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CN111903694A - 用于防治松树球果害虫的农药纳米载体系统及其制备方法 - Google Patents

用于防治松树球果害虫的农药纳米载体系统及其制备方法 Download PDF

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CN111903694A
CN111903694A CN202010774635.2A CN202010774635A CN111903694A CN 111903694 A CN111903694 A CN 111903694A CN 202010774635 A CN202010774635 A CN 202010774635A CN 111903694 A CN111903694 A CN 111903694A
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刘细平
王昌锦
徐妍
陶婧
王金芳
张政
王晓东
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Beijing Fleet Agriculture Technology Co ltd
Beijing Yuyue Biotechnology Co ltd
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Beijing Fleet Agriculture Technology Co ltd
Beijing Yuyue Biotechnology Co ltd
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Abstract

本公开涉及一种用于防治松树球果害虫的农药纳米载药系统，其特征在于，该农药纳米载药系统包括纳米粒和包封在所述纳米粒内的有效成分；其中，所述纳米粒由载体材料和辅助成分组成，所述有效成分包括1重量份的天然除虫菊素和0.1‑40重量份的印楝素。通过上述技术方案，本公开提供的农药纳米载药系统具有明显的缓控释作用，能够增长药物持效期；同时，该农药纳米载药系统还具有较强的叶片亲和性，能够较好地附着在农作物叶片上，避免大量农药液滴进入自然环境中而污染自然环境，因此，本公开的农药纳米载药系统降低了用药量，提高了药效，在缓解农药滥用所造成的环境污染、有害生物抗药性、生物多样性丧失等方面也具有明显的效果。

Description

用于防治松树球果害虫的农药纳米载体系统及其制备方法
技术领域
本公开涉及农药生产技术领域，具体地，涉及一种用于防治松树球果害虫的农药纳米载药系统及其制备方法。
背景技术
农药是农业生成的重要资源，施用农药是防治农作物病虫害及调节农作物生长的重要手段，对于农业生产保产和增产具有重要意义。大多数农药在自然条件下不稳定、易降解，导致农药持效期短，利用率低；而且，多数作物叶片表面具有蜡质层、绒毛、乳突等疏水性的微纳结构，农药液滴难以附着在作物叶片上而脱落进入自然环境，进一步降低农药利用率，同时，脱落进入自然环境的农药会造成环境污染，不仅会威胁人类的健康，还会诱发有害生物的抗药性。因此，有必要研发新型的农药剂型，增加农药持效性，提高农药在植物叶片上的附着量，减少农药使用量。
纳米材料具有小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应和量子隧道效应等特性，显现出许多传统材料不具备的优良特性。纳米技术在农业方面的应用研究，已经形成了一个十分活跃的新兴交叉学科，其中，将纳米技术与农药的研制结合，利用纳米材料与技术发展纳米农药新剂型，是当前国际上纳米科技农业应用领域的研究热点之一，形成了一个新兴的纳米农药研究领域，在缓解农药滥用所造成的环境污染、有害生物抗药性、生物多样性丧失等方面显示了良好的应用前景，不仅大大降低了用药量，提高了药效，在使用经济性上也得到了突破。
发明内容
本公开的目的是提供一种用于防治松树球果害虫的农药纳米载药系统及其制备方法，该农药纳米载药系统具有明显的缓控释作用和叶片亲和作用。
为了实现上述目的，第一方面，本公开提供一种用于防治松树球果害虫的农药纳米载药系统，该农药纳米载药系统包括纳米粒和包封在所述纳米粒内的有效成分；其中，所述纳米粒由载体材料和辅助成分组成，所述有效成分包括1重量份的天然除虫菊素和0.1-40重量份的印楝素。
可选地，所述有效成分包括1重量份的天然除虫菊素和0.5-10重量份的印楝素。
