氟蟲腈微膠囊緩釋殺蟑劑的制備工藝

盧金鳳

(梧州職業學院，廣西 梧州 543000)

蟑螂學名蜚蠊，遠在3.5億年前就已經在地球上生活了，是最古老的昆蟲種類之一，也是當今防治難度最大的衛生害蟲之一。究其原因主要有以下幾個方面：第一，蟑螂的適應能力很強。蟑螂在地球上已經生活了幾億年，在這期間地球上發生過無數變遷，很多物種因此滅絕了，但蟑螂仍然存在，說明其適應能力極強。第二，蟑螂的繁殖能力很強。據有關研究報道，1對蟑螂1年內可繁殖幾十萬只小蟑螂。此外，最主要的是雌蟲能進行無性繁殖，且高溫條件更有利于無性繁殖[1]。第三，蟑螂可傳播疾病。研究證實，蟑螂能攜帶很多病原體，人接觸后可能產生腹瀉、痢疾、霍亂、傷寒癥及脊髓灰質炎等病毒性疾病[2]。第四，蟑螂破壞性強。據報道，因為蟑螂進入客機導致飛機停飛，進入電力設施導致電力通訊系統癱瘓等[2]；很多圖書館或檔案室的書籍檔案被蟑螂損壞污染，造成嚴重經濟損失。蟑螂遍布人們工作和生活的各個角落，嚴重影響著人們的工作和生活，蟑螂的防治不但是控制疾病傳播的措施，更是保護環境、保障人民生命財產安全和促進經濟發展的重要組成部分。

蟑螂的防治必須根據其繁殖快、繁殖力強、種類多、分布廣泛、危害性大等特點，注重治本，綜合治理。目前主要的防治方法有環境治理、生物防治、化學防治等，其中化學防治仍是目前最主要的防治辦法[2]。化學防治效果快速明顯，操作方便，成本較低，是使用最多的方法[2]。但化學防治的普通制劑的毒性大、用量多、污染大、安全性低等，已不能滿足對環境、生態可持續發展的要求。

緩釋制劑可以調節藥物的釋放速度，從而實現延長作用時間，降低毒性，減少用藥總劑量，降低對環境的污染，提高利用率的目的[3]。相比普通制劑，給藥量減少，給藥頻率降低。隨著科技的發展和社會的進步，緩釋制劑在醫藥、農藥、食品等各個領域被廣泛應用[4]。據報道，1974年美國Pennwalt公司首先將甲基對硫磷制成微膠囊(Penncap-M)[5]，之后農藥新劑型的研究取得很大突破。微膠囊緩釋殺蟑劑主要是利用微膠囊技術把殺蟑藥物包封在一定的高分子囊壁材料中，可實現藥效延長、毒性降低、防止污染環境，使總藥用量減少，提高了安全性和選擇性[6-7]。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試材料美洲大蠊(PeriplanetaAmericana)為網購。

試劑主要有98%氟蟲腈原藥(開封天地高科化學技術有限公司)；甲醛、尿素、吐溫-80、丙酮、氫氧化鈉、稀鹽酸等均為市售。儀器主要有LC-9000S高效液相色譜儀、電動離心機、KQ3200DB數控超聲波清洗器、DF-101S恒溫加熱磁力攪拌器等。

1.2 制備方法

1.2.1 微膠囊壁材

微膠囊壁材物質主要為天然高分子材料，以及半合成和合成的高分子材料[8]。

1.2.2 微膠囊制備方法

微膠囊壁材的制備方法主要有界面聚合法、復凝聚法、原位聚合法等。本試驗使用的是界面聚合法制備微膠囊[9]。

1.3 制備工藝

1.3.1 脲醛樹脂預聚物的合成

脲醛樹脂預聚物水溶液制備。在裝有溫度計和磁力攪拌轉子的三個燒瓶中加入摩爾比約為7∶4的甲醛和尿素，以及去離子水，去離子水的用量約為甲醛的2倍。用0.5 mol·L-1的氫氧化鈉溶劑調節使pH值為8，緩慢升溫至70 ℃，于400 r·min-1下攪拌反應1 h即得[10]。

