高分子助劑G-103改善高效氯氟氰菊酯懸浮劑刺激性的研究

高雪鋒，黃桂珍，李 嬌，高忠文，楊利超，寇俊杰*，張 磊*

（1.南開大學農藥國家工程研究中心，天津 300071；2.汕頭市深泰新材料科技發展有限公司，廣東汕頭 515041）

高效氯氟氰菊酯在生產和使用過程中對皮膚和眼睛的刺激性是一個不可忽視的問題[1]。菊酯類原藥對皮膚粘膜具有較強的刺激作用，職業性除蟲菊酯急性中毒常由經皮吸收和經呼吸道吸入引起，主要表現為面部皮膚或其他暴露部位瘙癢，并伴有灼燒、針刺或緊麻感，嚴重中毒者可因呼吸、循環衰竭而死亡[2-3]。經呼吸道途徑引起的中毒可以防護避免，但是經裸露的皮膚接觸引起的過敏和中毒往往被從業人員所忽視。

現今市場上流通使用的菊酯類制劑大多為乳油（EC）、水乳劑（EW）、微囊懸浮劑（CS）、微囊懸浮-懸浮劑（ZC）等產品[4]。大多數制劑企業均采用小分子表面活性劑滿足制劑制備以及使用時的分散性能。制劑加水稀釋使用時，藥液中的小分子表面活性劑無法起到包裹有效成分、減小皮膚刺激性的作用，容易給實驗人員、生產人員及施藥人員帶來皮膚刺激、過敏甚至中毒的風險。采用微囊懸浮劑雖然可以減少有效成分給皮膚帶來的刺激性，但是化學合成微囊的技術受合成時間、成本及產量的限制，大幅度增加制劑生產的成本[5]。

筆者擬采用功能高分子助劑G-103代替傳統小分子表面活性劑，制備5%高效氯氟氰菊酯懸浮劑[6]。高分子G-103為帶負電的功能高分子，可通過電荷作用、范德華力對高效氯氟氰菊酯顆粒表面進行潤濕、分散。經過機械（砂磨）作用力后，G-103包裹在高效氯氟氰菊酯表面，形成一層高分子保護層，既可以將原藥和皮膚隔絕，降低甚至完全避免原藥的刺激性，又可以實現緩釋的功能，從而起到安全使用與增效的作用。

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

試劑：95.0%高效氯氟氰菊酯原藥，江蘇優嘉植物保護有限公司；10%高效氯氟氰菊酯懸浮劑，山東綠邦作物科學股份有限公司；10%高效氯氟氰菊酯微囊懸浮劑，日本佳田化學（中國）有限公司；高分子助劑G-103（苯乙烯、丙烯酸共聚物），大千高新科技研究中心有限公司；黃原膠，鄂爾多斯中軒生化股份有限公司；邁圖SAG-1522消泡劑，南京捷潤科技有限公司；乙二醇，天津渤化化學試劑有限公司。

儀器：SM-0.2L實驗用砂磨機，卓英干燥工程技術有限公司；BT-9300ST激光粒度儀，丹東百特儀器有限公司；Zeta電位儀，英國馬爾文儀器有限公司；JK99M全自動表面張力儀，上海中晨數字技術設備有限公司；BP100動態表面張力儀，德國Kruss Gmbh公司。

1.2 5%高效氯氟氰菊酯懸浮劑的制備

準確稱取5.20 g 96.1%高效氯氟氰菊酯原藥、10.00 g高分子助劑G-103、0.25 g消泡劑、3.00 g乙二醇和58.30 g水于250 mL燒杯中，攪拌10 min，之后將混合液轉移至砂磨罐中，加入135.00 g砂磨鋯珠，砂磨2.5 h，在砂磨結束前5 min再加入0.25 g消泡劑。砂磨結束后，過濾掉鋯珠，再加入23.00 g 1.5%黃原膠水溶液，剪切5 min，得到最終的5%高效氯氟氰菊酯懸浮劑。

