微囊化緩釋復(fù)合農(nóng)藥海藻酸鈉—苯磺隆的制備與表征

許同桃++金義翠++朱文靜++丁希++孔南++張磊

摘要：以海藻酸鈉-苯磺隆為主要原料，采用高壓靜電法技術(shù)制備緩釋復(fù)合農(nóng)藥海藻酸鈉-苯磺隆凝膠微球，并對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物進(jìn)行表征；通過(guò)色譜法考察釋放性能，緩釋復(fù)合農(nóng)藥海藻酸鈉-苯磺隆凝膠微球，包封率達(dá)到90%，具有優(yōu)良的緩釋性能。

關(guān)鍵詞：緩釋農(nóng)藥；苯磺??；海藻酸鈉；微球；制備；表征

中圖分類號(hào)： S482.4文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2016）06-0202-03

收稿日期：2015-05-15

基金項(xiàng)目：江蘇省大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新項(xiàng)目（編號(hào)：201411050002Y）。

作者簡(jiǎn)介：許同桃（1968—），女，江蘇連云港人，博士，教授，主要從事藥用新材的研究。Tel：（0518）85690835； E-mail：13775592234@163.com。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，傳統(tǒng)施藥方法因風(fēng)吹、日曬、雨淋而造成的農(nóng)藥流失和分解通常達(dá)70%～80%，因此反復(fù)噴施，成倍用藥，造成巨大浪費(fèi)和環(huán)境污染。與傳統(tǒng)劑型農(nóng)藥相比，緩釋農(nóng)藥可延長(zhǎng)農(nóng)藥活性，減少淋溶、蒸發(fā)、降解以及降低經(jīng)皮中毒的危險(xiǎn)性，是解決農(nóng)藥低使用率和環(huán)境污染矛盾的一種有效方法[1]。苯磺隆為選擇內(nèi)吸傳導(dǎo)型麥類作物高效磺酰脲類除草劑[2]，主要用于防除各種一年生闊葉雜草[3]，苯磺隆結(jié)構(gòu)中有多個(gè)活性基團(tuán)羰基以及多個(gè)活性N原子，容易與載體海藻酸鈉通過(guò)化學(xué)或物理作用相連，得到緩釋海藻酸鈉復(fù)合苯磺隆農(nóng)藥。緩釋農(nóng)藥的緩釋能力由藥物在載體中擴(kuò)散速率控制。從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，緩釋農(nóng)藥是原藥夾雜在載體高分子材料網(wǎng)絡(luò)中而形成的復(fù)合結(jié)構(gòu)[4]，天然高分子材料海藻酸鈉等具有無(wú)毒、成本低、來(lái)源廣泛、可生物降解等優(yōu)點(diǎn)，作為具有優(yōu)良生理相容性的藥用緩控釋制劑輔料，越來(lái)越受到人們的關(guān)注[5-7]，但在農(nóng)藥領(lǐng)域，海藻酸鈉為載體制備緩控農(nóng)藥的研究很少。筆者所在課題組長(zhǎng)期從事醫(yī)用輔料的制備與應(yīng)用研究，合成多種緩控釋醫(yī)用輔料。本研究選擇海藻酸鈉作為制備緩控苯磺隆藥物的載體，即通過(guò)高分子骨架的設(shè)計(jì)和在海藻酸鈉骨架上連接不同結(jié)構(gòu)單元以得到所需要的性能，醫(yī)藥緩釋高分子的設(shè)計(jì)模型，同樣可以進(jìn)行高分子化農(nóng)藥的設(shè)計(jì)。

1材料與方法

1.1主要儀器及試劑

UV-18000型紫外/可見分光光度計(jì)；多功能反應(yīng)器；Spectrum One B型傅里葉紅外光譜儀測(cè)定；BS323S電子天平。

甲醇、乙腈，色譜級(jí)；新蒸二次蒸餾水；氨水（濃度）：26%～30%（氨水 ∶ 水=1 ∶ 500）；苯磺隆、海藻酸鈉，化學(xué)純，藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2試驗(yàn)原理

