基于MOFs为载体的吡唑醚菌酯纳米微球制备与性能

来源 :湖南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sfgidtfdxv
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MOFs(金属有机骨架)材料作为一种新兴纳米材料,广泛应用于生物成像、载药、储能、分离、纯化等领域。由于纳米材料具有智能表面、尺度效应、界面效应和控释性能等特征,为开发新型农药剂型,优化传统剂型的制备提供了新的设想,也构建了具有独立物理特征和化学性质的纳米控释农药新理念。吡唑醚菌酯作为近年来一种新型广谱甲氧基丙烯酸酣类杀菌剂,在防治真菌引起的多种农作物病害都有良好的防效。但是,传统吡唑醚菌酯加工剂型如乳油、水分散粒剂、悬浮剂等不具备缓释性能,易造成农药利用率不高,并存在残留风险。本文拟采取构建以MOFs材料为载体的吡唑醚菌酯微球,从材料性能、微球缓释性能、生物活性测定、急性毒性测定等方面对吡唑醚菌酯微球性能进行评价与探究,为农药制剂高效控施和安全使用提供新一种思路,并推动MOFs纳米材料在农药领域的应用,本论文取得的主要成果如下:采用溶剂热法,以对苯二甲酸为有机配体,以四氯化锆为催化剂,乙酸作为调节剂,在N,N-二甲基甲酰胺溶液(DMF)中反应,得到了粒径为100 nm左右的Ui O-66材料,微观形貌观察发现,所得纳米粒子粒径分布均一,形貌规则,分散性好。最佳制备条件:PTA 0.35 g,Zr Cl40.53 g,HOAc 3.5 m L,DMF 100 m L,120℃下恒温反应24 h。分别以2-氨基对苯二甲酸和硝基对苯二甲酸为有机配体,采用溶剂热法直接合成Ui O-66接枝氨基和硝基改性后的Ui O-66-NH2和Ui O-66-NO2材料。基于氢键、范德华力和配位键原理,采用浸渍法得到MOFs材料为载体的吡唑醚菌酯纳米微球,其反应时间为24 h,载药浓度比为2000 mg/L,最大载药量为17.391wt%。采用透析袋法,在常温下(25℃)进行吡唑醚菌酯纳米微球的缓释性能测定。缓释结果选取常见的药物缓释模型方程:零级反应动力学、一级反应动力学、Higuchi动力学以及Korsmeyer-Peppas动力学方程对所制备的吡唑醚菌酯纳米微球控释体系的释放过程中所得数据进行拟合、分析,发现吡唑醚菌酯纳米微球的释放符合一级反应动力学模型。载药控释体系在常温下(25℃)拟合的方程分别为:零级反应动力学Q=0.400t+25.242,一级反应动力学Q=81.957(1-e-0.039t),Higuchi动力学Q=7.253t0.5,Korsmeyer-Peppas动力学Q=11.963t0.393。一级反应动力学方程的决定系数(R~2)均大于其他3种数学模型,达到0.9920。一级反应动力学方程符合缓释制剂的释放机理,从方程拟合结果也证明了吡唑醚菌酯纳米微球具有缓释作用。采用菌丝生长速率法测定所制备的吡唑醚菌酯纳米微球对稻瘟病病菌的抑菌活性,得到的毒力回归方程为Y=75.241x-1.184,EC50值为6.194 mg/L,95%置信区间为4.498-8.418 mg/L,相关系数为0.9690,证明吡唑醚菌酯纳米微球对稻瘟病病菌有良好的抑制效果。采用半静态试验法对吡唑醚菌酯纳米微球进行急性毒性评价。试验结果表明以Ui O-66-NO2吡唑醚菌酯纳米微球对斑马鱼急性毒性的LC50(96 h)值为1.916 mg a.i./L,比吡唑醚菌酯原药对斑马鱼LC50大39倍,毒性等级也由吡唑醚菌酯原药的“高毒”降为“中毒”。由此可以看出本试验制备的吡唑醚菌酯纳米微球显著提高了吡唑醚菌酯对水生生物的安全性,对降低斑马鱼的毒性效果更为显著。
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