農(nóng)藥制劑發(fā)展的若干動(dòng)向

錢 虹，冷 陽，張一賓

?

農(nóng)藥制劑發(fā)展的若干動(dòng)向

錢 虹，冷 陽，張一賓

(上海市農(nóng)藥研究所，上海 200032)

縱觀農(nóng)藥發(fā)展史，隨著環(huán)保意識(shí)的提高及可持續(xù)發(fā)展的需要，對(duì)農(nóng)藥劑型的要求越來越高。介紹了傳統(tǒng)農(nóng)藥劑型，對(duì)它們存在的問題進(jìn)行了總結(jié)，著重對(duì)今后農(nóng)藥劑型的六大發(fā)展動(dòng)向作了闡述。

農(nóng)藥劑型；存在問題；發(fā)展動(dòng)向

1 農(nóng)藥的發(fā)展

縱觀農(nóng)藥發(fā)展的100多年歷史，經(jīng)歷了第1代“低效”天然植物及無機(jī)農(nóng)藥為主的農(nóng)藥，第2代“高效”有機(jī)合成農(nóng)藥和第3代的“超高效”農(nóng)藥發(fā)展階段。從中可以看出人類對(duì)農(nóng)藥活性物的篩選要求即為高活性。眾所周知，目前世界新農(nóng)藥的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，對(duì)新農(nóng)藥的篩選率越來越低。在20世紀(jì)60年代從3 000個(gè)化合物中有可能篩得一個(gè)活性結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在在3萬個(gè)化合物中才可能篩得一個(gè)活性結(jié)構(gòu)。

考慮到農(nóng)藥活性物的開發(fā)成本越來越高，若能充分發(fā)揮活性物質(zhì)的作用，以更低用量達(dá)到預(yù)期的防治目的是另一種農(nóng)藥高效化的發(fā)展途徑。農(nóng)藥劑型研究為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)提供了可能性，正被越來越多的農(nóng)藥人所關(guān)注。

由于農(nóng)藥原藥大多為有機(jī)化合物，與水的相容性很差，不經(jīng)加工直接用水稀釋噴施根本不可能發(fā)揮出其應(yīng)有的藥效。所以農(nóng)藥原藥必須經(jīng)過一定的加工，形成一定形態(tài)的制劑才能夠被應(yīng)用，并且一個(gè)劑型的好壞直接影響農(nóng)藥的效果和應(yīng)用。為了滿足廣大農(nóng)戶使用要求，農(nóng)藥制劑必須具有有效、安全、貯存穩(wěn)定和使用便捷等性能。

隨著國家對(duì)農(nóng)藥產(chǎn)品的評(píng)價(jià)已由單一的藥效考核轉(zhuǎn)向各種功能的綜合考評(píng)，如需在保證農(nóng)藥質(zhì)量的同時(shí)，保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全和人畜安全；保護(hù)農(nóng)業(yè)、林業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境等。在此種形勢(shì)下農(nóng)藥劑型對(duì)產(chǎn)品功能提升的作用顯得更為舉足輕重。為了最大限度的降低藥劑對(duì)環(huán)境的影響，有必要對(duì)藥劑的分散、傳導(dǎo)、作用機(jī)理做深入研究。

在當(dāng)今時(shí)代，隨著超高效農(nóng)藥的誕生和人們對(duì)保護(hù)環(huán)境的重視以及可持續(xù)發(fā)展的需要，對(duì)農(nóng)藥劑型提出了更高的要求，主要概括為：⑴具有方便使用的形態(tài)；⑵能最大限度的發(fā)揮藥效；⑶能彌補(bǔ)原料藥的不足之處；⑷提高使用者的安全性；⑸減輕對(duì)環(huán)境的不良影響；⑹便于使用，實(shí)現(xiàn)省力化；⑺對(duì)現(xiàn)有農(nóng)藥品種進(jìn)行功能化，擴(kuò)大用途。

2 傳統(tǒng)農(nóng)藥劑型及存在的問題

農(nóng)藥在施用時(shí)與環(huán)境直接接觸，相對(duì)于醫(yī)藥的作用體系為相對(duì)封閉的人體來說，農(nóng)藥的作用體系則是一個(gè)開放體系，體系中的影響因素很多，如溫度、氣壓、濕度、風(fēng)力、雨水等都將直接影響施藥效果，即在制劑研究中為保證農(nóng)藥的藥效需考慮的因素很多。同時(shí)隨著國家對(duì)農(nóng)藥管理的深入規(guī)范，現(xiàn)階段在農(nóng)藥劑型研究中還需考慮對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的安全性及對(duì)生態(tài)環(huán)境的友好，但是由于農(nóng)藥的施用對(duì)象為作物，因此對(duì)成本的敏感度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于醫(yī)藥，所以農(nóng)藥成品藥要求價(jià)格相對(duì)低廉。表1為醫(yī)藥和農(nóng)藥傳送系統(tǒng)的比較。

