一种应用二氧化硅气凝胶制备纳米级农药制剂的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于农药技术领域，具体是指二氧化硅气凝胶其作为农药加工助剂中的新 型载体的应用。
【背景技术】
[0002] 农药是指在农业生产中，为保障、促进植物和农作物的成长，所施用的杀虫、杀菌、 杀灭有害动物（或杂草）的一类药物统称。特指在农业上用于防治病虫以及调节植物生长、 除草等药剂。农药在保证农产品产量和质量，保障人类粮食安全方面占据重要地位。高效、 低毒、低残留、经济和使用方便的优良农药品种应是农药发展的方向。
[0003] 在现实农药生产和施用中，尽管是已经禁止和限制了有机磷类高毒性农药的生产 和销售，但是在当今主流的农药品种中，依然加入有大量的有机溶剂，特别是芳香烃类的 苯、甲苯与二甲苯等高毒性有机溶剂。随着社会经济发展和人们生活水平的提高和健康意 识的增强，人们越来越重视农产品的品质与质量问题，越来越重视农药问题对健康乃至对 生命的影响。
[0004] 农药产品研发是高科技发展重要领域，农药研究者已经找到了农药中添加有机溶 剂问题的症结，这就是农药原药的溶解性过低问题，或者说是农用化合物在水中难以溶解。 这一问题在当前施用的生物类农药、仿生类农药和化学农药中普遍存在。即使是近年上市 的新型农药依然没有解决这个问题。
[0005] 与人用药物常用剂型有片剂、胶囊剂、注射剂等不同，农药通常是以水为分散介 质，通常的使用方法是在制剂中搀兑几十倍到上千倍的水对农田、菜地、果园喷雾施用。所 以，水中溶解度的大小，是决定农药药效的关键因素。但是，在当今广泛施用的农药重要 品种的原药又大多是水难溶性药物，不得不大量添加有机溶剂增加其溶解性，以达到提 高药效，防治病虫害的目的。如阿维菌素原药在水中溶解度约为10μg/L;伊维菌素原 药在水中溶解度约为4mg/L;甲氨基阿维菌素苯甲酸盐（甲维盐）原药在水中溶解度约 为300mg/L;嘧菌酯原药在水中溶解度约为6mg/L;高效氯氟氰菊酯原药在溶解度水中为 0. 004ppb(20°C时），按照药物溶解性质的分类，"几乎不溶或不溶系指溶质lg(ml)在溶剂 10000ml中不能完全溶解"的定义，这些药物的原药均属于难溶与几乎不溶类型。不幸的是， 芳香烃类的苯、甲苯、二甲苯等毒性有机溶剂正是这些类农药原药的良溶剂，如阿维菌素原 药在甲苯中溶解度高达350g/L，而在水中仅为10μg/L。农药上常用的阿维菌素制剂是阿 维菌素油膏，是阿维菌素精粉提炼后的附属品，为二甲苯溶解乳油装，含量在3~7%之间。 一种高效氯氟氰菊酯乳油的主要组分为：高效氯氟氰菊酯2. 9%，甲醇20%，二甲苯40%。
[0006] 为提高原药的药效，减轻病虫害对农产品造成的损失，为增加原药溶解度而加入 大量有机溶剂，往往被人们认为是难以避免的，是难以解决的技术难题。而加入大量有机溶 剂的农药制剂不仅危害人们的身心健康、破坏生态环境，不利于环境保护，还造成施药农民 的职业性伤害。这一现状急需通过科学与技术的进步来解决。
[0007]目前，药物制剂的研究者多利用现有药用辅料中的高分子材料如PEG(聚乙二 醇），纤维素类以及糊精与脂质体等进行载药系统技术的研究。但是这类材料在应用中存在 比较严重的技术缺陷，主要表现在：载药量低，多数不超过10%，辅料或助剂用量大；易团 聚，难以得到微、纳米结构的成药产品；稳定性差，在农药制剂中更难适应温湿度的变化。月旨 质体载药时的还会出现泄露、变性；仅适应特定的个别药物，属于特异性方法，没有普适性； 辅料多样，带来杂质较多与质量控制难度大问题。究其原因，关键问题是没有找到合适的药 物载体材料。如现有传统辅料多是实心颗粒状，不存在容纳药物的小尺度的空间结构，多是 将药物分子负载在微细实心结构的表面，从而无法实现很高的载药量，形成的往往是主药 含量低，辅料量很大的小尺度混合物，难以达到高载药量与大比表面积和质量稳定的基本 要求。
【发明内容】
[0008] 为解决上述提到的问题，本发明提供一种用二氧化硅气凝胶制备的农药制剂及其 制备方法，本发明的技术发难如下：
[0009] -种应用二氧化硅气凝胶制备农药制剂的方法，所述的应用是指二氧化硅气凝 胶作为载体在对难溶性原药进行纳米化制剂加工，加工步骤如下：
[0010] ①以溶剂溶解农药原药或粉碎农药原药；