1.3.2 氟蟲腈微膠囊懸浮劑的制備

首先，取0.05 g標準氟蟲腈原藥溶解在適量丙酮溶劑中，加入適量O/W型乳化劑吐溫-80，高速攪拌形成穩定乳液，攪拌均勻后加入適量預先制備好的脲醛樹脂預聚物水溶液，高速攪拌混合一定的時間，然后逐步降低攪拌速度，分批次加入1 mol·L-1稀鹽酸液，調節pH約為2，使之發生縮聚反應，反應結束后緩慢升溫至一定的溫度范圍固化囊壁，然后用一定濃度的氫氧化鈉溶液調節pH為7即得[10]。向制備得到的氟蟲腈微囊緩釋懸浮劑中加入適量填充劑、保濕劑和增稠劑等輔料，至總量為100 g，攪拌均勻，即為0.05%氟蟲腈微膠囊緩釋殺蟑劑。

1.3.3 正交試驗法選擇最優工藝條件

經查閱文獻和預先試驗發現，影響微膠囊成囊的因素主要有脲醛樹脂預聚物的用量(A)、調酸時間(B)、固化溫度(C)和固化時間(D)。采用L9(34)正交試驗[3]。因素1～3水平，A分別為10、12和14 mL，B分別為60、90和120 min，C分別為50、60和70 ℃，D分別為75、90和105 min。以氟蟲腈微膠囊緩釋劑中的氟蟲腈的包合率為指標，結果進行方差分析，獲得最佳工藝條件。

1.3.4 微膠囊包合率測定

稱取樣品10 g(精確至0.0 001 g)，置50 mL燒杯中，用40 mL無水乙醇與樣品混合均勻，進行離心、冷卻、過濾，然后向濾液中加入0.015 g(精確至0.000 1 g)標準氟蟲腈原藥，將混合液轉移至50 mL容量瓶中，用無水乙醇稀釋至刻度，得到樣品游離氟蟲腈待測液，用高效液相色譜法檢測待測液中游離氟蟲腈的含量。

稱取樣品10 g(精確至0.000 1 g)，置50 mL燒杯中，用40 mL無水乙醇與樣品混合均勻，用超聲波粉碎機破囊40 min，經離心、冷卻、過濾后，向濾液中加入0.015 g(精確至0.0 001 g)標準氟蟲腈原藥，再將混合液轉移至50 mL容量瓶中，用無水乙醇稀釋至刻度，得到樣品氟蟲腈總含量待測液，用高效液相色譜法檢測待測液中氟蟲腈總的含量。

包合率=100%(試樣中氟蟲腈總含量-游離氟蟲腈含量)/試樣中氟蟲腈總含量。

2 結果與分析

2.1 標準曲線制備

高效液相色譜法測定氟蟲腈微膠囊緩釋殺蟑劑中氟蟲腈含量的色譜條件為：液相色譜柱為Supelcosil TMLC-18 (250 mm×4.6 mm，5 μm)；流動相為乙腈∶甲醇∶水(30∶40∶30，V/V)，流速為1.5 mL·min-1；檢測波長為220 nm，進樣體積為25 μL，柱溫為常溫，柱壓為19.24 Mpa。準確稱取0.0 570 g標準氟蟲腈于100 mL容量瓶中，用乙醇定量至刻度，超聲、冷卻，所得溶液濃度為0.570 mg·mL-1，以此溶液為母液，分別稀釋成濃度為0.456、0.342、0.228、0.114 mg·mL-1的溶液。以橫坐標為氟蟲腈濃度(mg·mL-1)、縱坐標為峰面積繪制標準曲線，計算回歸方程曲線。圖1顯示，所選濃度與峰面積具有良好的線性關系。

圖1 氟蟲腈高效液相色譜標準曲線

2.2 精密度

精確吸取一定量0.114 0 mg·mL-1氟蟲腈標準樣品，在上述色譜條件下測定，重復5次。在該色譜檢測條件下，該樣品的相對標準偏差值為0.16%(<2%)，說明在該色譜條件下測定的精密度較好。

