作为活性成分的载体的水凝胶及其制备方法技术

负载活性成分的水凝胶至少包括水凝胶和活性成分。活性成分以受控方式在农业位点上从水凝胶释放到农业基质中。水凝胶可以包括乳糖，其可以由来自乳业或食品加工业的牛奶渗透液废料流提供。

Hydrogel as carrier of active ingredient and preparation method thereof

【技术实现步骤摘要】
作为活性成分的载体的水凝胶及其制备方法相关申请的交叉引用本申请要求于2018年11月9日提交的题为“作为活性成分载体的水凝胶及其制备方法”的美国临时专利申请第62/758,049号的优先权，并且涉及于2018年11月9日提交的题为“乳糖衍生的水凝胶及其制备方法”的美国非临时专利申请第16/185,406号和于2018年11月9日提交的题为“作为流变改性剂的水凝胶及其制备方法”的美国临时专利申请第62/758,031号，在此通过引用将其全部内容并入本文。
本专利技术总体上涉及作为活性成分的载体的水凝胶及其制备方法。背景商业农业通常利用除草剂、杀虫剂、杀真菌剂、杀线虫剂和杀鼠剂等农药来尽量减少或消除害虫。农药的受控释放对于在期望的时间和期望的速率下将药剂递送到期望的位置是有价值的。在释放之前，必须将药剂安全地牢固地保留，以避免在不希望的位置或不希望的时间释放。存在安全、准确且经济地保留和释放农药的需求。专利技术简述一些实施方式提供了将活性成分递送至农业基质的方法。在实施方案中，将活性成分递送至农业基质的方法包括制备载体水凝胶并将载体水凝胶递送至农业基质。通过将活性成分与水凝胶前体混合以产生载体水凝胶前体混合物，并使载体水凝胶前体混合物交联以产生载体水凝胶，从而制备载体水凝胶。载体水凝胶适于控制活性成分向农业基质的释放，控制农业基质对活性成分的吸收，或同时控制活性成分的释放和吸收。在实施方式中，所述的农业基质是种子、土壤、树叶和果实中的一种或多种。在实施方式中，所述的载体水凝胶在释放活性成分之前延长了一段时间。在实施方式中，交联形成基质，并且活性成分至少部分位于基质内。在实施方式中，所述的活性成分是水溶性或水不溶性的。在实施方式中，所述的活性成分为液体或固体形式。在实施方式中，所述的活性成分是农药。在实施方式中，所述的活性成分是阿特拉津或草铵膦。在实施方式中，所述的乳糖为选自以下的一种或多种：纯化的乳糖、牛奶渗透液、乳清、乳清渗透液、脱乳糖渗透液、脱蛋白乳清、乳制品衍生的多糖、酪乳、脱脂乳、哺乳动物乳、全脂奶粉、脱脂干奶和黄油奶粉。实施方式中，所述的乳糖可以来自乳制品或食品加工操作的废料。所述的废料可以是牛奶渗透液。在实施方式中，从载体水凝胶释放活性成分的方法包括制备载体水凝胶，将载体水凝胶递送至农业位点，以及在农业位点从载体水凝胶中释放活性成分。制备载体水凝胶的步骤包括将活性成分添加到水凝胶前体中以制备载体水凝胶前体混合物，并将载体水凝胶前体混合物暴露于光下以制备载体水凝胶。在实施方式中，通过被动扩散、搅拌、机械力、化学降解、生物降解、温度变化、pH变化或溶蚀(digestion)来释放活性成分。在实施方式中，所述的载体水凝胶是交联的，并且交联延长了活性成分释放之前的时间。在实施方式中，所述的农业位点是种子、土壤、树叶和果实中的一种或多种。在实施方式中，所述的乳糖为选自以下的一种或多种：纯化的乳糖、牛奶渗透液、乳清、乳清渗透液、脱乳糖渗透液、脱蛋白乳清、乳制品衍生的多糖、酪乳、脱脂乳、哺乳动物乳、全脂奶粉、脱脂干奶和黄油奶粉。实施方式中，所述的乳糖可以来自乳制品或食品加工操作的废料。所述的废料可以是牛奶渗透液。附图简要说明图1是根据一个实施例的水凝胶载体制备方法的流程图。图2是根据一个实施例的水凝胶载体前体混合物制备方法的流程图。图3是根据图1的方法制备的载体水凝胶中，阿特拉津伴随时间从载体水凝胶中释放的曲线图。图4是根据图1的方法制备的载体水凝胶中，草铵膦伴随时间从载体水凝胶中释放的曲线图。图5是在施用根据图2的方法制备的载体水凝胶前体混合物后14天，草甘膦诱导的植物伤害或死亡的图。图6是在施用根据图2的方法制备的载体水凝胶前体混合物后14天，草甘膦诱导的植物伤害或死亡的图。具体实施方式本文公开了负载活性成分的水凝胶。所述的活性成分保留在水凝胶中，并以受控方式从水凝胶中释放出来。还公开了制备所述水凝胶的方法和从水凝胶释放活性成分的方法。所述的方法是原子经济的(即不产生废物)，环境友好的，并且不产生挥发性有机化合物。如本文所用，术语“水凝胶”是指亲水性聚合物网络，其可以被水溶胀并且通常能够以比其干质量大许多倍的负载吸收水。网络结构可以通过聚合物链之间的共价键形成，但是也可以通过物理交联来构建，所述物理交联是由例如链缠结、静电相互作用以及经由强氢键或范德华相互作用的缔合形成的。将碳水化合物掺入聚合物结构中可以引发亲水性，这有助于制备水凝胶。含糖聚合物可通过聚合物化学物质(例如聚脲、酚醛树脂，以及苯乙烯和丙烯酰胺衍生物的自由基聚合反应)起到水凝胶的作用。载体水凝胶配方负载活性成分的水凝胶(或“载体水凝胶”)通常可以理解为至少包含水凝胶前体和活性成分的组合物。本领域已知的任何水凝胶或水凝胶前体可适用于载体水凝胶制剂。在一些实施方式中，所述的水凝胶通常可以理解为包含至少一种糖和交联剂的组合物。所述的糖可以是乳制糖。在一些实施方案中，糖是乳糖。尽管使用乳糖作为合适的糖的实例，并且在整个本公开内容中详细描述了乳糖衍生的水凝胶，但是用于所公开的载体水凝胶配方的合适的水凝胶的组合物不限于包括乳糖的那些。乳糖可包括乳糖的α-和β-异构体之一或两者。乳糖可以是衍生的乳糖，例如酯化的乳糖。在一实例中，酯化的乳糖是乳糖甲基丙烯酸酯。乳糖可以在八个游离羟基中的任何一个或多个上衍生化。乳糖甲基丙烯酸酯可包括乳糖单甲基丙烯酸酯、乳糖二甲基丙烯酸酯、乳糖三甲基丙烯酸酯、乳糖高级甲基丙烯酸酯或其任意组合。甲基丙烯酸酯单体可以以任何比例存在。乳糖可以是分离的和/或相对纯的乳糖。例如，乳糖可以是具有≥94％的α-乳糖的市售乳糖一水合物。乳糖或其他乳制糖可以通过牛奶渗透液、乳清、乳清渗透液、脱乳糖渗透液、脱蛋白乳清、乳制品衍生的多糖、酪乳、脱脂乳、哺乳动物乳、全脂奶粉、脱脂干乳、黄油奶粉或其任何组合的形式提供。乳糖可以例如来自乳制品或食品加工操作的废料流形式提供。在一个实施例中，乳糖通过乳品厂操作的废牛奶渗透液形式提供。在载体水凝胶的实施和使用中，从现有废物流中获得乳糖和/或其它乳制糖可以有利于利用未开发的原料，降低生产载体水凝胶的成本，和/或降低产生含乳糖废料流的材料的生产成本。在一些实例中，在将乳糖与丙烯酸衍生物结合之前，将乳糖溶解于水中。所述的交联剂可以是丙烯酸衍生物。丙烯酸衍生物可以是甲基丙烯酸酐、甲基丙烯酸单体、甲基丙烯酰氯、活化的丙烯酸酯、丙烯酸酐、丙烯酸、或其任意组合。在一实例中，丙烯酸衍生物是甲基丙烯酸酐。在一些实施方案中，乳糖和甲基丙烯酸酐可以组合形成水凝胶前体混合物。在一些实例中，在氢氧化钠的存在下，组合乳糖和甲基丙烯酸酐以产生包括甲基丙烯酸乳糖、甲基丙烯酸钠和/或甲基丙烯酸的水凝胶前体混合物。前体混合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.将活性成分递送至农业基质的方法，所述方法包括：/n通过以下方法制备载体水凝胶：/n将活性成分与水凝胶前体混合以产生载体水凝胶前体混合物；和/n使载体水凝胶前体混合物交联以产生载体水凝胶；和/n将载体水凝胶递送到农业基质上，/n其中，所述的载体水凝胶适于控制活性成分向农业基质的释放，控制农业基质对活性成分的吸收，或同时控制活性成分的释放和吸收。/n

