水凝胶包被的生物材料,包被所述材料的方法,以及其作为人工种子的用途的制作方法

专利名称：水凝胶包被的生物材料,包被所述材料的方法,以及其作为人工种子的用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及可完全生物降解的水凝胶，其中包含聚酯聚脲烷聚脲以及多糖和/或其衍生物，和能够分离的植物材料。
本发明还涉及包被生物材料和水凝胶从水溶液中生成和成形的方法，以及应用水凝胶包被的生物材料制作人工种子。
植物通过种子有性繁殖，通过植物分生组织营养增殖无性繁殖。两种繁殖方式在经济上都是很重要的。虽然需要大量机械化地播种自然的种子，但无性繁殖需要大量手工劳动，因此比种子繁殖需要花费较多的时间，劳动强度。
植物品种、品系、栽培品种和细胞系(例如优良植物的无性繁殖)是可以无性繁殖的，特定的基因组成对它们是重要的。无性繁殖还可用于经过很长时间才能形成种子、只形成少量种子、或其种子的萌发能力被损害的植物。
为了简化植物无性繁殖，除了发展大规模栽培的自动化方法，还需要包被易碎材料的适合物质和方法，其中易碎材料可进一步作成种子箱。
在大规模栽培方法中，对于某些类型的植物现在可以产生小型化的和能分离的可再生的植株(组织)，(例如WO95/19102,US5294549,US5334530)。如不带机械保护和/或抗干燥保护，这些植株部分仅能在有限的范围运输和贮藏。为此需要作为分离的单位包被或覆盖植物部分以便可被贮藏和/或运输，以足够的剂量，以及象自然的植物种子一样使用。
DE2103873,EP141374,EP107141,US4562663,WO8502972,US4779376,WO9207457描述了水凝胶包被的植物材料，其用离子型的可交联的多糖如海藻酸胶，明胶，角叉藻聚糖或刺槐豆胶生产。
前面提到的材料，结合现有技术所述的材料和方法目前还没有完全令人满意，因为在某些情况下它们既没有给予包被的结构以充分的机械稳定性，也没有在使用条件下保护植物组织阻止过快和过多的水分损失。这一点特别表现在前面提到的多糖衍生物。同时也观察到在干燥过程中材料明显的缩水，这严重地影响了种子箱的保护功能。进一步的问题特别是包括至今应用基于多糖如藻酸或其盐，或进一步的离子型的多糖衍生物来包被是在干燥阶段后不能达到充分程度的再水合。因此这些材料仅能在适当的空气湿度下保存。
随后应用脂肪，油，蜡或不溶于水的聚合物包被以延迟脱水和保持机械稳定，例如这已公开在US4562663,WO9217422,US5190797的也是不适宜的。如果它们不得不在非生理高温，要求使用有机溶剂条件下加工，或如果它们不利地影响被封闭生物材料的氧的供应也是不适宜的。
除了基于多糖的水凝胶，聚脲烷水凝胶(PU)也有描述。DE3312578和DE4217891描述了将聚脲烷用于可分离的不动的细胞。在这一申请中PU水凝胶在水状悬浮物中作为细胞载体物质和生物催化剂，然而为这一目的描述的PU水凝胶不能生物降解。
本发明的目的是提供一种可分离的生物材料的包被/包装形式以保护所述材料在贮藏，运输和操作过程中大大地延迟脱水，保持大小稳定，部分脱水后可再次膨胀到足够的程度，可生物降解和易于生产。
也可加入添加剂如养料或活性和保护性物质。
需要的材料必须在无菌条件下操作以及避免使用有毒溶剂或生理上不可接受的条件。
通过使用可完全生物降解的聚酯聚脲烷聚脲(Polyesterpolyurethanpolyharnstoff)与多糖或多糖衍生物令人惊奇地达到了前述目的，它们可用作水中分散液或作为水溶液。
根据本发明前述目的令人惊奇地发现聚酯聚脲烷聚脲适合包被生物材料和能与可生物降解的多糖或它们的衍生物一起用于包被。
