一种环境响应智能释放纳米农药及其制备方法和应用

本发明属于农药制剂领域，具体涉及一种环境响应智能释放纳米农药及其制备方法和应用。

背景技术：

1、农药是农业领域十分重要的生产资料，对防治病虫草害、促进粮食增产、保障粮食安全发挥了重要作用。与此同时，农药的使用也会造成严重的资源浪费与环境污染。首先，大多数农药的生产工艺复杂，有毒中间体与副产品量大类多，传统农药制剂中有机溶剂含量也高。其次，农药生产过程中，会产生大量“三废”。另外，目前农药仍以乳油、可湿性粉剂和水分散粒剂等传统剂型为主，生产和使用的高效与环保农药制剂比重不高。传统农药剂型的持效期短、有效利用率低，这就需要反复施用才能达到理想的防治效果，最终导致大量农药流入环境，造成严重的资源浪费与环境污染，严重制约农业可持续发展。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种环境响应智能释放纳米农药及其制备方法和应用，本发明提供的环境响应智能释放纳米农药不仅具有良好的热稳定性、分散性、生物活性，而且能对外界环境(温度、ph)做出特异性响应，实现药物与环境供需匹配，减少农药用量，提高农药利用率，降低农药引发的农业面源污染。

2、为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

3、本发明提供了一种环境响应智能释放纳米农药，包括：第一疏水纤维层、亲水纤维层和第二疏水纤维层；所述亲水纤维层置于第一疏水纤维层和第二疏水纤维层中间；所述亲水纤维层中负载有农药活性成分和亲水成分；

4、所述第一疏水纤维层和第二疏水纤维层中负载有疏水成分；所述疏水成分包括乙基纤维素、聚乳酸、壳聚糖、海藻酸钠、聚乙烯吡咯烷酮和醋酸纤维素中的一种或几种；

5、所述亲水成分包括明胶、聚己内酯、聚乙烯醇、聚环氧乙烷、α-环糊精、β-环糊精、γ-环糊精、甲基-β-环糊精、2-羟丙基-β-环糊精、2-羟丙基-γ-环糊精和2-羟丙基-α-环糊精中的一种或几种。

6、优选的，所述农药活性成分包括百菌清、苯醚甲环唑、己唑醇、戊唑醇、啶氧菌酯、啶酰菌胺、吡唑醚菌酯、丙硫菌唑、丙环唑、多菌灵、嘧菌酯、醚菌酯、肟菌酯、甲基硫菌灵、福美双、甲霜灵、噁霉灵、氟啶胺、咪鲜胺、氰霜唑、噻呋酰胺、烯酰吗啉、氟吡菌胺、喹啉铜、三环唑、异菌脲、乙霉威、三唑酮、氟环唑、氟硅唑和氟啶胺中的一种或几种。

7、优选的，所述第一疏水纤维层的厚度为0.1～100μm；所述亲水纤维层的厚度为0.1～100μm；所述第二疏水纤维层的厚度为0.1～100μm。

8、优选的，每m2环境响应智能释放纳米农药负载的农药活性成分的质量为0.1～500mg。

9、优选的，所述第一疏水纤维层的比表面积为100～2000m2·g-1，孔隙率为40～95％；所述第二疏水纤维层的比表面积为100～2000m2·g-1，孔隙率为40～95％。

10、本发明还提供了上述技术方案所述环境响应智能释放纳米农药的制备方法，包括以下步骤：

11、将第一疏水层静电纺丝前驱液进行第一静电纺丝，得到第一疏水纤维层；

12、将亲水层静电纺丝前驱液在所述第一疏水纤维层上进行第二静电纺丝，得到亲水纤维层；

13、将第二疏水层静电纺丝前驱液在所述亲水纤维层上进行第三静电纺丝，形成第二疏水纤维层，得到环境响应智能释放纳米农药；

14、所述亲水层静电纺丝前驱液包括农药活性成分、亲水成分和亲水层溶剂；

15、所述第一疏水层静电纺丝前驱液和第二疏水层静电纺丝前驱液独立包括疏水成分和疏水层溶剂。

16、优选的，所述农药活性成分和亲水成分的质量比为(1～10):50。

17、优选的，所述疏水层溶剂包括去离子水、乙醇和乙酸；所述去离子水、乙醇和乙酸的体积比为1:(2～3):(7～10)；所述疏水成分的质量和疏水层溶剂的体积之比为(3～11)g:(10～20)ml。

18、优选的，所述第一静电纺丝、第二静电纺丝和第三静电纺丝的条件独立包括：电压为10～20kv，收集器的接收距离为5～20cm，收集器的转速为10～200rpm，注射泵的推注速度为0.2～20ml/h，相对湿度为10％～80％。

19、本发明还提供了上述技术方案所述环境响应智能释放纳米农药或上述技术方案所述制备方法制备的环境响应智能释放纳米农药在农业中的应用。

20、本发明提供了一种环境响应智能释放纳米农药，包括：第一疏水纤维层、亲水纤维层和第二疏水纤维层；所述亲水纤维层置于第一疏水纤维层和第二疏水纤维层中间；所述亲水纤维层中负载有农药活性成分和亲水成分；所述第一疏水纤维层和第二疏水纤维层中负载有疏水成分；所述疏水成分包括乙基纤维素、聚乳酸、壳聚糖、海藻酸钠、聚乙烯吡咯烷酮和醋酸纤维素中的一种或几种；所述亲水成分包括明胶、聚己内酯、聚乙烯醇、聚环氧乙烷、α-环糊精、β-环糊精、γ-环糊精、甲基-β-环糊精、2-羟丙基-β-环糊精、2-羟丙基-γ-环糊精和2-羟丙基-α-环糊精中的一种或几种。

