环境响应性农药控释剂的制备及生物效应研究

发布时间：2018-11-20 04:49

【摘要】：农药控释剂能有效地提高农药利用率,并显著地减少农药对农产品和生态环境的负面影响。环境响应性农药控释剂可以智能地响应药剂外部环境刺激,并触发释放活性成分,从而有效地控制有害生物。本论文针对传统农药制剂有效利用率低,大量使用造成农产品农药残留超标与农业生态环境日益恶化的现状,开展新型环境响应性农药控释剂的研究。以甲氨基阿维菌素苯甲酸盐、春雷霉素、二甲戊乐灵和吲哚丁酸为模式农药制备环境响应性控释剂,并对其表征,研究其制备工艺条件、控制释放动力学行为、稳定性、生物活性和遗传毒性,为环境响应性农药控释剂的制备提供科学依据,探索提高农药利用率和减轻农药对环境影响的有效途径。本研究将为新型高效农药制剂的开发研究和科学使用提供新的思路和方法,为提高农药与环境的相容性提供解决问题的新途径,对农业高效生产及农产品与生态环境安全都具有重要意义。本论文通过实验研究取得以下研究结果：1.以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,通过乳液聚合法制备的多孔二氧化硅负载甲氨基阿维菌素苯甲酸盐,再用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)改性多孔硅材料得到氨基功能化的二氧化硅微球,同时以环氧氯丙烷改性羧甲基纤维素制备甲基纤维素氯丙醇酯(EMC),将EMC与得到的氨基功能化二氧化硅微球发生亲核取代反应,制备纤维素酶与pH双响应性甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微胶囊,并采用红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TGA)、粒度分析(PSA)等手段对其表征。结果表明,制得的微胶囊具有较高的负载率(约35%w/w),并能有效地提高甲氨基阿维菌素苯甲酸盐在光和热条件下的稳定性。二氧化硅-环氧氯丙烷-羧甲基纤维素微胶囊显示出良好的纤维素酶与pH双刺激响应性能,对桃蚜的杀虫活性比1%甲氨基阿维菌素苯甲酸盐乳油好,具有较长的持效期。洋葱染色体畸变试验表明,甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微胶囊的遗传毒性比原药低。2.以TEOS为硅源,通过反相微乳液法制备的多孔二氧化硅负载春雷霉素,再用3-巯丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)改性多孔硅材料得到巯基功能化的二氧化硅微球,然后与β-巯基乙胺反应得到二氧化硅-SS-NH2微球,最后,果胶与得到的二氧化硅-SS-NH2微球缩合形成酰胺键,制备果胶酶与谷胱甘肽双响应性春雷霉素微胶囊,并采用FT-IR、SEM、TGA, PSA等手段对其表征。结果表明,制得的微胶囊具有较高的负载率(约20%w/w),并能有效地提高春雷霉素在光和热条件下的稳定性。二氧化硅-SS-果胶微胶囊显示出良好的果胶酶与谷胱甘肽双刺激响应性能,对白菜软腐病菌的生物活性比2%春雷霉素可湿性粉剂好,具有较长的持效期。洋葱染色体畸变试验表明,春雷霉素微胶囊的遗传毒性比原药低。3.通过改进的Stober法制备二氧化硅微球,再用3-异氰丙基三乙氧基硅烷(IPTS)改性二氧化硅得到异氰酸酯基功能化二氧化硅微球,最后,聚乙烯亚胺与载有二甲戊乐灵的异氰酸酯基功能化二氧化硅微球交联,制备脲酶响应性二甲戊乐灵微胶囊,并采用FT-IR、SEM、TGA, PSA等手段对其表征。结果表明,制得的微胶囊具有较高的负载率(约30%w/w),并能有效地提高二甲戊乐灵在光和热条件下的稳定性。二氧化硅-IPTS-聚乙烯亚胺微胶囊显示出良好的脲酶刺激响应性能,对稗草和反枝苋的防效优于33%--甲戊乐灵乳油,持效性也明显优于33%Z.甲戊乐灵乳油。洋葱染色体畸变试验表明,二甲戊乐灵微胶囊的遗传毒性比原药低。4.通过吲哚丁酸(IBA)中的羧基与3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)中的环氧基发生酯化反应,得到GPTMS改性的IBA (IBA-GPTMS),再与TEOS共水解形成酯酶与pH双响应性吲哚丁酸纳米微球,并采用FT-IR、紫外光谱(UV-vis)、SEM、TGA等手段对其表征。结果表明,制得的纳米微球具有较高的负载率(约43%w/W),并能有效地提高吲哚丁酸在光和热条件下的稳定性。IBA-二氧化硅纳米微球显示出良好的酯酶与pH双刺激响应性能,对豌豆的促进生根活性比原药好,具有较长的持效期。洋葱染色体畸变试验表明,吲哚丁酸纳米微球的遗传毒性比原药低。
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【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ450.45

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