1.3 基礎性質表征

1.3.1 粒徑與分布

使用激光粒度儀測試5%高效氯氟氰菊酯懸浮劑的粒徑與分布。取適量5%高效氯氟氰菊酯懸浮劑，加入至激光粒度儀測試樣品池中進行稀釋，當測試窗口中的遮光率達到10%～20%時停止加樣，進行粒徑測試。

1.3.2 Zeta電位

將制得的5%高效氯氟氰菊酯懸浮劑稀釋3 000倍，使用Zeta電位儀測試Zeta電位。

1.3.3 靜態表面張力

將制得的5%高效氯氟氰菊酯懸浮劑稀釋3 000倍，在靜態表面張力儀上使用鉑金環法測試靜態表面張力。

1.3.4 動態表面張力

將制得的5%高效氯氟氰菊酯懸浮劑稀釋3 000倍，使用動態表面張力儀測試得到10、50、100、500和1 000 ms時的動態表面張力[7]。

1.4 急性眼刺激性試驗

試驗方法參照GB/T 15670.8-2017，選擇家兔作為試驗對象，體重范圍為2.0～3.0 kg，每組3只，雌雄隨機，記錄刺激性評價結果。試驗組為本文5%高效氯氟氰菊酯懸浮劑，對照組為山東綠邦的10%高效氯氟氰菊酯懸浮劑（以下簡稱“對照1”）和日本佳田的10%高效氯氟氰菊酯微囊懸浮劑（以下簡稱“對照2”）。

1.5 藥效試驗

試驗方法參照NY/T 1154.6—2006，試驗組為本文的5%高效氯氟氰菊酯懸浮劑，對照組為山東綠邦的10%高效氯氟氰菊酯懸浮劑，分別在24 h和48 h后檢查蝽蟓若蟲的死亡情況，并記錄總蟲數和死蟲數。按式（1）計算各處理的死亡率，使用SPSS16.0數據處理系統處理得到各組的LC50值、LC90值、毒力比值等。

2 結果與分析

2.1 基礎性質表征

本文低刺激性5%高效氯氟氰菊酯懸浮劑的基礎性質表征數據如表1所示。從表中可以得知，該懸浮劑的各項指標符合懸浮劑的要求。Zeta電位測試結果如圖1、2所示，高分子助劑G-103的Zeta電位為-33.1 mV，5%高效氯氟氰菊酯懸浮劑的Zeta電位稍小，為-25.4 mV。由此可見，5%高效氯氟氰菊酯懸浮劑的負電位是表面包裹的G-103帶來的，并且負電位的靜電排斥效應也可以防止懸浮劑顆粒團聚，提高體系的穩定性。

表1 5%高效氯氟氰菊酯懸浮劑的理化參數

將5%氯氟氰菊酯稀釋3 000倍測得的靜態表面張力和動態表面張力結果如表2所示。從表中可以看出，靜態表面張力和動態表面張力的結果并不出色，因為除G-103外無其他表面活性劑的添加，而G-103為高分子助劑，主要起到包裹的作用，在降低表面張力方面稍顯不足。

表2 5%高效氯氟氰菊酯懸浮劑的靜態與動態表面張力

2.2 刺激性試驗

急性眼刺激試驗結果雖然都顯示未見明顯眼刺激性反應，但是2個對照組在眼部給藥后，家兔都表現出即刻抓眼的現象，表明2個對照組還是有刺激性，造成了抓眼的刺激反應，而5%高效氯氟氰菊酯懸浮劑在稀釋10倍的高濃度下仍沒有給藥后抓眼的現象，證明5%高效氯氟氰菊酯懸浮劑的刺激性較低（表3）。

表3 刺激性試驗對比結果

2.3 藥效試驗

室內毒力試驗結果如表4、5所示。從表4中可以得知，在較低濃度（2.5 mg/L）條件下，24 h時對照組1造成的蝽蟓死亡率是13.33%，略高于相同時間5%高效氯氟氰菊酯懸浮劑造成的死亡率（10.00%）。同樣，48 h時對照組1造成的死亡率（16.67%）略高于5%高效氯氟氰菊酯懸浮劑（13.33%）。當濃度升高，5%高效氯氟氰菊酯懸浮劑的殺蟲效果反超對照組1，并且濃度越高，5%高效氯氟氰菊酯懸浮劑的殺蟲效果越優于對照組1。當濃度為40.0 mg/L、時間為48 h時，5%高效氯氟氰菊酯懸浮劑可以造成100%的蝽蟓死亡率，此時對照組1造成的死亡率僅為85.00%。