可选地，该农药纳米载药系统的平均粒径为78.6-157.9nm，载药量为4.4-53.7％，包封率为68.9-93.5％；优选地，所述农药纳米载药系统的平均粒径为95.3-125.4nm，载药量为18.2-36.7％，包封率为78.4-88.7％。
可选地，所述载体材料包括单甲氧基聚乙二醇-聚乳酸-乙醇酸嵌段共聚物、聚乙二醇-聚乳酸-乙醇酸嵌段共聚物、聚氧化乙烯-聚乳酸-羟基乙酸嵌段共聚物、聚丙烯酰胺-聚乳酸-羟基乙酸嵌段共聚物和聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种；优选地，所述载体材料包括单甲氧基聚乙二醇-聚乳酸-乙醇酸嵌段共聚物、聚丙烯酰胺-聚乳酸-羟基乙酸嵌段共聚物和聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。
可选地，所述辅助成分包括乳化剂和润湿剂。
可选地，相对于1重量份的所述载体材料，所述辅助成分的用量为0.06-0.6重量份。
第二方面，本公开提供一种制备第一方面中任意一项所述的农药纳米载药系统的方法，所述方法包括：
a、将所述载体材料和所述辅助成分溶于有机溶剂中，得到载体溶液；
b、将所述有效成分溶于有机溶剂中，得到有效成分溶液；
c、将所述载体溶液和所述有效成分溶液混合，于300-500转/min的转速条件下搅拌30-60min，得到所述农药纳米载药系统。
可选地，所述有机溶剂包括丙酮、乙酸乙酯、N-辛基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺和N,N-二甲基癸酰胺中的至少一种。
可选地，步骤a中，相对于1重量份的载体材料和辅助成分的混合物，所述有机溶剂的用量为0.5-3重量份；
步骤b中，相对于1重量份的有效成分，所述有机溶剂的用量为0.5-2.5重量份。
可选地，步骤c中，相对于1体积份的所述载体溶液，所述有效成分溶液的用量为0.1-5体积份。
通过上述技术方案，本公开提供的农药纳米载药系统具有明显的缓控释作用，具有较长的药物持效期；同时，该农药纳米载药系统还具有较强的叶片亲和性，能够较好地附着在农作物叶片上，这有助于避免大量农药液滴进入自然环境中而污染自然环境，因此，本公开的农药纳米载药系统具有用药量低、药效较高、持效期长的特点，有助于缓解农药滥用所造成的环境污染、有害生物抗药性、生物多样性丧失等问题。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
本公开的第一方面提供一种用于防治松树球果害虫的农药纳米载药系统，该农药纳米载药系统包括纳米粒和包封在所述纳米粒内的有效成分；其中，所述纳米粒由载体材料和辅助成分组成，所述有效成分包括1重量份的天然除虫菊素和0.1-40重量份的印楝素。
在上述技术方案中，有效成分包封在纳米粒内部，能够避免有效成分直接暴露在自然环境中发生降解而导致的药物失效、利用率低等问题；同时，纳米粒具有缓释、控释作用，能够长期持续释放出有效成分，延长药物的持效期；纳米粒还具有叶片亲和性，能够较好地附着在农作物叶片上，避免大量农药液滴进入自然环境中而污染自然环境。因此，本公开的农药纳米载药系统具有用药量低、药效较高、持效期长的特点，有助于缓解农药滥用所造成的环境污染、有害生物抗药性、生物多样性丧失等问题。
同时，上述农药纳米载药系统中，有效成分包括1重量份的天然除虫菊素和0.1-40重量份的印楝素，在上述用量范围内的天然除虫菊素和印楝素具有协同增效作用，相对于单独使用其中任意一种，上述用量范围内的两种成分组合使用能更有效地驱避害虫、防治病害、壮苗和促进调剂生长。
根据本公开，为了进一步增加天然除虫菊素和印楝素的增效作用，进一步减少用药量、增强农药的作用效果，优选情况下，所述有效成分包括1重量份的天然除虫菊素和0.5-10重量份的印楝素。
根据本公开，上述农药纳米载药系统的平均粒径、载药量和包封率等可以在较大的范围内变化，例如，该农药纳米载药系统的平均粒径可以为78.6-157.9nm，载药量可以为4.4-53.7％，包封率可以为68.9-93.5％；优选地，所述农药纳米载药系统的平均粒径可以为95.3-125.4nm，载药量可以为18.2-36.7％，包封率可以为78.4-88.7％。在上述优选范围内，农药纳米载药系统缓释控释作用更好。
根据本公开，组成上述纳米粒的载体材料可以在较宽的范围内选择，例如，所述载体材料可以包括单甲氧基聚乙二醇-聚乳酸-乙醇酸嵌段共聚物、聚乙二醇-聚乳酸-乙醇酸嵌段共聚物、聚氧化乙烯-聚乳酸-羟基乙酸嵌段共聚物、聚丙烯酰胺-聚乳酸-羟基乙酸嵌段共聚物和聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种；优选地，所述载体材料包括单甲氧基聚乙二醇-聚乳酸-乙醇酸嵌段共聚物、聚丙烯酰胺-聚乳酸-羟基乙酸嵌段共聚物和聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。在该优选情况下，农药纳米载药系统具有更好的缓释控释作用，叶片亲和性也更好。
