【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及农药，尤其是涉及一种非对称润湿性纳米载体的制备方法及其农药递送应用。
技术介绍
1、农药被广泛用于防治害虫、杂草和植物病害，在生物灾害防治和粮食产量提升方面发挥着不可替代的作用。但是，由于大多数植物叶片具有非润湿性特征，使得农药液滴在叶面施用过程中易发生弹跳、飞溅、滴落、飘移等脱靶行为，导致农药的最终利用率低。据统计，中国的三大粮食作物(水稻、玉米和小麦)的农药利用率仅为41％，而最终到达生物靶标部位的有效成分仅0.1％，使得大部分农药进入到了土壤和溪流中，从而造成严重的生态污染和人体健康危害。同时，大多数农药分子具有疏水性，在使用过程中需要引入大量有机试剂进行溶解，这务必会进一步加重对环境的污染程度和对人类的健康风险。因此，如何使用环保的策略来提高农药的叶面沉积能力，在当前已成为农业领域非常紧迫的任务。
2、当前的研究主要通过两种策略来提高农药液滴的叶面沉积能力：第一种策略是在农药液滴中加入表面活性剂，依靠其在溶液中形成分子内或分子间的自组装聚集体，进而调控固-液界面相互作用，表面张力的迅速降低促进了液滴的润湿、铺展，也抑制了飞溅、反弹。另一种策略是在农药液滴中加入具有良好流变性能的柔性聚合物，通过聚合物链的拉伸有效地耗散系统能量，以延缓液滴撞击叶面后的回缩行为，进而抑制液滴的飞溅、反弹。上述方法都是通过直接在液滴中添加一些添加剂的方式实现液滴的沉积，是提高农药液滴在作物表面沉积简单而有效的策略。虽然聚合物可以通过调控农药的粘度特性来增强农药的叶面沉积能力，但非两亲性的大分子聚合物对气-液界面张力的调
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种非对称润湿性纳米载体的制备方法及其农药递送应用，该种非对称润湿性纳米载体，可以提高叶面润湿性能，其用于负载农药，可以将农药分子进行有效递送，能实现良好的叶面润湿性能和药物缓释性能，可以提高农药的利用率，推动农业制剂行业环保化。
2、为了解决上述技术问题之一，本专利技术目的之一提供了一种非对称润湿性纳米载体的制备方法，该方法包括以下步骤：
3、s1、合成介孔二氧化硅纳米颗粒；
4、s2、将介孔二氧化硅颗粒分散在含有表面活性剂的水中，将石蜡作为油相，经均质处理制成水包石蜡的皮克林乳液，得到一半被石蜡包裹的介孔二氧化硅-固体蜡滴；
5、s3、将固体蜡滴分散在甲醇中，加入硅烷偶联剂，经反应、溶解石蜡，得到一半接有氨基的介孔二氧化硅纳米颗粒；
6、s4、将一半接有氨基的介孔二氧化硅纳米颗粒分散在甲苯中，加入正辛基三氯硅烷，得到非对称润湿性janus介孔二氧化硅纳米颗粒,所述非对称润湿性janus介孔二氧化硅纳米颗粒即为非对称润湿性纳米载体。
7、上述技术方案的技术原理如下：
8、本专利技术的非对称润湿性纳米载体，可用于作为载体负载农药等药物分子，作为农药的递送系统，纳米载体凭借其小尺寸、高比表面积等特性可显著扩大靶标接触面积，同时经表面化学改性后还能进一步提高叶面粘附力，从而增强其在靶标叶面的沉积能力。同时，制剂纳米化还能凭借良好的分散性可以减少对有机溶剂的依赖，是提高农药生物相容性和环境友好性的有效策略。与分子尺度的农药有效成分相比例，纳米尺度的载体材料与靶标叶面的界面作用更容易调控，因此可用来提高农药有效成分的靶标持留能力。两亲性janus纳米颗粒是一类在空间上具有相反润湿性能的纳米材料，尺寸一般为纳米级或微米级的各向异性结构材料，主要是通过化学改性或其他相互作用有序组装而形成，它的这种特殊结构使其具有两亲性和界面增溶性。与传统均质纳米颗粒相比，janus纳米颗粒在功能调节上更加灵活，且拥有一些特殊的性能，如具有特殊的自组装行为、在界面上有吸附性、能同时递送亲疏水性不同的药物分子等。