本发明涉及可生物降解的水凝胶，其至少含有A)一种聚酯聚脲烷聚脲，以及B)多糖和/或多糖衍生物，和C)生物材料，优选能够分离的植物材料，特别是植物细胞，愈伤组织，原生质体，植物组织或植物器官，如不定枝，微根瘤，腋芽，顶芽，接穗，还有合子或体细胞胚或原胚体类似物。
植物材料可从以下植物取得提供营养和原料的植物，例如谷类(水稻，玉米，小麦，大麦，黑麦，黍)，马铃薯，豆科植物(例如苜蓿和大豆)，油菜子，向日葵，油棕，甘蔗，甜菜，西沙尔麻，棉花，芒和烟草；蔬菜和块根植物(例如番茄，各种甘蓝，莴苣，胡罗卜，茄子，甜瓜，黄瓜，芦笋，洋葱，欧芹，姜)；药用植物如人参，颠茄，洋地黄；果树(例如苹果，梨，樱桃，葡萄，草莓，柑橘属果树，芒果，番木瓜，香蕉，坚果)；茶树，可可树，咖啡灌木；林木，例如针叶树，云杉，松树，落叶松;观叶树例如杨属植物，山毛榉，栎属植物；观赏植物，例如玫瑰，菊花，百合，孤挺花，兰花，老鹳草属植物，秋海棠，石竹，花烛属植物。
此外，优选使用那些可分离的生物材料，特别优选转基因植物，其不再可能通过种子或营养器官繁殖，或仅由于具有基因技术改进的性质进行种子或营养器官繁殖产生困难，例如产品的种子或根瘤的特异表达。
下文术语“包被”表示根据本发明的封装，覆盖，涂层，包装生物材料等所有可能方法。
材料的生物降解力符合标准条件下的要求(见实施例6)。
根据本发明此聚酯聚脲烷聚脲可一步或分步与离子的或中性的可生物降解多糖和它们的衍生物混合使用，以形成成型体例如球体，纤维状，片状，膜状等。
根据本发明含水基质(水凝胶)是通过多糖形成的，此水凝胶的机械性能通过聚酯聚脲烷聚脲令人惊奇地改进到以可生产简单成型体例如球体，以及水凝胶和生物材料的水分损失可被控制。
根据本发明使用的聚酯聚脲烷聚脲是已知的，公开在DE19517185中。
前面提到的聚脲通过以下的反应制备，同时保持异氰酸酯物质和与异氰酸酯反应的当量比例1∶1～2∶1。
a)二异氰酸酯组分包含a1)1,6-己二异氰酸酯或a2)1,6-己二异氰酸酯和以总混合物计算多至60wt％的1-异氰酸根合-3,3,5-三甲基-5-异氰酸根合甲基-环己烷和/或4,4’-二异氰酸二环己基甲烷和/或1-甲基-2,4(6)-二异氰酸环己烷的混合物b)二醇组分包含b1)为(ⅰ)己二酸和/或丁二酸和(ⅱ)至少一种有2-6个碳原子的烷烃二醇的至少一种以羟基含量计算分子量为500～10000的聚酯二醇，或b2)上述聚酯二醇和以组分b)总重量计32当量％的任选有醚基和含2-6个碳原子的烷烃二醇的混合物。
c)包含一种联氨组分，以其在组分(b)和(c)中出现的与异氰酸酯反应的基团的总量计，其量为2-50当量％。
c1)二氨基磺酸盐，其通式为H2N-(-CH2-)n-NH-(-CH2-)m-SO3Mec2)二氨基磺酸盐c1)和以组分c)总重量计70重量％的1,2-乙二胺的混合物d)以b),c)和d)的总重量计10％重量的任选的亲水的组分聚醚醇，其通式为H-X-O-R以及e)任选的水，不包括在计算等比例的异氰酸酯基团和与异氰酸酯基团反应的基团当量计算中，其中在前面提到的通式中m和n各自独立地表示2-6的整数，Me 表示钾或钠，R表示有1-12个碳原子的一价烃基，和X表示分子量为88-4000的聚亚烃氧化物(polyalkylene oxide)链，它的亚烷基氧化物单元包括至少40％的乙烯氧化物单元和余量的丙烯氧化物单元。
这样获得了聚酯聚脲烷聚脲的水分散液。
术语“水分散液”试图包括水溶液，如果在含脲基的聚脲烷中亲水中心浓度是足够高以确保在水中的稳定性。经常这些分散液是具有可分散并可溶解的脲基的含聚脲烷的水溶液。
为了制备此水分散液，将前面提到的原材料a),b),c)和任选的d)和/或任选的e)以前述的数量比例混合。
二异氰酸酯组分a)优选组成为1,6-己二异氰酸酯或1,6-己二异氰酸酯混合物其中有多至60％重量的1-异氰酸根合-3,3,5-三甲基-5-异氰酸根合甲基-环己烷和/或4,4’-二异氰酸二环己基甲烷和/或1-甲基-2,4(6)-二异氰酸环己烷。
