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农药是提高作物生产力和防止重大生物灾害的重要投入品,在农业生产中起着不可替代的作用。但由于常规农药剂型存在有机溶剂对环境污染大、分散性差、易漂移以及利用率低等问题,大部分农药流入环境中,对环境造成危害。近年来,随着纳米农药制剂可智能地控制活性成分“按需”释放到靶标生物,在提高农药的功效和安全性方面显示出巨大的潜力。植食性鳞翅目幼虫的肠道偏碱性,因此,制备具有pH响应性的农药控释剂在精准靶向控制鳞翅目害虫方面具有较好的应用前景。本论文通过中空介孔二氧化硅接枝pH响应性材料,开展pH响应性纳米控释剂研究。主要研究结果如下: 1.以具有均一粒径(130nm)的聚苯乙烯纳米球(PS-130)为模板,以正硅酸乙酯为硅源,在表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵的存在下,制备中空介孔二氧化硅(hollowmesoporoussilica,HMS)。HMS经KH-570改性后,在HMS表面接枝高分子材料聚甲基丙烯酸缩水甘油酯/丙烯酸,制备内层为介孔二氧化硅,外层为聚甲基丙烯酸缩水甘油酯/丙烯酸的无机-有机复合材料(HMS@P(GMA-AA))。采用浸渍法负载模式药物阿维菌素,制备阿维菌素纳米控释剂(Aba@HMS@P(GMA-AA))。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、热重和差热分析(TGA-DTA)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和Brunauer-Emmett-Teller(BET)等对该控释剂进行表征,结果表明,HMS@P(GMA-AA)纳米粒子已成功制备,且粒径均一,粒径为190nm,呈现出好的分散性,对阿维菌素的负载率达33%。 2.光稳定性研究试验结果表明:阿维菌素原药经紫外光照射6h后,降解率达到99%,而纳米控释剂在照射24h后降解率小于25%,表明纳米控释剂可以防止阿维菌素光解。缓释动力学试验表明:Aba@HMS@P(GMA-AA)在pH10条件下,7d后的累积释放率达到86%。而在pH5和pH7的条件下,15d后的累积释放率仅为14%和12%,证明控释剂具有pH响应控制释放性能。通过对释放曲线进行模型拟合,结果表明药物释放机制为Fick扩散。粘附性研究结果表明:HMS@P(GMA-AA)比HMS的粘附性更好,HMS@P(GMA-AA)冲洗20次后,在水稻叶面的滞留率为36%,而HMS仅剩4%。 3.采用生物测定方法测定了Aba@HMS@P(GMA-AA)对稻纵卷叶螟的生物活性,结果表明:在喷药0d、1d、7d后,不同浓度的Aba@HMS@P(GMA-AA)和阿维菌素乳油对稻纵卷叶螟的死亡率均无显著差异。喷药10d后,浓度为0.182mg/L的Aba@HMS@P(GMA-AA)死亡率65.28%,显著高于相同浓度阿维菌素乳油处理时死亡率34.26%。喷药14d后,Aba@HMS@P(GMA-AA)浓度为0.137mg/L、0.182mg/L时稻纵卷叶螟死亡率同为57.04%,显著高于0.182mg/L阿维菌素乳油处理的死亡率28.52%。此外,喷药21d后Aba@HMS@P(GMA-AA)浓度为0.137mg/L、0.182mg/L时,稻纵卷叶螟的死亡率分别为50%、53.33%,显著高于0.182mg/L阿维菌素乳油处理时死亡率21.11%。通过盆栽试验测定Aba@HMS@P(GMA-AA)与阿维菌素乳油对水稻苗期生长的影响,研究结果表明:Aba@HMS@P(GMA-AA)对水稻苗期地上部分、地下部分鲜重和干重的影响与对照相比无显著性差异。