毒死蜱微膠囊懸浮種衣劑的制備研究

吳秋平，談 增，符韋維，馮 海

（浙江工業(yè)大學藥學院，浙江 杭州 310032）

懸浮種衣劑（Flowable Concentrate for Seed Coating，FS）在我國推廣種子包衣技術中使用廣泛，占種衣劑總量的90%以上，屬于特異性的懸浮劑品種[1]。微囊懸浮劑（Capsule Suspending，CS）利用天然或合成的高分子材料形成核-殼結構的微小容器，將有效成分包裹其中，懸浮在水中。此劑型由連續(xù)相和非連續(xù)相組成，其中連續(xù)相為水和助劑，非連續(xù)相為被包裹的農藥[2]。CS 用于農作物或其它植物種子的處理，具有成膜性、緩慢釋放性、持效期長等優(yōu)點。并且具有殺滅苗期害蟲和地下害蟲，保護種苗健康生長，提高種子的發(fā)芽率等功效，最終可達到治蟲、防病、提高產量等目的[3]。

毒死蜱是一種廣譜殺蟲、殺螨劑，其化學名為O，O-二乙基-O-3，5，6-二氯代-2-吡啶基硫代 磷酸酯（O，O-dienlyl-O-3，5，6-trichloro-2-pyridyl phosphorothioate），國內使用的毒死蜱劑型主要有乳油、顆粒劑、微乳劑等。毒死蜱在土壤中的殘留期較長，會通過生物富積對人類健康構成很大的威脅。其環(huán)境行為有：光化學降解；水體中的降解；土壤對農藥的吸附以及在人、植物、動物體中的代謝降解等[4]。

由于毒死蜱光解性較強，其在植物葉片上的持效期較短；其乳油劑型，需消耗大量有機溶劑，造成很大的環(huán)境污染，其毒性高，異味較大，在堿性環(huán)境中易分解。本實驗將毒死蜱制成20%微膠囊懸浮種衣劑，實現屏蔽異味、減低毒性、穩(wěn)定藥效、控制釋放、減少用量、延長藥效持續(xù)時間的目的。

1 實驗部分

1.1 儀器與材料

FSH 型高速勻漿機（金壇市杰瑞爾電器有限公司），Spectramax M2e 型多功能酶標儀（Molecular Devices），80-2 型離心沉淀機（鞏義市英峪予華儀器廠），倒置顯微鏡（Leica）。

毒死蜱原藥（浙江新農化工股份有限公司，97%），粉末脲醛樹脂（文安縣森寶樹脂廠，工業(yè)級），吐溫-80（溫州清明化工有限公司，化學純），乳化劑SP-EW3336（江蘇擎宇化工科技有限公司，工業(yè)級）

1.2 制備方法

稱取一定量的毒死蜱原藥于二甲苯中溶解，緩慢加入乳化劑中，得到油相[5]；稱取一定量的脲醛樹脂粉末溶于水中，制得水相[6]；在高速勻漿條件下將油相緩慢注入水相中，形成O/W 乳液。向該乳液中分批加入固化劑，并逐漸升高溫度，調酸至pH 為3.0，固化完成后調堿至pH 為7 左右，加入成膜劑、防凍劑，并補水適量，即得毒死蜱微膠囊懸浮種衣劑。

1.3 單因素考察

分別以粒徑大小和包封率作為指標，對制備過程中的各項影響因素進行考察。

（1）乳化劑種類：分別采用海藻酸鈉、吐溫-80、農用乳化劑0201B、SP-EW3336 為乳化劑，考察不同乳化劑制備樣品外觀和流動性和成囊情況。

（2）囊芯比考察：保持原藥的質量不變，通過改變脲醛樹脂的用量，設定不同的囊芯比（0.5、0.75、1.0、1.25、1.5），考察囊芯比對微膠囊的粒徑大小和包封率的影響。

（3）分別考察調酸時間（30 min、45 min、60 min、75 min、90 min）、固化時間（30 min、60 min、90 min、120 min）和溫度（40 ℃、50 ℃、70 ℃、80 ℃）對粒徑大小和包封率的影響。

1.4 正交優(yōu)化試驗

根據上述單因素試驗結果，選取乳化劑用量、囊芯比、固化溫度、調酸時間四個因素。按L9（34）正交設計進行試驗，以微囊平均粒徑大小為指標，篩選最優(yōu)處方。制備工藝的因素水平表如表1 所示。

表1 制劑制備工藝處方的因素水平表Tab 1 Factors and levels for orthogonal test

圖1 不同的乳化劑制備的微囊的顯微圖片Fig 1 The micrograph of micro-capsule prepared by different emulsifiers

2 結果與討論

2.1 乳化劑的種類

各乳化劑制備的微囊圖片如圖1。

以海藻酸鈉為乳化劑制備的懸浮劑流動性差，有成團、結塊、粘連現象。以吐溫-80 為乳化劑制得的懸浮劑流動性較好，但是形成的微囊較少且粒度分布不均。以農用乳化劑0201B 為乳化劑制得的懸浮劑顆粒較大，容易分層。農用乳化劑SP-EW3336 制備出的懸浮劑不易分層，形成的懸浮劑形態(tài)較好。因此，本實驗選用農用乳化劑SPEW3336 為乳化劑。

2.2 囊芯比的考察

圖2 囊芯比對平均粒徑和包封率的影響Fig 2 Effects on partical size and encapsulation efficiency of capsule core ratio