二醇组分b)包括或是至少一种聚酯二醇的b1)，或是至少一种b1)和含多至32％重量，优选多至10％重量任选含醚基和2-6个碳原子的烷基二醇的b2)混合物。
适合的聚酯二醇b1)是基于(ⅰ)己二酸和/或丁二酸和(ⅱ)任选的带有2-6个碳原子和含醚基的烷烃二醇，例如1,2-亚乙基二醇，二甘醇，1,4-丁二醇，新戊二醇和/或1,6-己二醇的那些以羟基含量计算分子量为500～10000优选1000～2500的聚酯二醇。特别优选仅将1,2-亚乙基二醇和/或1,4-丁二醇用作二醇。
可任选用作含有羟基链延伸剂的这些任选的含2-6个碳原子的含醚烷烃二醇是那些前面举例说明的类型。
联氨组分c)包含或是c1)，为前述通式的二氨基磺酸盐或c2)，为这些二氨基磺酸盐和1,2乙二胺的混合物，这里如果要用，1,2-乙二胺的量为以组分c)中和并氰酸基反应的氨基数量计为最多达多至90％，优选70％当量。特别优选的二氨基磺酸盐是N-(2-氨基乙基)-2-氨乙基磺酸的钾盐或钠盐。
二氨组分c)用量，以组分b)的重量计算，一般在1-10％重量，优选2-5％重量。
任选使用的结构组分d)是一种亲水的一羟聚醚醇，其通式为H-X-O-R其中R和X与前述相同。
优选是聚醚醇类型，其中R 表示有1-4个碳原子的脂肪烃基，和X 表示分子量500～4000的聚亚烃氧化物链，其中至少40％，特别是至少70％和特别优选100％的为乙烯氧化物单元的亚烷基氧化物单元，余量为丙烯氧化物单元的亚烷基氧化物单元。
成型和同时进行的生物材料的包被受聚酯聚脲烷聚脲离子诱导凝聚的影响其中多糖组分被封闭。包被方法可一步进行，或也可多步进行。在一步进行方法中生物材料和聚酯聚脲烷聚脲一起混合并将它们加入盐溶液中凝聚。这一包被方法基本上是由使用的聚酯聚脲烷聚脲/多糖混合物在所用溶液中的粘度决定的。
在两步进行的方法中水凝胶球体包括一种多糖，可首先选择适合的多糖生产，例如藻酸盐。这些水凝胶颗粒可通过浸入聚酯聚脲烷聚脲水溶液中提供机械稳定的包被。
根据本发明所有可生物降解多糖或它们的衍生物可单独使用或以使用作为混合物水凝胶的多糖组分。适合的多糖例如从任意合适的材料获得的天然的和可溶的淀粉，直链淀粉，支链淀粉，藻酸盐酸，藻酸盐，角叉菜，壳多糖，脱乙酰壳多糖，葡聚糖，糖元，瓜耳树胶，角豆子粉，laevan，果胶，出芽短梗孢糖，罗望子粉，合成生物聚合胶和hylan，以及从任何适合的材料获得的纤维素。适合的纤维素衍生物，例如纤维素醚，纤维素酯和纤维素氨基甲酸酯。
特别适合的例如纤维素醚如平均取代度小于或等于2.5的甲基纤维素，乙基纤维素或苄基纤维素，羟乙基纤维素，羟丙基纤维素，二羟丙基纤维素，羟丁基纤维素，甲基羟乙基纤维素，甲基羟丙基纤维素，甲基羟丁基纤维素，乙基羟丙基纤维素，乙基羟乙基纤维素，羧基烷基纤维素，磺基烷基纤维素，氰乙基纤维素和它们的混合的醚。特别优选是甲基纤维素，羟乙基纤维素或羟丙基纤维素。适合的还有多糖衍生物，特别是纤维素衍生物其醚，酯和氨基甲酸酯取代的纤维素任意混合物。
根据本发明聚脲烷与多糖的结合，在下文术语“混合”可以是通过高压灭菌法灭菌和完全的生物降解。
这些混合也可检验和调整进一步的特性被，即水分含量和平衡，大小稳定性，氧气和养分的渗透性，生理条件的调节，例如发芽植物的机械断裂，以及养分，保护剂和活性成分的结合和渗透性。
令人惊奇地是这样的混合具有联合特性，该特性对于发明目的是有益的，即包被能够分裂的生物材料。这些联合特性包括-混合可在水溶液中进行。
-混合可在生理温度(18-30℃)进行。
-混合可用高压灭菌法灭菌并不影响它们的特性。
-混合物是可完全生物降解和可被做成堆肥。
-混合包被方法使用简便，经济。
-混合物对植物无毒。
-混合加工后可确保水分和气体的交换。
-混合后获得满意的发芽率。
