[发明专利]纳米二氧化硅在农药控释中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米二氧化硅在农药控释中的应用，尤其是多孔纳米二氧化硅在农药控释中的应用。

背景技术

农药是防御重大生物灾害、保障国家粮食安全的重要物质基础。但传统的农药剂型在喷施时会因风吹、日晒、雨淋而损失比例高达50-60%，农药的光解、水解、生物降解、挥发和流失等问题严重，利用率普遍偏低，一般只有20-30%，持效期较短，因此农药的大量施用和残留不仅加剧了农产品污染和对人类健康的威胁，也对生态系统的结构和功能产生了严重破坏。因此，提高农药利用率，增加农药使用安全性，延长农药持效期等受到研究者的广泛关注。特别是阿维菌素等高效、广谱生物源农药品种，其杀虫活性高、防治效果好；但价格偏高、持效期短、药效慢、稳定性差、生物利用度较低、残效性和对土壤生态环境影响大等限制了这种农药的大面积推广使用。

有效地控制农药的释放速度，使农药按照需要的剂量、特定的时间、持续稳定地释放，可以提高农药的利用率，延长持效期，降低农药的急性毒性，减轻残留及刺激性气味，达到最经济、安全、有效地控制病虫的目的，避免引起环境和农产品的污染。因此农药的控释技术已受到研究者广泛的关注。农药控释技术的发展也由目前简单的、定性的缓慢释放，向着未来精确的、定量的可控释放方向发展，即应按照需要在一定时间、一定部位释放适当的量。

近年来，纳米科技的迅猛发展，为农药控释技术的发展提供了新的思路。利用纳米载体材料通过吸附、偶联、包裹、镶嵌等方式负载农药，可以不同程度的实现农药的缓释。同时，纳米级农药载体具有粒径小、比表面积大等特性，可以与农作物叶面充分地接触，更容易与农作物叶面微纳结构特征相匹配，可以增加载药粒子在作物叶面的粘附性与渗透性，增强叶面沉积与滞留效率，进而提高农药药效和利用率。研究显示纳米载体农药会随着载药粒子的粒径减小而显示出良好的水分散性和药效。若将阿维菌素等生物源农药用纳米载体高效负载后，可改善农药有效成分的粒径细度及稳定性等，提高其速效性和防治效果。特别是利用纳米载体有效地控制生物农药的释放速度，可以有效地提高农药的利用率，延长持效期。

农药在载体上的负载方式可以分为两种，一种是在载体制备的过程中将农药负载，另一种是通过吸附作用将农药负载在已制备好的载体粒子中。两种负载方式都能够减少农药的使用剂量，有利于控制药物的释放速度。但是第一种方法大多会使用相分离和乳液等技术，常会使用有毒溶剂，且反应需要高温条件，容易引起农药的分解。第二种方式将载体制备和农药负载分步进行，通过物理或化学作用进行负载，避免了上述问题的发生，且方法简单，便于操作，具有实现宏量制备及应用的优势。

纳米二氧化硅因比表面积大，表面羟基数量多，具有较高的反应活性位且安全无毒，造价低，制备简单等优点，作为药物载体有着潜在的应用前景。近年来，国内外学者对经典的方法进行改进，能够合成不同粒径和较大比表面积的二氧化硅纳米材料(NanoLett.,2008,8,2867-2871)。近几年来，纳米二氧化硅用作药物载体的报道逐渐增多。应用纳米二氧化硅吸附杀虫剂、杀菌剂，可以起到很好的缓释效果，并且纳米二氧化硅对紫外线的反射率高达70~80%，稳定性好，对于遇光容易分解的药物可以起到很好的保护作用。

利用纳米载体负载农药引起了研究者的广泛关注，CN1343520A号专利公开了一种以TiO₂、SiO_2-x纳米粒子控制药物缓释速度的方法，通过控制药物的浓度和包覆层的厚度可以达到控制药物缓释的目的。CN1444946A号专利公开了一种用生物降解聚乳酸-聚乙醇共聚物为载体材料制备阿维菌素类药物纳米微球的制备方法。CN101142913A专利公开了利用平均粒径是100-500nm的二氧化硅制备阿维菌素纳米载药体系的方法。A.L.Doadrio等（J.Controlled Release,2004,97:125-132）提出了一种用SBA-15型介孔二氧化硅作药物载体的方法。专利CN101214965A公开了一种大孔-介孔二氧化硅空心微球制备方法和应用。