用注射器抽取適量所要包裹的芯材與海藻酸鈉的混合乳狀液，在注射泵作用下，以一定速度向下推壓乳狀溶液，與此同時(shí)在電場(chǎng)力的作用下，乳狀溶液通過(guò)平針頭克服黏滯力和表面張力，呈一定粒徑的液滴落入盛有CaCl2溶液的量杯中，固化成不溶于水的海藻酸鈉-氯化鈣微膠囊。海藻酸鈉、苯磺隆本身的活性基團(tuán)通過(guò)分子間作用力或者氫鍵直接結(jié)合，過(guò)程如下：

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1緩釋復(fù)合農(nóng)藥海藻酸鈉-苯磺隆制備利用 1 000 mL 的多功能反應(yīng)器，將4.0 g海藻酸鈉溶于600 mL去離子水中，常溫下，電動(dòng)攪拌2 h，海藻酸鈉膨脹為膠狀；然后于室溫條件下采用40 W、40 kHz振蕩30 min。加入50 mL磷酸鹽緩沖溶液，使pH值穩(wěn)定在8～10，攪拌，加入一定量的苯磺隆，控制溫度低于40 ℃，攪拌反應(yīng)1 h，得均勻的乳液[8]。用7號(hào)注射針頭將此混合溶液注射滴加到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的氯化鈣溶液中，伴以輕微攪拌。滴加結(jié)束后穩(wěn)定攪拌30 min后，紗布過(guò)濾，取出微球，表面用去離子水反復(fù)沖洗，脫鹽2 h，去除表面殘留的無(wú)機(jī)鹽和其他雜質(zhì)，在真空烘箱中設(shè)置溫度為50 ℃干燥24 h，最終得到直徑為0.5～1.0 mm的凝膠球。

1.3.2緩釋復(fù)合農(nóng)藥苯磺隆包封率的測(cè)定苯磺隆凝膠微球置于30 mL pH值7.0磷酸鹽緩沖溶液中，超聲波振蕩，待凝膠全部瓦解，于4 000 r/min離心15 min，取上清液，用正己烷3 mL萃取。取萃取液用高效液相色譜法測(cè)定微囊中苯磺隆含量；計(jì)算包埋率：包埋率=微囊中苯磺隆含量/起始加入的苯磺隆含量×100%。

1.3.3緩釋復(fù)合農(nóng)藥苯磺隆釋放度的測(cè)定以氨水溶液作為釋放介質(zhì)，精確稱量一定量的包裹農(nóng)藥苯磺隆的聚合物凝膠微球，加入釋放介質(zhì)50 mL，置振蕩器中（25 ℃，100 r/min），每隔一定的時(shí)間取 5 mL溶液，于高效液相色譜儀中進(jìn)樣測(cè)定微囊中苯磺隆含量，同時(shí)加入等量的新鮮釋放液保持體積不變。高效液相測(cè)定條件：流動(dòng)相：乙腈 ∶ 水= 45 ∶ 55，其中水用磷酸調(diào)pH值至2.0；流量：1.0 mL/min；柱溫：室溫；檢測(cè)波長(zhǎng)：254 nm；進(jìn)樣體積：5 μL；保留時(shí)間：苯磺隆約4.0 min，準(zhǔn)確稱取含苯磺隆0.1 g的聚合物凝膠微球試樣于50 mL 容量瓶中，用氨水甲醇溶液定容至刻度，在超聲波下振蕩3 min，搖勻，用移液管移取上述溶液5 mL于50 mL容量瓶中，用氨水甲醇溶液稀釋至刻度，搖勻，過(guò)濾，在上述操作條件下測(cè)定，按外標(biāo)法計(jì)算[9]。

2結(jié)果與分析

2.1緩釋復(fù)合農(nóng)藥海藻酸鈉-苯磺隆制備工藝

2.1.1溶劑的選擇苯磺隆常溫貯存穩(wěn)定，對(duì)光穩(wěn)定，在 45 ℃ 時(shí)水解，pH值8～10穩(wěn)定，但在酸性或強(qiáng)堿時(shí)迅速水解。所以，反應(yīng)在磷酸鹽的緩沖溶液中進(jìn)行。當(dāng)海藻酸鈉完全溶脹后，加入苯磺隆的磷酸鹽的緩沖溶液，2種物質(zhì)通過(guò)分子間作用力形成復(fù)合材料。