本发明也提供含水的包被生物材料组合物，含有完全生物降解的聚酯聚脲烷聚脲和至少一种完全生物降解的离子或中性的多糖或多糖衍生物。
包被组合物优选包含至少20重量％的前述聚酯聚脲烷聚脲和至少0.1重量％的一种多糖组分，例如淀粉，淀粉衍生物，纤维素，纤维素醚，或它们的任意混合物。
优选水溶性或至少容易吸涨的多糖衍生物，例如淀粉，淀粉醚或纤维素醚，以及5-50重量％聚酯聚脲烷聚脲的水分散体。特别优选可溶性淀粉，藻酸盐，甲基纤维素，羟乙基纤维素，甲基羟丙基纤维素，甲基羟乙基纤维素和/或羟丙基纤维素。
本发明也提供了包被生物材料的方法，其中所说的生物材料是在聚酯聚脲烷聚脲水分散体存在下与多糖和/或多糖衍生物混合同时此混合物通过与盐的水溶液接触而凝聚。多糖组分和被加的生物材料通过聚酯聚脲烷聚脲的离子诱导凝聚方式被包被，这一包被步骤也基本上是由应用的聚酯聚脲烷聚脲/多糖混合物在使用的溶液中的粘度决定的。
离子交联溶液的动力学粘度优选大于1.1×106m2/sec。
包被方法可以一步进行也可多步进行。在一步包被生物材料情况下，聚酯聚脲烷聚脲和多糖组分一起混合和混合物加入盐的水溶液以凝聚。依据此方法水凝胶颗粒形成球形，桶形等。包被生物材料的水凝胶包括多糖和聚酯聚脲烷聚脲的混合物。
在两步进行方法中由多糖组成的水凝胶球体可首先选择适合的多糖生产，例如藻酸盐。这些水凝胶球体通过向多糖和生物材料混合物逐滴加盐溶液而获得。聚酯聚脲烷聚脲凝聚中水凝胶颗粒也含有足量的离子。随后这些水凝胶颗粒在聚脲烷聚脲水溶液中浸渍以获得机械稳定的包被。
因此大体上以多糖/聚酯聚脲烷聚脲水凝胶包被生物材料至少有2种可能方式进行。
一般这一方法可随生物材料，多糖，聚酯聚脲烷聚脲和离子的混合的改变而变化，尽管A和B的任意混合物都可使用，聚酯聚脲烷聚脲和离子之间的相互作用总导致凝聚以及包被和成型，由于此结果这一步骤不得不最后进行，这里混合物A可以包括多糖，聚酯聚脲烷聚脲和/或生物材料，和混合物B可包括离子，生物材料和多糖。
在特别优选一步实施方案中多糖组分在聚酯聚脲烷聚脲水分散体中膨胀或溶解，加入生物材料，和生成混合物加入离子凝聚，优选多价离子，特别是Ca2+,Mg2+,或Al3+氯化物形式，在10-1000mM浓度范围，在这一步中将影响成型为球形，纤维状，片状或其它塑成体。最后生成包含多糖和聚酯聚脲烷聚脲的混合物的水凝胶。
在另一优选两步实施方案中生物材料在水溶液中和与离子和多糖混合，和包被一多糖水凝胶，通过将混合物加入聚脲烷聚脲分散体顺序被聚脲烷聚脲包被。
在包被方法中，促进生物材料的生长或新陈代谢的养料，保护性物质和活性剂，它们可保护生物材料抵抗有害影响，也可加入包被组合物中。
在优选实施方案中包被组合物可以半浓缩营养液制备，按Murashige和Skoog之叙述(出版在Physiol.Plant.15,473,1962)，其中加入5-20g/l优选10g/l蔗糖。
根据被包被的植物材料其它如商业上应用的营养盐混合物，以及糖也可以使用。为影响发育，营养物质可以包括本领域技术人员已知的植物激素。根据植物材料，营养物包括方便和商业应用的营养盐混合物和维生素混合物，同样任选商业应用的天然或合成植物激素，例如从植物生长素，细胞分裂素，赤霉素，脱落酸，以及乙烯形成物这一类物质。另外，也可使用有类似维生素或类似植物激素效果的化合物例如矮壮素，脂-低聚糖，水杨酸衍生物。
在一个特别实施方案中，杀细菌剂，杀真菌剂，杀虫剂，杀螨剂，杀线虫剂和适合的自然耐受性或基因技术获得的耐受性，还有除草活性物质也可加入到包被材料以保护分离的植物材料。保护性物质包括例如杀虫剂如选自磷酸酯类，氨基甲酸酯类，特别是咪蚜胺，或如杀真菌剂选自吡咯类，特别是唑菌醇和戊唑醇。
