温度响应性噻虫嗪控释剂的制备及生物活性研究

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sycamorelee
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化学防治是目前控制农业生产中杂草、害虫和病害最有效、最快捷的方法。然而传统农药剂型存在有机溶剂含量高、粉尘漂移和分散性差等缺点,只有一部分有效成分到达靶标,其余部分往往容易通过径流、挥发、淋溶等方式进入环境,导致严重的环境问题,甚至对人类健康产生威胁。构建控释农药体系是解决该问题的理想途径,农药控释剂可以延长农药持效期和提高农药利用效率。本论文使用聚N-异丙基丙烯酰胺的温敏性,制备具有温度响应性纳米载体材料(HMS@P(NIPAM-MAA)),以噻虫嗪作为模式农药,开展温度响应性纳米控释剂研究。主要研究结果如下:  1. 以聚苯乙烯纳米球为硬模板,以正硅酸乙酯为硅源,制备了中空介孔二氧化硅(HMS),采用3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-570)对HMS进行改性,以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和甲基丙烯酸(MAA)为单体,N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,十二烷基硫酸钠(SDS)为表面活性剂,通过自由基聚合法合成了具有均匀尺寸和形貌的有机-无机复合纳米材料HMS@P(NIPAM-MAA)。采用傅立叶红外光谱仪(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、热失重分析(TGA)、粒径分析和N2吸附-解吸等方法对纳米材料进行了表征,结果表明,HMS@P(NIPAM-MAA)已成功制备,形貌为规则球形,平均粒径为 240 nm,以噻虫嗪为模式农药,通过溶剂蒸发法负载至HMS@P(NIPAM-MAA)中,噻虫嗪的负载率达18.7%。  2. 稳定性试验显示,当紫外灯照射3 h后,噻虫嗪原药降解率已经达90%,12 h全部降解。而12 h后控释剂中噻虫嗪降解率仅为20%,表明控释剂在紫外光照射下较噻虫嗪原药更稳定。粘附性能研究表明,HMS@P(NIPAM-MAA)在水稻叶片上的粘附性显著优于 HMS。释放动力学研究表明,相同时间下,控释剂在34℃条件下的累积释放量高于在31℃和28℃的累积释放量。第14 d,控释剂在34℃和31℃下的累积释放率分别为50.39%和39.77%,而28℃下仅为25.03%,表明控释剂中噻虫嗪的释放速率随着温度的升高而增加。此外,控释剂与空白对照和 25%噻虫嗪水分散粒剂对水稻植株的生长状况无明显差异,表明控释剂对水稻植株的生长不会产生影响。  3. 褐飞虱的生物活性测定试验表明,在喷施药液0 d后,温度为28℃时,25%噻虫嗪水分散粒剂处理的褐飞虱死亡率达84%,而相同浓度的控释剂处理的褐飞虱死亡率为45%。当温度为34 ℃时,该浓度控释剂处理的褐飞虱死亡率显著增加,达到94%,表明控释剂中农药分子的释放量随着温度的升高而增加。当喷施药液3 d后,温度为31℃和34℃时,浓度为23.86 mg/L 25%噻虫嗪水分散粒剂处理的褐飞虱死亡率分别为84%和88%,而浓度为23.86 mg/L控释剂处理的褐飞虱死亡率分别为91%和92%。喷施药液7 d后与之有相同的趋势。喷施药液14 d后,34℃时,浓度为17.89 mg/L控释剂处理的褐飞虱死亡率为77%,浓度为23.86 mg/L 25%噻虫嗪水分散粒剂处理的褐飞虱死亡率为73%,表明控释剂具有较长持效期,能减少农药使用量。显示出良好的温度响应控制释放性能。
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