9、优选地，所述s1为：在150～200rpm的搅拌速度下，将模板剂溶解于乙醇水溶液中，加热至70～90℃，随后加入3.20～3.50ml的氨水，所述氨水的浓度为25％，待溶液澄清后逐滴加入硅酸四乙酯，将转速调到200～250rpm反应22～24h，通过离心收集产物并用去离子水跟乙醇洗涤沉淀物，以除去残留的反应物，将离心产物干燥后放入550℃的马弗炉中煅烧6～8h，以除去模板剂，得到介孔二氧化硅纳米颗粒；所述模板剂的乙醇水溶液的浓度为2.2～2.5mg/ml；所述硅酸四乙酯与乙醇水溶液的体积比为(6.7～8):1000；
10、所述s2为：将介孔硅二氧化硅纳米颗粒添加到含有阳离子表面活性剂的水溶液中，然后加热到70～80℃；随后，在混合溶液中加入石蜡，在70～80℃下保温0.5～1h，低速磁力搅拌；将得到的混合物在均质器中剧烈搅拌120～180s，然后用冰水快速冷却至室温，产生含有介孔硅二氧化硅纳米颗粒的固体蜡滴；随后，对固体蜡滴进行过滤，用去离子水清洗以去除附着力弱的介孔二氧化硅纳米颗粒(简称msn)，然后在25～40℃真空干燥箱中将固体蜡滴干燥；
11、所述s3为：将干燥的固体蜡滴加入含有亲水单体的甲醇溶液在室温下保持12～14h，使固体蜡滴中未被石蜡包裹的一侧接上氨基，然后，用二甲苯或氯仿将固体蜡滴中的石蜡溶解，得到一侧被氨基修饰的介孔硅二氧化硅纳米颗粒，通过离心收集所得的纳米颗粒，并用二甲苯或氯仿洗涤沉淀物，再用无水乙醇洗涤，然后离心收集产物；
12、所述s4为：将亲水单体改性的介孔二氧化硅纳米颗粒分散在疏水单体的有机溶液中，在室温和120～180rpm下孵育2～3小时，从而形成非对称润湿性janus介孔二氧化硅纳米颗粒(简称awj-msn)，最后，通过离心收集产物，用乙醇洗涤沉淀物。
13、优选地，s1中，所述模板剂为十六烷基三甲基溴化铵或十八烷基三甲基溴化铵，模板剂溶剂为16.0～18.0vt％的乙醇水溶液。
14、优选地，s2中，所述阳离子表面活性剂为十二烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基溴化铵；s2中，均质器搅拌速度为15 000～18 000rpm；所述介孔二氧化硅纳米颗粒与石蜡的质量比为1:(5～7)。均质器搅拌速度为15 000～18 000rpm，使介孔二氧化硅在体系中均匀分布，形成较为稳定的乳液。介孔二氧化硅纳米颗粒和石蜡的质量比为1:(5-7)，以确保形成较为均一的乳液，使石蜡充分将介孔二氧化硅纳米颗粒包裹。
15、优选地，s3中，所述亲水单体为硅烷偶联剂n-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(简称kh-792)或3-氨基丙基三乙氧基硅烷(简称aptes)；溶解固体蜡滴的温度为32～40℃；所述硅烷偶联剂与甲醇的体积比为(0.13～0.14)：1，搅拌反应12～14h。所述硅烷偶联剂为kh-792，使未被石蜡包裹的介孔二氧化硅纳米颗粒表面接枝氨基基团。硅烷偶联剂与甲醇在(0.13～0.14):1的体积比范围内，能够有效控制反应中的羟基化程度。
16、优选地，s4中，所述疏水单体为正辛基三氯硅烷或十八烷基三氯硅烷。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种非对称润湿性纳米载体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种非对称润湿性纳米载体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种非对称润湿性纳米载体的制备方法，其特征在于，S1中，所述模板剂为十六烷基三甲基溴化铵或十八烷基三甲基溴化铵，模板剂溶剂为16.0～18.0vt％的乙醇水溶液。
4.根据权利要求2所述的一种非对称润湿性纳米载体的制备方法，其特征在于，S2中，所述阳离子表面活性剂为十二烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基溴化铵；S2中，均质器搅拌速度为15 000～18 000rpm；所述介孔二氧化硅纳米颗粒与石蜡的质量比为1:(5～7)。