在這樣一種形勢(shì)下農(nóng)藥制劑發(fā)展面臨新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)農(nóng)藥劑型需要進(jìn)行升級(jí)換代的改造，新的劑型應(yīng)運(yùn)而生。

表1 農(nóng)藥傳遞系統(tǒng)(PDS)和醫(yī)藥傳遞系統(tǒng)(DDS)

傳統(tǒng)農(nóng)藥藥劑按物理形態(tài)來分主要有液態(tài)制劑和固態(tài)制劑2種，其具體分類及使用方法見表2。

表3為液態(tài)農(nóng)藥制劑及其使用方法。

表2 主要固態(tài)農(nóng)藥制劑及使用方法

以上所列舉的傳統(tǒng)農(nóng)藥劑型所存在的缺陷已被社會(huì)各方所關(guān)注，如液體制劑中的有機(jī)溶劑(特別是苯類溶劑)直接噴灑于大氣中對(duì)周圍的生態(tài)環(huán)境及人體健康均造成了很大的安全隱患。國家對(duì)乳油中所使用的苯類溶劑已做出強(qiáng)制性限量規(guī)定，乳油這一傳統(tǒng)劑型技術(shù)的改造已悄然拉開了整個(gè)制劑技術(shù)的改造序幕。固體制劑由于粉塵等多種問題，也將逐步被更環(huán)保的新劑型所取代。

3 農(nóng)藥劑型發(fā)展的若干動(dòng)向

3.1 動(dòng)向之一：以傳統(tǒng)乳油的溶劑改造為突破點(diǎn)，大力開發(fā)水基化劑型

根據(jù)原藥物化性質(zhì)和防治對(duì)象的差別，分別選擇以下發(fā)展方向：⑴在水中穩(wěn)定且溶解度低的液態(tài)(或低熔點(diǎn))原藥向水乳劑方向改造；⑵在水中穩(wěn)定且溶解度低的固態(tài)原藥向水懸浮劑方向改造。⑶在水中不穩(wěn)定的高熔點(diǎn)原藥選擇發(fā)展水分散粒劑等固體制劑。⑷對(duì)在水中不穩(wěn)定的液態(tài)(或低熔點(diǎn))原藥品種則區(qū)別不同情況,選擇開發(fā)高濃度(或無溶劑)乳油和研制新一代低風(fēng)險(xiǎn)/低VOC的乳油品種[2]。

表3 液態(tài)農(nóng)藥制劑及其使用方法

3.2 動(dòng)向之二：以減少粉塵為重點(diǎn),更新傳統(tǒng)固體制劑,發(fā)展水分散粒劑、懸浮劑等

可濕性粉劑、粉劑等固體制劑由于在加工過程和施用過程中的粉塵問題，也迫切需開發(fā)成更為環(huán)保安全的劑型，如水分散粒劑、懸浮劑等。相對(duì)較為安全的水分散粒劑(WDG)是當(dāng)今劑型開發(fā)的熱點(diǎn)，這是由于該劑型施用方便又比較安全，故人們將其與懸浮劑、緩釋劑、1 g大粒劑同歸為安全、方便的農(nóng)藥劑型，并且水分散粒劑的包裝材料也便于處理(采用水溶性包裝袋)，可減少二次污染。表4為水分散粒劑代表性造粒法及其特征。

表4 水分散粒劑代表性造粒法及技術(shù)特征

通常在生產(chǎn)上廣泛采用的造粒法為噴霧干燥法造粒、流化床沸騰造粒及擠出造粒3種，可根據(jù)原藥的質(zhì)量和穩(wěn)定性能選擇相應(yīng)的造粒法[3]。

3.3 動(dòng)向之三：以增效/安全/使用方便為目標(biāo)開發(fā)新制劑

農(nóng)藥劑型技術(shù)是一個(gè)應(yīng)用技術(shù)，劑型研究圍繞著農(nóng)戶施用省力、安全；對(duì)施用作物生長安全；確保農(nóng)產(chǎn)品食用安全；對(duì)需要防除的病、蟲、草害具有高效性等幾個(gè)要點(diǎn)展開。農(nóng)藥劑型正向增效、緩釋、安全的方向發(fā)展。表5為農(nóng)藥劑型加工中增效、提高安全性及省力化的有關(guān)技術(shù)。

表5 以增效/安全/使用方便為目標(biāo)的技術(shù)及新制劑

例如漂浮粒劑：是一種能夠漂浮在水面上，并能在水面形成自動(dòng)擴(kuò)散的新劑型，主要被應(yīng)用在水稻田中起除草作用。水面漂浮粒劑的開發(fā)和應(yīng)用，能夠減少施藥時(shí)間和節(jié)省勞動(dòng)力，是稻田除草施用方式的創(chuàng)新。根據(jù)粒劑的重量又可分為1 g微粒劑和3 g大粒劑，現(xiàn)在3 g大粒劑型正逐步取代1 g微粒劑型，3 g大粒劑對(duì)粒劑開發(fā)提出了更高的技術(shù)要求，具有更優(yōu)的懸浮能力和更廣的自動(dòng)擴(kuò)散半徑。