2.1.2反應(yīng)溫度的確定海藻酸鈉在高溫加熱時(shí)，容易降解；且苯磺隆在45 ℃時(shí)容易水解，所以，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程溫度不能太高，一般在室溫下進(jìn)行反應(yīng)。

2.2微囊化緩釋復(fù)合農(nóng)藥海藻酸鈉-苯磺隆的形貌分析

不同型號(hào)的注射針頭，得到大小不同的微球，普通相機(jī)照片見圖1、圖2。

從圖1、圖2可以看出：沒(méi)有干燥的復(fù)合農(nóng)藥海藻酸鈉-苯磺隆凝膠微球飽滿且均勻；而干燥后，由于失水不均勻，原來(lái)乳白色的微球變?yōu)榈S色的不規(guī)則顆粒。

2.3原料配比對(duì)緩釋復(fù)合海藻酸鈉-苯磺隆農(nóng)藥包封率的影響

在一定溫度下，調(diào)節(jié)海藻酸鈉與苯磺隆的原料配比，制得一系列不同緩釋復(fù)合海藻酸鈉苯磺隆農(nóng)藥。從表1可見：復(fù)合海藻酸鈉苯磺隆微球?qū)Ρ交锹〉陌衤孰S著原料配比的變化而變化，即原料中海藻酸鈉含量越高，微球?qū)Ρ交锹〉陌饴室苍礁?；?dāng)海藻酸鈉與苯磺隆的質(zhì)量之比為2.0 ∶ 1.0 時(shí)，苯磺隆包封率達(dá)到92%；海藻酸鈉 ∶ 苯磺隆配比為1.0 ∶ 1.5時(shí)，微球苯磺隆包封率達(dá)到89%；但當(dāng)苯磺隆的質(zhì)量是海藻酸鈉的2倍時(shí)，包封率下降到78%。考慮到原料成本以及性價(jià)比，最適合的配比是苯磺隆的質(zhì)量是海藻酸鈉的1.5倍。

2.4緩釋復(fù)合農(nóng)藥海藻酸鈉-苯磺隆釋放性能

以樣品編號(hào)SA-B-1與SA-B-3這2種凝膠微球做苯磺隆釋放試驗(yàn)，這2種改性凝膠微球?qū)Ρ交锹〉陌饴识歼_(dá)到89%以上，釋放試驗(yàn)結(jié)果見圖3。2種改性材料9 h后的釋放率為28%和18%；12 h釋放31%和49%；24 h釋放52%和63%，48 h釋放73%和82%；72 h幾乎全部釋放。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，2種經(jīng)過(guò)疏水改性的海藻酸鈉凝膠微球，顯示了優(yōu)良的緩釋性能；但SA-H-3的釋放速度比SA-H-1的釋放速度快；原料配比不同，顯示不同的緩釋效果。

2.5緩釋復(fù)合農(nóng)藥海藻酸鈉-苯磺隆的紅外圖譜

分別取適量海藻酸鈉、海藻酸鈉-苯磺隆復(fù)合材料放置烘箱中50 ℃左右充分干燥，溴化鉀壓片，進(jìn)行紅外光譜分析。在波數(shù)4 000 cm-1～450 cm-1范圍內(nèi)掃描，以透光率為縱坐標(biāo)，得紅外圖譜。從圖4可以看出，與海藻酸鈉相比， 海藻酸鈉-苯磺隆在1 731 cm-1處出現(xiàn)了1個(gè)明顯的新特征峰，該峰歸屬于苯磺隆的CO振動(dòng)吸收；與苯磺隆（圖5）相比，圖4中 3 400 cm-1 處的O—H的伸縮振動(dòng)吸收峰強(qiáng)度明顯減弱，說(shuō)明分子結(jié)構(gòu)中有氫鍵生成。

3結(jié)論

利用海藻酸鈉優(yōu)良的生理相容性，通過(guò)高壓靜電法技術(shù)，制備緩釋復(fù)合農(nóng)藥海藻酸鈉-苯磺隆凝膠微球，苯磺隆包封率達(dá)到90%，通過(guò)考察釋放性能發(fā)現(xiàn)，緩釋復(fù)合農(nóng)藥海藻酸鈉-苯磺隆凝膠微球具有優(yōu)良的緩釋性能。

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