温度响应型吡唑醚菌酯微胶囊的制备与性能

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吡唑醚菌酯是一种兼具吡唑结构的甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂,对稻瘟病具有优异的防效,但是吡唑醚菌酯对水生生物有高风险,构建温度响应型吡唑醚菌酯微胶囊,解决吡唑醚菌酯对水生生物的安全风险问题,扩展吡唑醚菌酯的应用范围,具有十分重要的研究意义。基于此,本文以选择以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)与丙烯酸丁酯(BA)的共聚物(P(NIPAM-co-BA))、N-异丙基丙烯酰胺和β-CD、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)共聚物(P(β-CD-co-PBS-co-NIPAM))为壁材,分别采用乳液聚合法和溶剂挥发法制备温度响应型吡唑醚菌酯微胶囊,围绕微胶囊的性能表征以及安全性评价展开了一系列的研究工作。其主要研究工作如下:以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和丙烯酸丁酯(BA)的共聚物(P(NIPAM-co-BA))为壁材,采用乳液聚合法制备温度响应型吡唑醚菌酯微胶囊。通过光学显微镜、扫描电镜、激光粒度分析仪、紫外分光光度计等手段对微胶囊的形貌、粒径、载药量和包封率进行表征,同时采用透析袋法探讨其释放性能,并对微胶囊的释放数据进行释放动力学模型拟合。结果表明:所得吡唑醚菌酯微胶囊呈球形,平均粒径在1.04μm,包封率为78.30%,载药量为15.66%。该微胶囊具有明显的温度响应性特征,响应温度为28.2℃,可根据环境温度差异实现活性成分可控释放,当环境温度高于该温度时,吡唑醚菌酯微胶囊能够快速释放活性成分,当环境温度低于该温度时,吡唑醚菌酯微胶囊的释放行为受到抑制。在20℃条件下微胶囊的释放拟合曲线比较符合零级动力学方程,而在35℃条件下微胶囊的释放拟合曲线比较符合一级动力学方程。以β-CD/PBS/NIPAM聚合物(P(β-CD-co-PBS-co-NIPAM))为壁材,采用溶剂挥发法制备温度响应型吡唑醚菌酯微胶囊。通过光学显微镜、扫描电镜、激光粒度分析仪、X-衍射仪、高效液相色谱仪等手段对微胶囊的形貌、粒径、载药量和包封率进行表征,同时采用透析袋法探讨其释放性能,并对微胶囊的释放数据进行释放动力学模型拟合。所制得的温度响应型吡唑醚菌酯微胶囊球形规整,粒径分布较窄,微胶囊的平均粒径在7.08μm,包封率为52.91%,载药量为14.99%。W-XRD测试结果显示,吡唑醚菌酯均被充分包覆在微胶囊中。微胶囊释药性能研究表明,所制备的温度响应型吡唑醚菌酯微胶囊具有良好的温度响应特征和控制释放性能。温度在35℃时吡唑醚菌酯微胶囊能够快速释放活性成分,而在20℃时其释放行为受到抑制。在20℃和35℃条件下微胶囊的释放拟合曲线均比较符合一级动力学方程。对斑马鱼的急性毒性试验结果表明:以P(NIPAM-co-BA)为壁材的吡唑醚菌酯微胶囊对斑马鱼的急性毒性的LC50(96 h)值为4.48 mg a.i./L,比其原药对斑马鱼LC50大90倍以上,毒性等级为“中毒”。以P(β-CD-co-PBS-co-NIPAM)为壁材的吡唑醚菌酯微胶囊对斑马鱼的急性毒性的LC50(96 h)值为7.71 mg a.i./L,比其原药对斑马鱼LC50大150倍以上,毒性等级同样为“中毒”。因此,采用两种方法制备的温度响应型吡唑醚菌酯微胶囊均显著提高了吡唑醚菌酯对水生生物的安全性。
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