表6為1 g微粒劑與3 g重粒劑的顆粒數(shù)比較。

表6 1 g微粒劑與3 g大粒劑的顆粒數(shù)比較

3.4 動(dòng)向之四：與新型施藥器械相匹配,開發(fā)新制劑

隨著城市化建設(shè)的發(fā)展，農(nóng)村勞動(dòng)力大幅銳減，國家加快農(nóng)村土地流轉(zhuǎn)和集約化管理的進(jìn)程，統(tǒng)防統(tǒng)治和專業(yè)化防治已日漸普及，無人機(jī)植保作業(yè)已經(jīng)成為中國農(nóng)業(yè)發(fā)展的新趨勢(shì)。無人機(jī)噴施這一新型的作業(yè)方式較傳統(tǒng)的噴施方式有很大的改變，對(duì)噴施藥液具有更高的要求。藥液除需具有防漂移功能外，還需兼有展著、成膜等功能，以防藥液流失，促進(jìn)藥液的吸收。相配套的劑型或助劑的研究是今后一段時(shí)間中國農(nóng)藥劑型發(fā)展的一個(gè)重要方向。

3.5 動(dòng)向之五：農(nóng)藥的非農(nóng)用途的藥劑開發(fā)

農(nóng)藥的非農(nóng)市場受氣候、環(huán)境及價(jià)格等的影響相對(duì)較少，發(fā)展較穩(wěn)定，最近十幾年來農(nóng)藥的非農(nóng)用途一直呈現(xiàn)穩(wěn)定增長的態(tài)勢(shì)。公共和家庭衛(wèi)生用藥、魚牧業(yè)防治寄生蟲用藥、城市綠化用藥、工業(yè)用抗菌防霉劑等是農(nóng)藥非農(nóng)用途的幾個(gè)主要方面。其可觀的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，必將推動(dòng)農(nóng)藥的非農(nóng)用途市場繼續(xù)發(fā)展，更多的農(nóng)藥品種將會(huì)擴(kuò)展其用途，新的非農(nóng)用途和特殊小型作物的農(nóng)藥品種將繼續(xù)被開發(fā)[4]。與此相關(guān)的劑型研究必將是今后農(nóng)藥制劑發(fā)展方向之一?？紤]到此類用藥的特點(diǎn)，可溶液劑和水懸浮劑將會(huì)成為此類用藥的主打劑型。

3.6 動(dòng)向之六：生物活體農(nóng)藥的開發(fā)

有機(jī)合成農(nóng)藥近百年來的過度應(yīng)用，暴露出越來越多的問題，主要為與環(huán)境的相容性較差。近十幾年來，全球農(nóng)藥有向生物活體農(nóng)藥發(fā)展的趨勢(shì)。隨著菌種類、病毒類等生物活體新農(nóng)藥的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，相應(yīng)的生物農(nóng)藥制劑也將會(huì)有較大的發(fā)展。由于活體生物對(duì)光、溫度、水分、酸堿度敏感度高，其配方和加工工藝勢(shì)必與化學(xué)農(nóng)藥存在較大的差異，在此方面的相關(guān)技術(shù)的研究將會(huì)成為今后制劑開發(fā)的新領(lǐng)域。

[1] 張一賓. 農(nóng)藥劑型的設(shè)計(jì)和新劑型的開發(fā)[J]. 世界農(nóng)藥, 2016, 38(3): 9－13.

[2] 冷陽. 農(nóng)藥的環(huán)境友好與劑型的科技創(chuàng)新[J]. 農(nóng)化新世紀(jì), 2007: (9): 16－23.

[3] 張一賓, 徐曉勇, 張懌. 世界農(nóng)藥新進(jìn)展(四)[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2017(即將出版).

[4] 錢虹, 張一賓. 加強(qiáng)我國對(duì)香精香料用植物的農(nóng)藥開發(fā)及農(nóng)藥殘留的控制管理[J]. 農(nóng)藥, 55(3): 625－627.

The Development Trend of Pesticide Formulations

QIAN Hong, LENG Yang, ZHANG Yibin

(Shanghai Pesticide Research Institute, Shanghai 200032, China)

With the enhancing awareness of environmental protection and demand of sustainable development, the requirement for pesticide formulation becomes more and more high. In this paper, the traditional pesticide formulations and theirs problems are introduced，and some development trend of pesticide formulations are mainly described.

pesticide formulation; problems; development trend

10.16201/j.cnki.cn31-1827/tq.2017.04.03

TQ450

A

1009-6485(2017)04-0016-03

錢虹，女，工程師，主要從事農(nóng)藥質(zhì)量和劑型研究。E-mail: 459360932@qq.com。

2017-07-17。