為O. 2% 20%的農(nóng)藥乳液，攪拌，加入固體物含量為O.1% 10%的粘土懸浮液，其中粘土與農(nóng)藥的質(zhì)量比為O. 5 10 :1，常溫下連續(xù)攪拌O. 5 48小時后，噴霧干燥后收集所得粉末，即為吸附農(nóng)藥的粘土內(nèi)核；將所得粘土內(nèi)核均勻分散到殼聚糖溶液中，其中殼聚糖與農(nóng)藥的質(zhì)量比為O. 5 10 :1，攪拌O 6小時后調(diào)節(jié)pH至6 8，然后滴加三聚磷酸鹽溶液進行表面交聯(lián)處理；采用離心分離或減壓過濾，離心轉(zhuǎn)速1000 15000轉(zhuǎn)/分，再將所得固體物干燥，得到粒度在10 800微米之間的微顆粒狀農(nóng)藥制劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有核殼結(jié)構(gòu)的農(nóng)藥微顆粒制劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟將十六烷基三甲基溴化銨20g加入960g水中，攪拌均勻后加入噠草伏原藥20g，配制含量為質(zhì)量百分比2%的噠草伏乳液1000 g，攪拌均勻后，加入固體物含量為2%的膨潤土懸浮液4000 g，常溫下連續(xù)攪拌12小時后，噴霧干燥后收集粉末，得到吸附噠草伏的膨潤土內(nèi)核粉末，將該粉末緩慢加入6000 mL質(zhì)量含量為1%、pH為4. 5的殼聚糖溶液中，高速均質(zhì)化后，繼續(xù)攪拌2小時后調(diào)節(jié)pH至7，滴加質(zhì)量濃度為4%的三聚磷酸鈉溶液1000 mL至沉淀完全，減壓過濾，將所得固體物在40°C下真空干燥，得到粒徑在60 380微米之間的微顆粒狀制劑163g。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有核殼結(jié)構(gòu)的農(nóng)藥微顆粒制劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟采用十六烷基三甲基溴化銨15g，配制吡蟲啉質(zhì)量含量為I. 5%的農(nóng)藥乳液lOOOg，攪拌均勻后，加入固體物含量為2%的膨潤土懸浮液2500g，常溫下連續(xù)攪拌6小時后，噴霧干燥后收集粉末，得到吸附吡蟲啉的膨潤土內(nèi)核粉末；將該粉末緩慢加入到2000mL質(zhì)量含量為I. 5%、pH為4. 5的殼聚糖溶液中；高速均質(zhì)化后，繼續(xù)攪拌3小時后調(diào)節(jié)pH至7，滴加質(zhì)量濃度為4%的三聚磷酸鹽溶液500 mL至沉淀完全，減壓過濾，將所得固體物在40°C下真空干燥，得到粒徑在50 250微米之間的微顆粒制劑96. 5g。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有核殼結(jié)構(gòu)的農(nóng)藥微顆粒制劑及其制備方法，其特征在于，包括以下步驟將粘土與農(nóng)藥乳液混合，充分攪拌均勻后，噴霧干燥得到吸附農(nóng)藥的粘土內(nèi)核；然后將粘土內(nèi)核均勻分散到殼聚糖水溶液中，調(diào)節(jié)pH至中性，對懸浮固體顆粒進行表面交聯(lián)處理后，離心分離或減壓過濾，再將固體物干燥后，得到具有核殼結(jié)構(gòu)的農(nóng)藥微顆粒制劑。具有加工容易、顆粒較小、田間分布更好、釋放時間長等特點。
文檔編號A01N51/00GK102939961SQ20121043611
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月6日
發(fā)明者李建法, 李益民, 呂金紅, 黃蓉, 張丹露 申請人:紹興文理學(xué)院