表4 5%高效氯氟氰菊酯懸浮劑與對照樣品對荔枝蝽蟓的室內毒力結果

通過統計分析處理表4的數據，得到表5中的LC50值、LC90值和毒力比值等結果。可以看出，24 h時，5%高效氯氟氰菊酯懸浮劑的LC50值（8.559 mg/L）明顯低于對照組1（11.050 mg/L），此時5%高效氯氟氰菊酯懸浮劑對荔枝蝽蟓的毒力是對照組1的1.29倍，同時5%高效氯氟氰菊酯懸浮劑的LC90值（27.505 mg/L）也明顯低于對照組1（60.736 mg/L），證明短時間內5%高效氯氟氰菊酯懸浮劑的殺蟲效果明顯好于對照組1。48 h時，5%高效氯氟氰菊酯懸浮劑的LC50值（7.664 mg/L）同樣明顯低于對照組1（10.270 mg/L），此時5%高效氯氟氰菊酯懸浮劑對荔枝蝽蟓的毒力是對照組1的1.34倍，同時5%高效氯氟氰菊酯懸浮劑的LC90值（23.837 mg/L）也明顯低于對照組1（58.119 mg/L），說明5%高效氯氟氰菊酯懸浮劑具有更長的持效性，殺蟲效果更好。

表5 5%高效氯氟氰菊酯懸浮劑與對照樣品的LC50值、LC90值和毒力比值

3 討 論

筆者設計的5%高效氯氟氰菊酯懸浮劑的核心是高分子助劑G-103的使用，如圖3所示。G-103是一種納米級高分子聚合物，可以包裹到農藥原藥顆粒表面，形成一層保護屏蔽層。一方面其帶有的較多的負電荷（-33.1 mV）可以提高體系的穩定性，防止制劑有效成分沉底團聚；另一方面根據室內毒力試驗結果可以推測，G-103形成的保護層可能具有一定的緩釋能力，提高了持效性。

在眼刺激性試驗中，對照組家兔均表現出給藥后即刻抓眼的反應，說明2個對照組具有一定的眼部刺激性，而5%高效氯氟氰菊酯懸浮劑給藥后家兔完全沒有抓眼的反應，說明G-103功能高分子很好地將高效氯氟氰菊酯顆粒包裹，避免了高效氯氟氰菊酯帶來的刺激性。

在藥效試驗結果中，低濃度下對照組比5%高效氯氟氰菊酯懸浮劑造成了更高的蝽蟓死亡率。因為低濃度條件下，緩釋帶來的持續釋藥機制反而會使得初始濃度過低，達不到較好的殺蟲效果。在較高濃度條件下，緩釋可以使得高效氯氟氰菊酯在一定時間內維持在較高的濃度水平，相比于無緩釋功能的懸浮劑具有更好的殺蟲效果。除此之外，5%高效氯氟氰菊酯藥效更高還可能與G-103帶來的粘附性有關。雖然G-103的加入沒有明顯降低表面張力，潤濕鋪展效果較差，但是G-103是納米高分子材料，可以提高粘附性，使得更多的藥物附著在靶標上，提高最終的藥效。

綜合以上結果可知，筆者設計的5%高效氯氟氰菊酯懸浮劑通過添加G-103功能高分子助劑，實現對高效氯氟氰菊酯原藥顆粒的高分子包裹，這既可以減輕甚至消除高效氯氟氰菊酯對皮膚和眼睛的刺激，同時高分子包裹帶來的緩釋功能和較好的附著性提高了高效氯氟氰菊酯懸浮劑的持效性，使得殺蟲活性優于普通的高效氯氟氰菊酯懸浮劑。