基于生物多糖的功能化农药制剂构建及性能研究

来源 :仲恺农业工程学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:drg45tg54h4h
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农药是保障作物免受病虫害侵扰和提高农业综合生产能力的重要物质基础,但是农药的低效利用造成了巨大的成本浪费以及严重的环境污染。2022年中央一号文件再次强调深入推进农业投入品的减量化,缓/控释农药的出现为农药减施增效和可持续农业发展提供了一个可行的方案。阿维菌素是一种高活性的杀虫剂,但是自身的十六元大环内酯结构导致其易光解,水溶性差的缺点。因此本研究使用天然生物多糖作为阿维菌素的缓/控释载体,探索通过不同方法制备的载体对农药装载能力,释放性能,叶面润湿性的影响,并研究不同制剂的杀虫活性和生物安全性。旨在设计研发长效可控释放、杀虫效果好、非目标生物毒性低的环境友好型阿维菌素制剂。本论文主要研究结果如下:(1)采用七甲基三硅氧烷(TSS)化学接枝改性羧甲基壳聚糖(CMCS)以获得两亲性农药载体CMCS-AGE-TSS,载体对阿维菌素(AVM)的包封率达到50.67%,并自组装成210 nm的纳米颗粒AVM@CMCS-AGE-TSS,载药颗粒的粒径和包封率随着TSS接枝率的提高而增大。叶面接触角从AVM水分散液的63.76°下降到AVM@CMCS-AGE-TSS的49.32°,AVM@CMCS-AGE-TSS的液体保留量为20.6 mg/cm~2,相比AVM水分散液的10.1 mg/cm~2提高了1倍。载体包封使AVM的紫外光稳定性提高了将近1倍,AVM@CMCS-AGE-TSS在中性环境下可以缓慢释放AVM,酸性或碱性则会加快AVM的释放速率。最后,AVM@CMCS-AGE-TSS和AVM原药的杀虫活性差异不显著。(2)通过自由基共聚反应将改性天然松香(RSG)接枝到羧甲基纤维素(CMC)分子链上制备载体CMC-g-PRSG,用于包封AVM组成的AVM@CMC-g-PRSG缓释体系。AVM@CMC-g-PRSG的平均粒径为167 nm,对AVM的包封率可以达到47.83%。AVM@CMC-g-PRSG纳米颗粒具备良好的储存稳定性,并且紫外光稳定性能比AVM水分散液提高了2倍。包封在AVM@CMC-g-PRSG纳米颗粒中的AVM可以缓慢释放,持续时间超过160 h。AVM@CMC-g-PRSG在喷洒7天后仍保持80.0%的杀虫率,而市售乳油和原药的杀虫率仅为70.6%和56.6%。载体包封使AVM@CMC-g-PRSG对水生动物的安全性比市售乳油提高了2倍以上。(3)以改性羧甲基纤维素作为囊壁材料,正十六烷作为温度响应核芯,通过界面聚合法制备了刺激响应型阿维菌素聚脲微球AVM@CM-SS-PU,微球粒径为3.90±0.92μm,AVM的包封率可以达到88.23%。AVM@CM-SS-PU的紫外光稳定性能比AVM水分散液提高了5倍以上,并且拥有与市售乳油相似的叶面润湿性和更好的叶面粘附性。AVM@CM-SS-PU可以在温度、谷胱甘肽、p H、纤维素酶、脲酶的刺激下促进释放。AVM@CM-SS-PU对小菜蛾的杀虫活性随温度升高而升高,同时在紫外灯照射180 min后,原药和市售乳油的杀虫效果分别下降至13.3%和16.6%,而AVM@CM-SS-PU仍然保持在50.0%。AVM@CM-SS-PU微胶囊对水生动物的安全性比市售乳油提高了13倍并且在高浓度下不影响作物种子的发芽。
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