由圖2 可知微膠囊的平均粒徑與囊芯比不呈線性相關。當囊芯比小于1.0 時，囊材較少，不足以包裹藥物，導致包封率下降；而囊芯比大于1.0 時，尿醛樹脂有自發(fā)聚合形成空囊傾向，同樣導致包封率降低。因此當囊芯比為1.0 時，具有較小的粒徑和較高的包封率。

2.3 調酸時間的考察

調酸時間是指固化劑（HCl 溶液，1 mol/L）從開始加入到完全加入反應體系所用的時間。囊材通過固化劑的加入而逐漸固化脫水成剛性結構，防止微膠囊在成囊后被迅速破壞。

圖3 調酸時間對平均粒徑和包封率的影響Fig 3 Effects on partical size and encapsulation efficiency of adjusting acid time

從圖3 可以看出，調酸時間的改變對微膠囊粒徑的影響較大，隨著調酸時間的延長，微囊的粒徑逐漸減少。當調酸時間小于60 min 時，體系pH 急劇變化，導致囊材迅速聚合，形成粒徑較大的微囊，同時藥物包封率較低。當延長至60 min之后，微囊粒徑變化幅度不大。當調酸速率和縮聚反應速率相適應時，顆粒會在囊芯的表面均勻沉積，沉積后的脲醛樹脂聚合物具有剛性結構，微膠囊的粒徑不會再發(fā)生顯著的變化。

2.4 固化時間的考察

圖4 固化時間對微囊粒徑和包封率的影響Fig 4 Effects on partical size and encapsulation efficiency of solidifying time

由圖4 可知，固化時間的不同對微囊平均粒徑的影響不大。當體系達到縮聚脫水反應所需的pH 值，脲醛樹脂顆粒已經均勻沉積在囊芯表面，形成剛性結構，延長固化時間，不會使微囊的粒徑增大。

當固化時間為30 min 時，包封率為52.12%；延長至60 min 時，包封率顯著提高到78.56%；繼續(xù)延長固化時間，其包封率變化幅度不大。其原因可能為固化時間較短時囊壁強度差，易破裂，因此包封率較低；固化時間延長，形成的囊壁結構隨之牢固，包封率升高；達到一定的時間，囊壁強度不會再增加，包封率不再升高。

2.5 固化溫度的考察

圖5 固化溫度對微囊粒徑和包封率的影響Fig 5 Effects on partical size and encapsulation efficiency of solidifying temperature

由圖5 可知，不同的固化溫度對微囊的粒徑有一定的影響。當固化溫度較低時，固化反應速率較低，微囊包材空隙增大，導致藥物泄露，包封率降低。而毒死蜱的熔點為46.3 ℃，當固化階段升溫過高時，毒死蜱的化學結構易被破壞，使微膠囊包封率降低。同時縮聚反應速率加快，脲醛樹脂急劇沉積在囊芯表面，使微囊粒徑變大。

2.6 正交優(yōu)化試驗

從單因素考察的結果中可以看出固化溫度、乳化劑用量、調酸時間、囊芯比對微膠囊粒徑和包封率均有影響，擬通過正交設計優(yōu)化來研究各因素的影響，選擇L9（43）正交設計表，采用四因素三水平進行實驗。

表2 制備工藝處方的正交試驗結果直觀分析表(n=3)Tab 2 arrangement and results of orthogonal test(n=3)

由正交試驗的直觀分析結果可知，各因素對微囊平均粒徑的影響大小依次為：固化溫度>乳化劑用量>調酸時間>囊芯比。由分析結果可知，最優(yōu)的制備工藝處方條件為A2B2C2D2，具體條件是乳化劑用量為3.5%，囊芯比為1.0，固化溫度為50 ℃，調酸時間為60 min。正交優(yōu)化的結果與單因素考察的結果一致。根據正交試驗的最優(yōu)條件，連續(xù)制備五批樣品，測定微囊的粒徑和包封率。在此制備工藝處方條件下，微囊平均粒徑在1.6 μm 左右，包封率可達77%左右，RSD 均小于2%，也表明優(yōu)化后的工藝處方重現性良好。

3 結論

本實驗采用工業(yè)級的脲醛樹脂粉末為壁材，以原位聚合法制備了20%毒死蜱微膠囊懸浮種衣劑。以微膠囊的粒徑和包封率為指標，經單因素及正交試驗優(yōu)化后，選擇3.5%的農用乳化劑SP-EW3336 為乳化劑，囊芯比為1.0，調酸時間為60 min，固化時間和固化溫度分別為60 min 和50 ℃，并選擇合適的成膜劑和防凍劑，制備得到20%毒死蜱微膠囊懸浮種衣劑，粒徑為1.60±0.06 μm，包封率可達77%。該方法制備的微膠囊懸浮種衣劑包封率高，粒徑大小適宜，制備工藝簡單，穩(wěn)定性好，價格低廉，在農業(yè)領域具有潛在的開發(fā)價值。

[1]趙德，劉峰，慕衛(wèi)，等.毒死蜱微囊懸浮劑的制備及微囊化條件的優(yōu)化[J].中國農學通報，2002，18（1）:52-57.

[2]劉樹彬.農藥微膠囊懸浮劑[J].農化新世紀，2008，11:16-18.

[3]王鎖牢，李廣闊，王劍.27%吡·福·多懸浮種衣劑的研制[J].新疆農業(yè)科學，2005，42（3）:165-170.

[4]程燕.毒死蜱的環(huán)境行為研究進展[J].安徽農學通訊，2008，14（8）:75-76.

[5]丁向東.用界面聚合法制備毒死蜱微膠囊懸浮劑[J].農藥，2007，46（10）:666-668.

[6]汪多仁.粉末脲醛樹脂的合成與應用[J].熱固性樹脂，2001，16（6）:42-44.