[0011] ②以二氧化硅气凝胶吸附载入含药溶剂含溶剂液体或混入被粉碎的原药以形成 的直径小于l〇〇nm的纳米粒载药系统，所述二氧化硅气凝胶为亲水性二氧化硅气凝胶或者 疏水性二氧化硅气凝胶经热处理后具有亲水性的二氧化硅气凝胶，农药原药与二氧化硅 气凝胶的质量比为1 :〇. 5~20,二氧化硅气凝胶将药物分子包载在其纳米网状结构中，形 成性能稳定的药物纳米固体分散体，施用时搀兑多倍水形成的药物水剂呈现透明水状极少 沉淀，通过和几个商品制剂同等兑水量的比较观察，本发明方法制备的农药制剂沉淀最少， 稳定时间也最长；
[0012] ③将纳米粒载药系统加水均质分散；在该步骤完成后，已经形成一种可以施用的 液态产品。产品农药在施用前直接加水高倍稀释既可。
[0013] ④干燥除去溶剂与水分，得纳米药物；
[0014] ⑤将纳米药物制备各种剂型。
[0015] 所述的农药是一种或多种选自难溶性的杀虫剂、杀菌剂、除草剂。
[0016] 杀虫剂选自拟除虫菊酯、氨基甲酸酯、有机磷、有机硫、有机胆碱、沙蚕毒素、新烟 碱、苯基酰尿、阿维菌素、甲氨基阿维菌素苯甲酸盐、哒螨灵、灭螨醌、苯基吡唑、茚虫威或丁 醚脲类杀虫剂；
[0017] 所述的杀菌剂选自苯胺基吡啶、抗生素、芳族烃、二硝基苯胺、嘧菌酯、烯丙胺、苯 磺酰胺、苯并咪唑、苯并异噻唑、二苯甲酮、苯并基嘧啶、苯并三嗪、氨基甲酸苄酯、氨基甲酸 酯、羧酰胺、羧酸二酰胺、氯腈、氰基咪唑、环丙烷羧酰胺、乙基氨基噻唑羧酰胺、咪唑、羟基 酰替苯胺、咪唑啉酮、异苯并呋喃酮、甲氧基丙烯酸酯、甲氧基氨基甲酸酯、吗啉、N-苯基氨 基甲酸酯、噁唑烷二酮、苯基乙酰胺、苯基酰胺、苯基吡咯、苯脲、硫代磷酸酯、邻氨甲酰苯甲 酸、邻苯二甲酰亚胺、哌嗪、哌啶、丙酰胺、吡啶、吡啶基甲基酰胺、甲苯酰胺、三嗪或三唑类 杀菌剂；
[0018] 所述的除草剂选自酰胺、芳氧基苯氧基丙酸酯、苯氧羧酸、有机磷、苯甲酰胺、苯并 呋喃、苯甲酸、苯并噻二嗪酮、氨基甲酸酯、氯乙酰胺、吡啶羧酸、氯羧酸、环已二酮、二硝基 苯胺、二苯醚、异恶唑、异恶唑烷酮、N-苯基邻苯二甲酰亚胺、噁二唑、噁唑烷二酮、氧基乙酰 胺、苯基氨基甲酸酯、苯基哒嗪、磺基氨基羧基三唑啉酮、磺酰三唑并羧酰胺、三唑并嘧啶、 三酮、尿嘧啶或脲类除草剂；
[0019] 发明人通过研究发现，二氧化硅气凝胶是一种具有三维网状结构新型纳米材料， 既具有材料科学严格定义的小于100纳米的粒径尺度，又具有独立的小于100纳米的空间 结构，每毫米厚度达10000层纳米孔，可用于载药的空间（空气）体积达90%以上，可达到 史上最高的载药率。其拥有着提高药物生物利用度从而提高药效所必需的巨大的比表面积 和稳定的纳米孔径，可对多类药物通过"自组装"、"交联"等方式进行纳米分散，与被装载药 物形成不会团聚的独立"纳米分散体"，可以实现真正意义上的"纳米药物"和普适性的多 类药物的"纳米化"，直接破解了纳米药物研究中因团聚不能成药、难溶药物难以有效吸收 等制剂学难题。载药量大、包封率高、比表面积大的且质量最轻是二氧化硅气凝胶作为药物 载体的基本特征。二氧化硅气凝胶是一种全新的微结构多孔材料，利用这一材料作为药用 载体可以从介观尺度的物理层面实现对原药的"纳米化"，而不破坏原药的分子结构，因为 多数药用化合物的分子大小为埃级尺度。从原理上说由二氧化硅气凝胶对药物分子进行包 载，进行物理分散，可以保持并充分发挥其原有生物活性。体现小尺度、高表面活性、高生物 利用度的特征，达到传统制剂难以实现的药效。由于这一原理带有普适性意义，所以发明 人认为，多类农药原药可以凭借这一技术，方便、快捷、高质量、低成本的制备纳米药物新制 剂，二氧化硅气凝胶作为载药材料对多数难溶性原药的进行纳米化处理，是具有共性意义 的技术。
[0020] 进一步的，在步骤4中将所述的纳米药物通过100目至200目筛，在纳米农药最终 产品中，把固体纳米制剂的性状稳定在微米级分散状最适宜，这是因为太细的微粒容易造 成粉尘状飞扬，不利于田间应用，采用本专利制备方法，能够通过200目甚至100目筛孔的 微粒就是很好的选择，因为这些较粗的微粒所包载的药物纳米粒，遇水可以迅速分解，不影 响使用，并在使用中大大减少粉尘。
[0021] 进一步的，所述热处理的温度为300~1000°C。
[0022] 发明人通过进一步研究发现，二氧化硅气凝胶作为载体材料在对难