[发明专利]一种光响应性农药纳米胶束及其制备方法与用途

说明书

技术领域

本发明涉及纳米农药制剂，特别是一种光响应性农药纳米胶束及其制备方法与用途。

背景技术

农药在维护人类的粮食安全中做出了重要贡献。然而，农药的长期使用也导致了一系列的负面效应：如农药的残留毒性、病虫产生的抗药性、次要害虫的大量发生、环境污染、生态破坏等，成为人们迫切需要解决的问题。开发新型农药(即高效、低毒、低残留的农药新品种)及各种环保型农药制剂是农药研究的重点。由于致力于已有农药品种的环保化研究和开发具有省时和经费投入量小的优点，成为当前农药研究的一个重要方向。我国现行农药制剂的水平比较落后，乳油、可湿性粉剂、粉剂、颗粒等4种传统制剂的产量占到了75％。这些制剂导致每年投入自然环境中的有害溶剂如甲苯、二甲苯及氟利昂等达到30万吨以上，给环境带来了沉重的负担。在我国，每年因农药使用不当而导致的年经济损失就达数十亿，而且病虫害抗药性猛烈上升，农民用药负担加重，影响了我国农业的持续发展。由此可见，重视和发展农药制剂，尤其是环保型农药制剂的研究、开发和生产是当前农药领域十分紧迫的任务。

光响应纳米粒是一种能响应外界光刺激而发生形态或结构改变的微粒。这种纳米粒用作药物载体，能在时空上很方便地调节药物释放，因而在药物传递领域引起了科学家的高度关注。一般来讲，构建光响应纳米粒需要用到一个光触发基团(phototrigger)诸如4-香豆素亚甲氧基、2-硝基苯甲氧基和7-硝基吲哚啉等。在这些光触发基团中，2-硝基苯甲氧基特别引人关注，因为它能在紫外光或近红外光下发生光解反应，破坏含有2-硝基苯甲氧基的两亲性聚合物的亲疏平衡，导致自组装体系的破裂。例如，Meng L等设计合成了基于含有2-硝基苯甲氧基的两亲性壳聚糖的胶束系统，该系统能响应紫外光刺激释放疏水抗癌药物喜树碱，对MCF-7癌细胞显示出良好的细胞毒性。然而，至今文献中所报道的光响应纳米粒主要用作控释药物的载体，用于农药控制释放的设计尚未见报道。

控释剂型发展至今，其包载药物的方式主要有化学键合与物理包埋两种。由于基于物理包埋的方式很难避免系统在传递活性物质过程中发生药物泄露，所以发展以共价键连接的两亲性光响应性农药聚合物前体，在水溶液中自组装成纳米胶束，实现在避光下施药、在到达靶植物体内后响应太阳光刺激释药，对解决农药的利用率低下具有重要意义。

发明内容

本发明解决其技术问题是：为了解决现有技术中存在的问题，提供一种新型的光响应性控释农药纳米胶束制剂及其制备方法和应用。该方法不仅工艺简单，操作简便，而且制备的纳米农药制剂具有较好的光响应性，可以通过喷雾或喷洒作用于靶植物的表面，通过內吞作用进入靶植物细胞，响应太阳光刺激释放农药。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的光响应性农药纳米胶束，其有效组成为：3-硝基-4-溴甲基苯甲酸先与数均分子量为4000的PEG反应生成NBA-PEG；然后NBA-PEG与农药2,4-D反应得到PEG前体农药；该前体农药在水溶液中自组装得到光响应性农药纳米胶束。

所述的3-硝基-4-溴甲基苯甲酸先与数均分子量为4000的PEG的摩尔比例为1:1.0～1.9:1.0。

所述的农药2,4-D与NBA-PEG的摩尔比为1:1～2.0:1。

本发明提供的光响应性农药纳米胶束的制备方法，其步骤包括：

(1)NBA-PEG的制备：

先按摩尔比为1:1.0～1.9:1.0称取3-硝基-4-溴甲基苯甲酸与PEG-4000，将其溶于10ml摩尔浓度为12.9mol/L的DMF后加入催化剂EDC与DMAP，在室温下反应24h；反应结束后在冰浴条件下缓慢滴加摩尔浓度为10mol/L乙醚析出固体，将此固体溶于摩尔浓度为15.6mol/L二氯甲烷中，经摩尔浓度为1.0×10^-5mol/ml稀盐酸洗涤，再用摩尔浓度为0.89mol/L饱和的碳酸氢钠溶液调整pH至中性，分除水相，之后用旋蒸方法除去有机相制得NBA-PEG；

(2)光响应性聚合物前体农药的制备：

先按摩尔比为1:1～2.0:1称取2,4-D与NBA-PEG，将其溶于10ml摩尔浓度为12.9mol/L的DMF中，之后加入催化剂KI和TEA，50～100℃条件下反应8h，再加入摩尔浓度为10mol/L乙醚析出光响应性聚合物前体农药；

(3)光响应性农药纳米胶束的制备：

将光响应性聚合物前体农药溶于去离子水中，超声处理，得到均匀分布的光响应性农药纳米胶束。