以下是可以作为杀真菌剂的实例2-氨丁烷；2-苯胺基-4-甲基-6-环丙基-嘧啶；2,6’-二溴代-2-甲基-4’-氟甲氧基-4’-三氟甲基-1,3-噻唑-5-羧基酰苯胺；2,6-二氯-N-(4-三氟甲基苄基)-苯甲酰胺；(E)-2-甲氧亚氨基-N-甲基-2-(2-苯氧基苯基)-乙酰胺；8-羟基喹啉硫酸盐；甲基-(E)-2-{2-[6-(2-氰基苯氧基)-嘧啶-4-基氧]-苯基}-3-甲氧基丙烯酸酯；甲基-(E)甲氧亚氨基[α-(o-甲苯氧基)-o-甲苯基]乙酸酯；2-联苯酚(OPP),Aldimorph,Ampropylfos，敌菌灵，戊环唑，苯霜灵，麦锈灵，苯菌灵，Binapracyl，联苯，双苯三唑醇，灭瘟素，糠菌唑，磺嘧菌灵，粉病定，石硫合剂，敌菌丹，克菌丹，多菌灵，萎锈灵，苯醌，，地茂散，氯化苦，百菌清，乙菌利，硫杂灵，Cymomanil，环唑醇，Cyprofuram，二氯苯，苄氯三唑醇，抑菌灵，哒菌灵，2,6-二氯-4-硝基苯胺，乙霉威，恶醚唑，甲菌定，烯酰吗啉，烯唑醇，敌螨普，二苯胺，双硫氧吡啶，灭菌磷，二噻农，多果定，敌菌酮，敌瘟磷，Epoxyconazole，乙菌定，氯唑灵，异嘧菌醇，Fenbuconazole，甲呋酰苯胺，种衣酯，拌种咯，苯锈啶，丁苯吗啉，薯瘟锡，三苯锡基氢氧化物，福美铁，嘧菌腙，氟啶胺，Fludioxonil，氟菌定，Fluquinconazole，氟硅唑，磺菌胺，氟酰胺，粉唑醇，灭菌丹，Fosetyl-Aluminium，四氟苯酞，呋喃基苯并咪唑，呋氨丙灵，Furmecyclox，双胍辛醋酸盐，六氯苯，己唑醇，恶霉灵，烯菌灵，Immibenconazol，双胍辛醋酸盐，Iprobenfos(IBP)，咪唑霉，稻瘟灵，春雷霉素，铜制剂，如氢氧化铜，环烷酸铜，copper oxychloride，硫酸铜，氧化铜，8-羟基喹啉铜和波尔多液，锰铜混剂，代森锰锌，代森锰，嘧菌胺，灭锈胺，甲霜灵，Metconazol，磺菌威，呋菌胺，代森联，噻菌胺，腈菌唑，二甲基二硫代氨基甲酸镍，异丙消，环菌灵，甲呋酰胺，恶霜灵，Oxamocarb，萎锈散，稻瘟酯，戊菌唑，戊菌隆，Phosdiphen，多马霉素，Piperaline，多氧霉素，烯丙异噻唑，丙氯灵，杀菌利，百维灵，丙环唑，甲基代森锌，定菌磷，啶斑肟，Pyrimethanil，咯喹酮，五氯硝基苯，硫和硫制剂，戊唑醇，叶枯酞，四氯硝基苯，氟醚唑，噻菌灵，噻菌腈，甲基托布津，福美双，甲基立枯磷，对甲抑菌灵，三唑酮，唑菌醇，Triazoxid,Trichlamid，三环唑，十三吗啉，特富灵，嗪氨灵，Triticonazol，有效霉素A，乙烯菌核利，代森锌，福美锌，8-叔丁基-2-(N-乙基-N-n-丙基-氨基)-甲基-1,4-二氧-螺[4,5]癸烷，N-(R)-(1-(4-氯苯基)-乙基)-2,2-二氯-1-乙基-3t-甲基-1r-环丙烷羧酸酰胺(非对映异构体的混合物或各自单独的异构体)，[2-甲基-1-[[[1-(4-甲基苯基)-乙基]-氨基]-碳酰]-丙基]-氨基甲酸-1-甲基乙基酯和1-甲基-环己基-1-羧酸-(2,3-二氯-4-羟基)-酰苯胺。
以下是可作为杀细菌剂的实例溴硝丙二醇，二氯苯，氯定，二甲基二硫代氨基甲酸镍，春雷霉素，辛基异噻唑酮，呋喃羧酸，土霉素，烯丙异噻唑，链霉素，叶枯酞，硫酸铜和其它铜制剂。
以下是可作为杀虫剂，杀螨剂和杀线虫剂的实例齐墩霉素，乙酰甲胺磷，氟酯菊酯，棉铃威，涕灭威，甲体氯氰菊酯，双甲脒，Avermectin,AZ60541,Azadirachtin，谷硫磷A，谷硫磷M，三唑锡，苏云金杆菌，4-溴-2-(4-氯苯基)-1-(乙氧基甲基)-5-(三氟甲基)-1H-吡咯-3-腈，恶虫威，安克力，Bensultap，氟氯氰菊酯，氟氯菊酯，仲丁威，Brofenprox，溴硫磷A，合杀威，噻嗪酮，甲硫基丁酮甲氨基羰基肟，Butylpyridaben，硫线磷，甲萘威，克百威，三硫磷，丁硫克百威，杀螟丹，chloethocarb,chloretoxyfos，毒虫畏，定虫隆，氯甲磷，N-[(6-氯-3-吡啶基)-甲基]-N’-氰基-N-甲基-乙烷imidamide，毒死蜱，Chlorpyrifos