5.根据权利要求2所述的一种非对称润湿性纳米载体的制备方法，其特征在于，S3中，所述亲水单体为硅烷偶联剂N-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷或3-氨基丙基三乙氧基硅烷；溶解固体蜡滴的温度为32～40℃；所述硅烷偶联剂与甲醇的体积比为(0.13～0.14)：1，搅拌反应12～14h；所述正辛基三氯硅烷与甲苯的体积比为0.002：1，反应搅拌2
6.根据权利要求2所述的一种非对称润湿性纳米载体的制备方法，其特征在于，S4中，所述疏水单体为正辛基三氯硅烷或十八烷基三氯硅烷。
7.一种非对称润湿性纳米载体的农药递送应用，其特征在于，根据权利要求1-6任一项所述的步骤S1-S4制备出非对称性Janus介孔二氧化硅纳米颗粒后，以非对称润湿性Janus介孔二氧化硅纳米颗粒为载体负载农药原药，得到非对称润湿性Janus介孔二氧化硅纳米农药。
8.根据权利要求7所述的一种非对称润湿性纳米载体的农药递送应用，其特征在于，所述以非对称润湿性Janus介孔二氧化硅纳米颗粒为载体负载农药原药是指：将非对称润湿性Janus介孔二氧化硅分散于溶有农药原药的有机溶剂中，进行搅拌、分离、干燥，得到非对称润湿性Janus介孔二氧化硅纳米农药。
9.根据权利要求8所述的一种非对称润湿性纳米载体的农药递送应用，其特征在于，所述农药分子为噻呋酰胺或氟吡菌酰胺或甲维盐或阿维菌素；所述非对称润湿性Janus介孔二氧化硅纳米农药的载药量为33～45％；所述有机溶剂为无水乙醇；所述搅拌为25℃水浴条件下震荡24h；所述分离为12000rpm离心分离20min。
10.根据权利要求7所述的一种非对称润湿性纳米载体的农药递送应用，其特征在于：将非对称润湿性Janus介孔二氧化硅纳米农药制成粉剂、悬浮剂、乳油剂、水乳剂、颗粒剂、微胶囊剂、缓释剂或纳米颗粒制剂，进行病虫害防治。
...【技术特征摘要】
1.一种非对称润湿性纳米载体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种非对称润湿性纳米载体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种非对称润湿性纳米载体的制备方法，其特征在于，s1中，所述模板剂为十六烷基三甲基溴化铵或十八烷基三甲基溴化铵，模板剂溶剂为16.0～18.0vt％的乙醇水溶液。
4.根据权利要求2所述的一种非对称润湿性纳米载体的制备方法，其特征在于，s2中，所述阳离子表面活性剂为十二烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基溴化铵；s2中，均质器搅拌速度为15 000～18 000rpm；所述介孔二氧化硅纳米颗粒与石蜡的质量比为1:(5～7)。
5.根据权利要求2所述的一种非对称润湿性纳米载体的制备方法，其特征在于，s3中，所述亲水单体为硅烷偶联剂n-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷或3-氨基丙基三乙氧基硅烷；溶解固体蜡滴的温度为32～40℃；所述硅烷偶联剂与甲醇的体积比为(0.13～0.14)：1，搅拌反应12～14h；所述正辛基三氯硅烷与甲苯的体积比为0.002：1，反应搅拌2～3h。
6.根据权利要求2所述的一种非对称润湿性纳米载体的制备方法，其特征在于，s4中，所述疏水单体为正辛基三氯硅烷或十八烷基...
【专利技术属性】
技术研发人员：左继浩，林依彤，周新华，周红军，郝丽，蔡金廷，蓝若鹏，
申请(专利权)人：仲恺农业工程学院，
类型：发明
国别省市：
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