21、本发明利用物理吸附、化学结合、离子交换、水合作用等相互作用，将农药活性成分装载到内层纳米纤维中，显著改善农药活性成分的分散性，提高农药活性成分与农田有害真菌的接触面积，从而提高农药活性成分的生物活性，还可以利用外层纳米纤维隔绝环境以提高农药活性成分的热稳定性和抗氧化性。本发明通过内层纳米纤维含有亲水成分-聚两性电解质，在不同ph环境下表现出不同的性质和结构。当环境ph值远离等电点时，亲水成分转变为线性结构，并倾向于溶解于水并与药物产生静电排斥，从而实现药物的ph响应释放；另外，通过利用溶胶-凝胶转变的温度范围来实现对于药物的温度响应释放，当环境温度低于转变温度时，亲水成分发生凝胶化，导致纳米纤维基质的孔隙率增加，促进药物从纳米纤维中释放。其次，疏水外层可以降低水渗透率，增加水分的扩散路径，减少农药活性成分的突释。通过制备环境响应智能释放纳米农药，不仅可以将农药活性成分浓度长时间维持在有效剂量之上，还可以实现药物与环境供需匹配，最大限度上减少农药的重复施用与浪费，提高农药利用率。

22、本发明还提供了上述环境响应智能释放纳米农药的制备方法，本发明利用静电纺丝技术制备负载农药活性成分的纳米农药，显著改善农药活性成分的分散性，提高农药活性成分与农田有害真菌的接触面积，从而提高农药活性成分的生物活性，本发明所选用的纳米纤维基体材料均具有良好的生物相容性。因此，制备得到的纳米农药为绿色、环保剂型。

技术特征：

1.一种环境响应智能释放纳米农药，其特征在于，包括：第一疏水纤维层、亲水纤维层和第二疏水纤维层；所述亲水纤维层置于第一疏水纤维层和第二疏水纤维层中间；所述亲水纤维层中负载有农药活性成分和亲水成分；

2.根据权利要求1所述的环境响应智能释放纳米农药，其特征在于，所述农药活性成分包括百菌清、苯醚甲环唑、己唑醇、戊唑醇、啶氧菌酯、啶酰菌胺、吡唑醚菌酯、丙硫菌唑、丙环唑、多菌灵、嘧菌酯、醚菌酯、肟菌酯、甲基硫菌灵、福美双、甲霜灵、噁霉灵、氟啶胺、咪鲜胺、氰霜唑、噻呋酰胺、烯酰吗啉、氟吡菌胺、喹啉铜、三环唑、异菌脲、乙霉威、三唑酮、氟环唑、氟硅唑和氟啶胺中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的环境响应智能释放纳米农药，其特征在于，所述第一疏水纤维层的厚度为0.1～100μm；所述亲水纤维层的厚度为0.1～100μm；所述第二疏水纤维层的厚度为0.1～100μm。

4.根据权利要求1所述的环境响应智能释放纳米农药，其特征在于，每m2环境响应智能释放纳米农药负载的农药活性成分的质量为0.1～500mg。

5.根据权利要求1所述的环境响应智能释放纳米农药，其特征在于，所述第一疏水纤维层的比表面积为100～2000m2·g-1，孔隙率为40～95％；所述第二疏水纤维层的比表面积为100～2000m2·g-1，孔隙率为40～95％。

6.权利要求1～5任一项所述环境响应智能释放纳米农药的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述农药活性成分和亲水成分的质量比为(1～10):50。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述疏水层溶剂包括去离子水、乙醇和乙酸；所述去离子水、乙醇和乙酸的体积比为1:(2～3):(7～10)；所述疏水成分的质量和疏水层溶剂的体积之比为(3～11)g:(10～20)ml。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述第一静电纺丝、第二静电纺丝和第三静电纺丝的条件独立包括：电压为10～20kv，收集器的接收距离为5～20cm，收集器的转速为10～200rpm，注射泵的推注速度为0.2～20ml/h，相对湿度为10％～80％。

10.权利要求1～5任一项所述环境响应智能释放纳米农药或权利要求6～9任一项所述制备方法制备的环境响应智能释放纳米农药在农业中的应用。

技术总结本发明属于农药制剂领域，具体涉及一种环境响应智能释放纳米农药及其制备方法和应用。本发明提供的环境响应智能释放纳米农药包括：第一疏水纤维层、亲水纤维层和第二疏水纤维层；所述亲水纤维层置于第一疏水纤维层和第二疏水纤维层中间；所述亲水纤维层中负载有农药活性成分和亲水成分；所述第一疏水纤维层和第二疏水纤维层中负载有疏水成分。将农药活性成分装载到内层纳米纤维中，显著改善农药活性成分的分散性，提高农药活性成分的生物活性，还可以利用外层纳米纤维隔绝环境以提高农药活性成分的热稳定性和抗氧化性。疏水外层可以降低水渗透率，增加水分的扩散路径，减少农药活性成分的突释，实现药物与环境供需匹配，提高农药利用率。技术研发人员：高爽,刘波,付颖,闫红蕾,修玥,杨光受保护的技术使用者：东北农业大学技术研发日：技术公布日：2024/6/2