【技术特征摘要】
20181109 US 62/758,0491.将活性成分递送至农业基质的方法，所述方法包括：
通过以下方法制备载体水凝胶：
将活性成分与水凝胶前体混合以产生载体水凝胶前体混合物；和
使载体水凝胶前体混合物交联以产生载体水凝胶；和
将载体水凝胶递送到农业基质上，
其中，所述的载体水凝胶适于控制活性成分向农业基质的释放，控制农业基质对活性成分的吸收，或同时控制活性成分的释放和吸收。


2.如权利要求1所述的方法，其中，所述农业基质是种子、土壤、枝叶和果实中的一种或多种。


3.如权利要求1所述的方法，其中，所述载体水凝胶在释放活性成分之前延长了一段时间。


4.如权利要求1所述的方法，其中交联形成基质，并且所述活性成分至少部分位于所述基质内。


5.如权利要求1所述的方法，其中，所述活性成分为水溶性或水不溶性的。


6.如权利要求1所述的方法，其中，所述的活性成分为液体或固体形式。


7.如权利要求1所述的方法，其中，所述的活性成分是农药。


8.如权利要求1所述的方法，其中，所述的活性成分是阿特拉津或草铵膦。


9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的乳糖为选自以下的一种或多种：纯化的乳糖、牛奶渗透液、乳清、乳清渗透液、脱乳糖渗透液、脱蛋白乳清、乳制品衍生的多糖、酪乳、脱脂乳、哺乳动物乳、全脂奶粉、脱脂...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·布朗，C·科尔比，L·马奇多，M·巴塔，D·斯瓦尔，
申请(专利权)人：温菲尔德解决方案公司，
类型：发明
国别省市：美国;US