根据本公开，组成上述纳米粒的辅助成分的种类可以在较宽的范围内选择，例如，所述辅助成分可以包括乳化剂和润湿剂。
根据本公开，上述纳米粒中，载体材料和辅助成分的相对含量可以在较大的范围内变化，例如，相对于1重量份的所述载体材料，所述辅助成分的用量可以为0.06-0.6重量份。
本公开的第二方面提供一种制备第一方面中任意一项所述的农药纳米载药系统的方法，所述方法包括：a、将所述载体材料和所述辅助成分溶于有机溶剂中，得到载体溶液；b、将所述有效成分溶于有机溶剂中，得到有效成分溶液；c、将所述载体溶液和所述有效成分溶液混合，于300-500转/min的转速条件下搅拌30-60min，得到所述农药纳米载药系统。
可选地，所述有机溶剂包括丙酮、乙酸乙酯、N-辛基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺和N,N-二甲基癸酰胺中的至少一种。
可选地，步骤a中，相对于1重量份的载体材料和辅助成分的混合物，所述有机溶剂的用量为0.5-3重量份；步骤b中，相对于1重量份的有效成分，所述有机溶剂的用量为0.5-2.5重量份。
可选地，步骤c中，相对于1体积份的所述载体溶液，所述有效成分溶液的用量为0.1-5体积份。
下面通过实施例来进一步说明本公开，但是本公开并不因此而受到任何限制。本公开实施例中涉及到的原料、试剂、仪器和设备，如无特殊说明，均可通过市场购买获得。
实施例1
将载体材料(单甲氧基聚乙二醇-聚乳酸-乙醇酸嵌段共聚物)和辅助成分(十二烷基苯磺酸钠)按照重量比1：0.1混合后，溶于有机溶剂(N,N-二甲基癸酰胺)中，得到载体溶液，其中，相对于1重量份的载体材料和辅助成分的混合物，有机溶剂的用量为1重量份；将有效成分(1重量份的天然除虫菊素和1重量份的印楝素)溶于有机溶剂(丙酮)中，得到有效成分溶液，其中，相对于1重量份的有效成分，有机溶剂的用量为1重量份；将上述载体溶液和有效成分溶液按照体积比2.5：1混合，于400转/min的转速条件下搅拌40min，得到本实施例的农药纳米载药系统。
经检测，本实施例制得的上述农药纳米载药系统的平均粒径为98.9nm，载药量为28.9％，包封率为85.7％。
实施例2
利用实施例1的方法制备农药纳米载药系统，与实施例1不同的是：有效成分包括1重量份的天然除虫菊素和10重量份的印楝素。
实施例3
利用实施例1的方法制备农药纳米载药系统，与实施例1不同的是：有效成分包括1重量份的天然除虫菊素和0.5重量份的印楝素。
实施例4
利用实施例1的方法制备农药纳米载药系统，与实施例1不同的是：有效成分包括1重量份的天然除虫菊素和40重量份的印楝素。
实施例5
利用实施例1的方法制备农药纳米载药系统，与实施例1不同的是：有效成分包括1重量份的天然除虫菊素和0.1重量份的印楝素。
实施例6
利用实施例1的方法制备农药纳米载药系统，与实施例1不同的是：本实施例中使用的载体材料为聚乙二醇-聚乳酸-乙醇酸嵌段共聚物。
实施例7
利用实施例1的方法制备农药纳米载药系统，与实施例1不同的是：本实施例中使用的载体材料为聚氧化乙烯-聚乳酸-羟基乙酸嵌段共聚物。
实施例8
利用实施例1的方法制备农药纳米载药系统，与实施例1不同的是：本实施例中使用的载体材料为聚丙烯酰胺-聚乳酸-羟基乙酸嵌段共聚物。
实施例9
利用实施例1的方法制备农药纳米载药系统，与实施例1不同的是：本实施例制得的农药纳米载药系统的平均粒径为78.6nm，载药量为4.4％，包封率为68.9％。
实施例10
利用实施例1的方法制备农药纳米载药系统，与实施例1不同的是：本实施例制得的农药纳米载药系统的平均粒径为157.9nm，载药量为53.7％，包封率为93.5％。
实施例11
利用实施例1的方法制备农药纳米载药系统，与实施例1不同的是：本实施例制得的农药纳米载药系统的平均粒径为95.3nm，载药量为18.2％，包封率为78.4％。
实施例12
利用实施例1的方法制备农药纳米载药系统，与实施例1不同的是：本实施例制得的农药纳米载药系统的平均粒径为125.4nm，载药量为36.7％，包封率为88.7％。
对比例1
利用实施例1的方法制备农药纳米载药系统，与实施例1不同的是：利用等量的天然除虫菊素替换实施例1中的有效成分。
对比例2
利用实施例1的方法制备农药纳米载药系统，与实施例1不同的是：利用等量的印楝素替换实施例1中的有效成分。
对比例3
将1重量份的天然除虫菊素和1重量份的印楝素混合后，按照领域内的常规方法制备乳油。
对比例4
将1重量份的天然除虫菊素和1重量份的印楝素混合后，按照领域内的常规方法制备水分散粒剂。
对比例5