M，顺-灭虫菊，Clocythrin，四螨嗪，杀螟腈，乙氰菊酯，氟氯氰菊酯，三氟氯氰菊酯，环己锡，氯氰菊酯，灭蝇胺，溴氰菊酯，内吸磷-M，内吸磷-S，甲基内吸磷硫赶式异构体，杀螨隆，二嗪磷，除线磷，敌敌畏，Dicliphos，百治磷，乙硫磷，除虫脲，乐果，Dimethylvinphos，二恶硫磷，乙拌磷，敌瘟磷，Emamectin，顺式氰戊菊酯。苯虫威，乙硫磷，多来宝，丙线磷，氧嘧啶磷，苯线磷，喹螨醚，苯丁锡，杀螟硫磷，Fenobucarb，苯硫威，双氧威，甲氰菊酯，Fenpyrad，唑螨酯，倍硫磷，高氰戊菊酯，Fipronil，氟啶胺，Fluazuron，氟螨脲，氟氰戊菊酯，氟虫脲，Flufenprox，氟胺氰菊酯，地虫硫磷，安果，噻唑硫磷，Fubfenoxuron，呋线威，HCH，庚虫磷，氟铃脲，尼索朗，咪蚜胺，Iprobenfos，异唑磷，异柳磷，异丙威，异恶唑磷，齐墩螨素，λ-氯氟氰菊酯，Lufenuron，马拉松，灭蚜磷，速灭磷，Mesulfenphos，四聚乙醛，Methacrifos，甲胺磷，杀扑磷，灭虫威，灭多虫，Metolcarb,Milbemectin，久效磷，Moxidectin，二溴磷，NC184,Nitenpyram，氧乐果，甲氨叉威，砜吸磷M,Oxydeprofos，对硫磷A，甲基对硫磷，氯菊酯，稻丰散，甲拌磷，伏杀硫磷，亚胺硫磷，磷胺，辛硫磷，抗蚜威，甲基嘧啶磷，嘧啶磷A，溴丙磷，猛杀威，丙苯磷，残杀威，丙硫磷，Prothoate,Pymetrozin，吡唑硫磷，哒嗪硫磷，反灭虫菊，除虫菊，哒螨酮，Pyrimidifen，蚊蝇醚，喹硫磷，杀抗松，克线丹，Silafluofen，治螟磷，乙丙硫磷，Tebufenozide,Tebufenpyrad,Tebupirimiphos，伏虫隆，七氟菊酯，双硫磷，叔丁威，特丁磷，杀虫畏，Thiafenox，硫双灭多威，特氨叉威，甲基乙拌磷，硫磷嗪，Thuringiensin，四溴菊酯，Triarathen，三唑磷，Triazuron，敌百虫，杀虫隆，Trimethacarb，蚜灭多，一氯代二甲苯，Xylylcarb,Zetamethrin。
诱导抗性和保护植物抗植物病原微生物如真菌，细菌，病毒或类病毒的化学或生物制剂也可以用作保护物质。带有诱导抗性作用的许多化合物提供保护抗昆虫或线虫。有诱导抗性作用的这一类物质例子包括苯并二噻唑和其衍生物，一和二氯异烟酸以及它们的衍生物，二氯异噻唑和其衍生物，二溴噻吩羧酸和它们的衍生物，水杨酸和其衍生物，以及烯丙异噻唑。诱导抗性的生物体包括微生物，例如对植物有用的真菌，细菌或病毒，和为植物抗病原物提供保护，例如抗有害真菌，细菌，病毒或线虫。
此外，根据本发明这些微生物也可用在人工种子，作为共生体的生物如菌根真菌，或促进植物生长如与氮固定有关的根瘤菌。还有，使用由微生物形成的专化性代谢产物与植物材料结合，可促进植物的萌芽和生长和可保护植物抗病原物和害虫的攻击。
根据本发明水凝胶包被组合物可用作贮藏或运输生物材料的一种方式。
本发明也提供了应用生成物包被生物材料作为人工种子的用途。
根据本发明聚酯聚脲烷聚脲以及含有多糖衍生物的混合物生物降解性能在下文的描述中被证实。根据本发明从材料形成的包被组合物的生物降解性能在堆肥和土壤中也被证实。材料至多4周后完全降解而无生物活性基质对照试验并不显示任何分解，和相应地排除包被组合物水解或机械影响的分解。根据本发明，当存在特殊的添加物如活性组分，养料等降解也发生。