2.3 影響因素

2.3.1 因素顯著性

運用SPSS統計軟件進行方差分析。本次試驗為L9(34)正交試驗，無重復試驗，也沒有空白項，所以選取其中一個因素離均差平方和最小項作為誤差估計，用來檢驗其他因素作用的顯著性，再進行兩兩比較方差分析得到結果。A(0.032*)、B(0.020*)對試驗結果均具有顯著性差異，C(0.006**)對試驗結果影響極顯著，而D對試驗結果幾乎沒有影響。

2.3.2 最優工藝

由圖2正交試驗直觀分析趨勢圖可以得出，脲醛樹脂預聚物的用量(A)為14 mL，調酸時間(B)為90 min，固化溫度(C)為60 ℃，固化時間為(D)75 min時得到的包合率最高。用上述得出的最佳工藝條件進行驗證試驗，結果包合率平均達95%以上。由此確證該工藝為最佳包合條件。

圖2 正交試驗結果的直觀分析趨勢

2.4 化學方法測定

精密稱定氟蟲腈微膠囊緩釋殺蟑劑樣品10 g(精確至0.000 1 g)，加入40 mL無水乙醇混勻，在層析柱中自下而上依次加入少量脫脂棉、15 g無水硫酸鈉，然后將混勻的樣品濕法裝柱，常溫下隔日用25 mL無水乙醇淋洗，收集洗出液，精密量取20 mL置于50 ml量瓶中，精密加入0.02 g(精確至0.000 1 g)標準氟蟲腈原藥，定容至刻度，搖勻后進行高效液相色譜分析。計算累計釋藥百分率，得到氟蟲腈微膠囊緩釋殺蟑劑樣品釋放曲線[3]。精密稱取氟蟲腈未經包合直接與輔料混合制得的普通殺蟑劑10 g(精確至0.000 1 g)，同法處理，測定釋放曲線作為對照。在相同的時間內樣品與對照品的釋放曲線進行比較，用累計釋放量來判別其緩釋效果。

由圖3可以看出，對照品在第二天出現突然釋放的現象，而樣品則緩慢釋放。說明氟蟲腈微膠囊緩釋殺蟑劑具有一定的緩釋效果，可起到食入后比普通的氟蟲腈殺蟑劑死亡時間延后的作用。

圖3 樣品和對照品洗脫曲線

3 小結

本試驗制備的氟蟲腈微膠囊緩釋殺蟑劑，是采用合成高分子材料脲醛樹脂預聚物通過界面聚合法制得。對影響微膠囊成囊的主要4個因素脲醛樹脂預聚物的用量、調酸時間、固化溫度、固化時間進行L9(34)正交試驗。以氟蟲腈微囊緩釋殺蟑劑中的氟蟲腈的包合率為指標，經方差分析和Excel分析得出，脲醛樹脂預聚物的用量、調酸時間對試驗結果均有顯著性差異，固化溫度對試驗結果影響極顯著，固化時間對試驗結果幾乎沒有影響。選出最佳工藝條件為脲醛樹脂預聚物的用量為14 mL，調酸時間為90 min，固化溫度為60 ℃，固化時間為75 min。用上述選出的最佳工藝條件進行驗證試驗，結果包合率平均達95%以上。

運用化學方法檢驗本試驗的產品緩釋藥效，結果發現，對照品在第二天即出現突然釋放，而樣品則緩慢釋放，說明樣品具有緩釋效果，可使食入后比普通氟蟲腈殺蟑劑死亡的時間延后，達到在食用微膠囊緩釋殺蟑劑的蟑螂在返回巢穴后才引發死亡，達到連鎖殺蟑、根治蟑群的目的。

研究結果表明，本研究得出的產品基本達到預期的效果，在普通的殺蟑餌劑的基礎上，稍作加工改進，得到一種高效、低毒且具有緩釋效果的新型殺蟑劑。