将1重量份的天然除虫菊素和1重量份的印楝素混合后，按照领域内的常规方法制备粉剂。
测试实施例
本测试实施例将实施例1～12和对比例1～5中制得的农药制剂作为测试样品，测试其对果梢斑螟的防治效果。
试验地点：以吉林省延边朝鲜族自治州长白山林区作为试验林区，该林区土壤肥力较好，林木生长状况均匀。试验林区属于针叶阔叶混交林，平均坡度为30°，以试验林区中的红松作为试验对象，红松的树龄均为200年以上，株高25～30米。每亩试验林区中分布有约15株红松，约有70％的红松球果发生虫害，每颗发生虫害的球果上分布有5～6头害虫。
试验方法：将实验林区划分为18个试验小区，每个试验小区的面积为50亩，其中的17个试验小区作为实验组，分别施用实施例1～12和对比例1～5中制得的农药制剂，剩余的1个试验小区作为对照组，施用清水。每个试验小区中，实施例1～12和对比例1～5中制得的农药制剂的施用量均为50mL，使用清水稀释100倍后，利用直升机喷雾施药。
分别于施药后1天、7天、14天和21天，采用五点取样法分别在每个试验小区内选取5株红松，每株红松上随机选取5颗红松球果，并统计球果内的果梢斑螟数量，并计算各试验小区内的防治效果，结果如表1所示。各试验小区的防治效果按照下式进行计算：
防治效果(％)＝(实验组虫口减退率-对照组虫口减退率)/(1-对照区虫口减退率)×100
表1
Figure BDA0002617927070000091
Figure BDA0002617927070000101
由表1可以看出，本公开提供的农药纳米载药系统对松树球果害虫的防治效果好，且持效期更长。
以上详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种用于防治松树球果害虫的农药纳米载药系统，其特征在于，该农药纳米载药系统包括纳米粒和包封在所述纳米粒内的有效成分；其中，所述纳米粒由载体材料和辅助成分组成，所述有效成分包括1重量份的天然除虫菊素和0.1-40重量份的印楝素。
2.根据权利要求1所述的农药纳米载药系统，其特征在于，所述有效成分包括1重量份的天然除虫菊素和0.5-10重量份的印楝素。
3.根据权利要求1所述的农药纳米载药系统，其特征在于，该农药纳米载药系统的平均粒径为78.6-157.9nm，载药量为4.4-53.7％，包封率为68.9-93.5％；优选地，所述农药纳米载药系统的平均粒径为95.3-125.4nm，载药量为18.2-36.7％，包封率为78.4-88.7％。
4.根据权利要求1所述的农药纳米载药系统，其特征在于，所述载体材料包括单甲氧基聚乙二醇-聚乳酸-乙醇酸嵌段共聚物、聚乙二醇-聚乳酸-乙醇酸嵌段共聚物、聚氧化乙烯-聚乳酸-羟基乙酸嵌段共聚物、聚丙烯酰胺-聚乳酸-羟基乙酸嵌段共聚物和聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种；优选地，所述载体材料包括单甲氧基聚乙二醇-聚乳酸-乙醇酸嵌段共聚物、聚丙烯酰胺-聚乳酸-羟基乙酸嵌段共聚物和聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的农药纳米载药系统，其特征在于，所述辅助成分包括乳化剂和润湿剂。
6.根据权利要求5所述的农药纳米载药系统，其特征在于，相对于1重量份的所述载体材料，所述辅助成分的用量为0.06-0.6重量份。
7.一种制备权利要求1-6中任意一项所述的农药纳米载药系统的方法，其特征在于，所述方法包括：
a、将所述载体材料和所述辅助成分溶于有机溶剂中，得到载体溶液；
b、将所述有效成分溶于有机溶剂中，得到有效成分溶液；
c、将所述载体溶液和所述有效成分溶液混合，于300-500转/min的转速条件下搅拌30-60min，得到所述农药纳米载药系统。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述有机溶剂包括丙酮、乙酸乙酯、N-辛基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺和N,N-二甲基癸酰胺中的至少一种。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤a中，相对于1重量份的载体材料和辅助成分的混合物，所述有机溶剂的用量为0.5-3重量份；
步骤b中，相对于1重量份的有效成分，所述有机溶剂的用量为0.5-2.5重量份。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤c中，相对于1体积份的所述载体溶液，所述有效成分溶液的用量为0.1-5体积份。
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