化合物被测试，埋在在适合的箱子2cm高的完全腐烂的堆肥混合物中，选自腐烂度Ⅳ的堆肥单元。装满的箱子放到恒温培养箱中温育，每箱连续在60℃,50℃和37℃4周。水分损失通过重量损失确定和被再补足。在温育过程中定期测量堆肥的pH。如果测定值偏离pH7多于1单位，通过加100mM磷酸钾调整pH到7.0。间隔一周中止温育一批，材料移走，清洗，在80℃干燥到恒定重量，和记录。干燥后材料的重量损失立即以补充重量被确定。在毒害对照中，温育的这一批在105℃完全干燥和然后蒸发的水用0.1％HgCl2溶液替代。在毒害对照样品在被加到堆肥混合物之前被放在HgCl2溶液中然后干燥。对照组与测试组以完全一样方式温育。如被分类为生物降解物质，4周后在无毒组中样品物质不再被检测而在有毒组中的样品保持不变。
本发明现在将以随后的实施例更详细地解释，但不局限于此。
实施例在这些实施例中根据DE1951185的聚酯聚脲烷聚脲被用作聚酯聚脲烷聚脲。平均分子量(数量的平均)约10000～200000g/克分子，水溶的，生物降解的醚基取代度约0.5～1.5的羟烷基纤维素醚在这些实施例中用作羟乙基纤维素或羟丙基纤维素。
实施例1在玻璃试管中繁殖的马铃薯植株。为此目的剪下带有2-6个小叶片的茎放在含20g/l的BM液态培养基和每12小时白天/黑夜节律，白天22℃黑夜19℃温育在植物培养箱中。BM培养基按照Murashige/Skoog(参看Murashige T.,Skoog,Physiol.Plant.15,473-479,1962)由盐和Gamborg培养基B5的维生素组成(GamborgO.L.,Miller R.A.,Ojima K.,Exp.Cell.Res.50,151,1968,GamborgO.L.,Murashige T.,Thorpe T.A.,Vasil I.K.,In Vitro 12473,1976)。3-4周后从这些植物取茎段用于包被试验。
在无菌条件下茎段悬浮在3％羟丙基纤维素分散体中(HPC；根据半浓缩营养液添加0.2MCaCl2)和逐滴加同时搅拌到1％藻酸盐(Alginat)溶液。球体被再清洗，和0.2MCaCl2溶液搅拌。然后球体加入5％聚酯聚脲烷聚脲水分散体中轻轻搅拌，聚酯聚脲烷聚脲的薄而有弹性膜在球体表面形成。5分钟后此球体直径约5mm，从溶液中移出用0.2MCaCl2溶液清洗。然后此球体被放在含Murashige-Skoog半浓缩营养基琼脂平面上发芽。在植物培养箱中每天12小时光照20℃温育。
约2-3周后小植株在聚合物球体上生长出来。发芽率是66％。
实施例2
取自马铃薯(根据实施例1培养)植物，被包被的生物材料无菌条件下悬浮在3％藻酸钠溶液中。悬浮物被逐滴加入0.2MCaCl2溶液，以形成藻酸盐球体。30分钟后球体被吸出加入轻轻搅拌好的5％聚酯聚脲烷聚脲水分散体中。聚酯聚脲烷聚脲的薄而有弹性膜在藻酸盐水凝胶表面形成。5分钟后此球体从溶液中移出如需要再用0.1MCaCl2溶液清洗一次。为发芽直径约5mm的种子被放在Murashige-Skoog半浓缩营养基琼脂平面上。如实施例1描述的在植物培养箱中进行温育。
实施例375ml 40％的聚酯聚脲烷聚脲分散体和75ml 2％羟乙基纤维素分散体均在121℃高压灭菌20分钟然后在无菌条件下1∶1混合。
马铃薯茎段在无菌条件下放到羟乙基纤维素和聚酯聚脲烷聚脲混合物表面，并通过移液管分别吸入。
然后逐滴加入0.2MCaCl2溶液到茎段与包裹着茎段的羟乙基纤维素和聚酯聚脲烷聚脲混合物中。停留10分钟后直径约5mm的球体被移出放在MS半浓缩培养基琼脂平面上。在植物培养箱中每天12小时光照20℃温育。在2-3周内发芽率是90％。
实施例475ml 40％的聚酯聚脲烷聚脲分散体和75ml 2％羟丙基纤维素分散体均在121℃高压灭菌20分钟然后在无菌条件下1∶1混合。
在玻璃试管中繁殖马铃薯(参见实施例1)。3-4周后从这些植物取茎段用作包被试验。茎段无菌条件下放在聚酯聚脲烷聚脲和羟丙基纤维素混合物表面，并通过移液管分别吸入。
