一种光响应性农药纳米胶束及其制备方法与用途技术

本发明专利技术公开了一种光响应性农药纳米胶束及其制备方法与用途，该胶束有效组成为3‑硝基‑4‑溴甲基苯甲酸与PEG(分子量4000)反应生成的中间产物(NBA‑PEG)与农药二氯苯氧乙酸(2,4‑D)反应得到的两亲性聚合物前体农药。该胶束的制备方法包括NBA‑PEG、光响应性聚合物前体农药和光响应性农药纳米胶束的制备步骤。该胶束可在避光条件下通过喷雾或喷洒作用于靶植物的表面，然后在太阳光刺激下缓慢释放出农药。本发明专利技术工艺简单，容易操作，适合于工业生产。

Light responsive pesticide nano micelle and preparation method and application thereof

The invention discloses a light responsive pesticide nano micelle and its preparation method and use the effective micelles composed of 3 nitro 4 benzene methyl bromide acid and PEG (molecular weight 4000) intermediate reaction products (NBA PEG) and two pesticide 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4 D) reaction the two amphiphilic polymer precursor pesticide. The preparation method includes NBA PEG, micelles light responsive polymer propesticide optical response and preparation steps of pesticide nano micelles. The micelles can be sprayed or sprayed on the surface of the target plants under light conditions, and then slowly release the pesticides under the stimulation of sunlight. The invention has the advantages of simple process and easy operation, and is suitable for industrial production.

【技术实现步骤摘要】
一种光响应性农药纳米胶束及其制备方法与用途
本专利技术涉及纳米农药制剂，特别是一种光响应性农药纳米胶束及其制备方法与用途。
技术介绍
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，MengL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。
技术实现思路
本专利技术解决其技术问题是：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。本专利技术解决其技术问题采用以下的技术方案：本专利技术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。本专利技术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。所述的3-硝基-4-溴甲基苯甲酸与PEG，其在1.7:1.0的条件下时，NBA-PEG的产率最高，为76.1％。所述的催化剂EDC和DMAP，其与PEG的摩尔比为1.5:0.15:1.0。所述的2,4-D与NBA-PEG，其在摩尔比为1.5:1的条件下时，光响应性聚合物前体农药的产率最高，为64.8％。所述的催化剂KI和TEA，其与NBA-PEG的摩尔比为1.1:1.1:1.0。所述的超声处理，其工艺为：将所制备的光响应性聚合物前体农药溶于去离子水中，100w下超声，使其自组装，即得均匀分布的光响应农药纳米胶束溶液。本专利技术提供的光响应性农药纳米胶束，其在避光条件下通过喷雾或喷洒作用于靶植物的表面，然后在太阳光刺激下缓慢释放出农药。本专利技术提供的上述方法制备的光响应性农药纳米胶束，其在避光条件下通过喷雾或喷洒作用于靶植物的表面，然后在太阳光刺激下缓慢释放出农药。本专利技术与现有技术相比具有以下的主要优点：(1)本专利技术采用化学键合载药的方法制备的PEG农药前药，能实现原位载药，且能稳固的包载药物，防止药物提前泄露。而以往采用的化学光交联法制备的壳聚糖纳米凝胶，无法对带有胺基的药物或活性分子实现原位载药。(2)本专利技术采用的是物理方法超声条件下使聚合物农药前药自组装形成纳米胶束，操作简单，且未引入有毒物质，而以往的专利技术采用的是戊二醛交联剂制备纳米凝胶，此交联剂剧毒，通过透析方法也不乏完全除去。(3)本专利技术采用聚乙二醇(PEG)为控释材料，PEG具有低毒性、很弱的免疫原性和抗原性、优良的生物相容性、不易被蛋白质吸附、聚醚主链的稳定性以及无论是在水溶液还是许多的有机溶剂中良好的溶解性等优点。以PEG制备成的两亲性胶束水溶性好、流动性高、稳定性强，是一种制备控释制剂的良好材料。(4)本制剂使用的除草剂为二氯苯氧乙酸(2,4-D)，2,4-D药物利用度低，自身会降解且进入地下水后会对环境造成污染，对人体造成危害。本专利技术中农药2.4-D与载体以化学键合，在无照条件下施用，能避免药物泄露，从而降低对环境危害。(5)本制剂具有光响应性，在光照达到一定强度后才释放药物。故喷施进入靶植物体内后，能够响应太阳光刺激释放药物，从而避免农药在夜间和无阳光的白天释放，有利于大大提高农药的利用率。(6)工艺简单，容易操作，适于工业化生产。附图说明图1为本专利技术制备的光响应性农药前药光照十分钟后的核磁共振图谱。图2为本专利技术制备的光响应性农药纳米胶束光照前的透射电镜图。图3为本专利技术制备的光响应性农药纳米胶束光照后的透射电镜图。图4为本专利技术实施例3制备的光响应性农药纳米胶束在水溶液中的释药曲线。具体实施方式本专利技术首先采用无毒水溶性良好的PEG-4000与3-硝基-4-溴甲基苯甲酸在催化剂EDC与DMAP依次作用下反应制得中间产物(NBA-PEG)；然本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光响应性农药纳米胶束，其特征是该胶束的有效组成为：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。

【技术特征摘要】
1.一种光响应性农药纳米胶束，其特征是该胶束的有效组成为：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。2.根据权利要求1所述的光响应性农药纳米胶束，其特征在于所述的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。3.根据权利要求1所述的光响应性农药纳米胶束，其特征在于所述的农药2,4-D与NBA-PEG的摩尔比为1:1～2.0:1。4.一种光响应性农药纳米胶束的制备方法，其特征是该方法步骤包括：(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...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷以华，李漫，丁凯凯，万燕鸣，代悦，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42