然后逐滴加入0.2MCaCl2溶液到茎段与包裹住茎段的的羟丙基纤维素和聚酯聚脲烷聚脲混合物中。停留10分钟后直径约5mm的球体被移出放在MS半浓缩培养基琼脂平面上。
在植物培养箱中每天12小时光照20℃温育。在2-3周内发芽率是90％～100％。实施例5胡罗卜细胞悬浮物在50ml含激素Murashige-Skoog培养基(MS培养基，参见Murashige T.,Skoog,F.Physiol.Plant.15,473-479,1962)中25℃避光放在机械摇床上每分钟100转温育。
8天后150ml细胞悬浮物用一系列500μm,75μm和30μm宽筛子筛分。30μm-75μm细胞级分被无激素培养基冲洗，100g离心沉淀，用无激素MS培养基清洗两次，然后再次离心，取20ml无激素MS培养基。细胞计数以0.5×104-105细胞/ml为标准。
这些细胞用于诱导胚发生。上述的被筛选的清洗的细胞在机械摇床上进一步温育；2-5天后培养基发生变化，细胞被离心下来并重新悬浮在无激素培养基中。然后细胞再温育9天。总共14天后悬浮物含有10-100胚状体/ml。
胡罗卜体细胞胚在“鱼雷期”和“cotelydonary期”放到羟丙基纤维素和聚酯聚脲烷聚脲混合物表面。这些胚分别用移液管吸入，与其周围聚合物混合物一起被逐滴加入0.2MCaCl2溶液。停留10分钟后直径约5mm的球体被移出放在MS半浓缩培养基琼脂平面上。在植物培养箱中每天12小时光照20℃温育。2周后20％球体发芽。
实施例6包被物的生物降解性能测定。
上文描述的实施例1-5获得的包被物，对其完全可生物降解性能进行检测，以堆肥试验。间隔几天检查降解的情况。有毒堆肥对照试验显示发生了微生物降解。
实施例775ml40％的聚酯聚脲烷聚脲分散体和含2％的咪蚜胺75ml2％羟丙基纤维素分散体均在121℃高压灭菌20分钟然后在无菌条件下1∶1混合。这一混合物被逐滴加入0.2MCaCl2溶液。
获得含约30mg/g活性组分的约5mm大球体。
实施例8干燥/再水合。
实施例1-5制备的球体在正常空气条件下干燥7天然后称重。在水中贮藏24小时，测得重量增加45％左右，即使延长在水中的贮藏时间也并不再增加。
实施例9与活性组分的结合75ml 40％的聚酯聚脲烷聚脲分散体和75ml 2％羟丙基纤维素分散体均在121℃高压灭菌20分钟然后在无菌条件下1∶1混合。
除草剂咪蚜胺溶液(在DMF中1克分子/l)用膜滤器过滤灭菌(孔径0.2μm)然后用灭菌水1∶10稀释。所得咪蚜胺贮存悬浮液被加到聚酯聚脲烷聚脲和羟丙基纤维素混合物，最终浓度为0.1mM/l。灭菌的含咪蚜胺0.2MCaCl2溶液的终浓度同样。
马铃薯茎段(参见实施例1)无菌条件下放在聚酯聚脲烷聚脲和羟丙基纤维素混合物表面，分别通过移液管吸走。
茎段与周围的聚酯聚脲烷聚脲和羟丙基纤维素混合物一起被逐滴加入0.2MCaCl2溶液。包被无咪蚜胺的马铃薯茎段作为对照试验。停留10分钟后球体被移出放在MS半浓缩培养基琼脂平面上。在植物培养箱中每天12小时光照和70％空气温度下20℃温育。
在4周内发芽率是64％；无咪蚜胺的对照发芽率是57％。
权利要求
1．水凝胶，其含有至少一种聚酯聚脲烷聚脲，多糖和/或多糖衍生物，以及生物材料。
2．根据权利要求1的水凝胶，其特征在于其含有作为生物材料的可分离的植物材料，特别是选自包括植物细胞，愈伤组织，原生质体，植物组织，植物器官，合子胚，体细胞胚，原胚体类似物的植物材料。
3．根据权利要求2的水凝胶，其特征在于其含作为植物器官的不定枝，微根瘤，腋芽，顶芽或接穗。
4．根据权利要求1的水凝胶，其特征在于其含作为生物材料的选自转基因植物的可分离的材料。
5．根据上述任一权利要求的水凝胶，其特征在于它们含有由二异氰酸酯组分a)和二醇组分b)，二氨组分c)，任选的亲水的聚醚醇d)，任选存在的水e)，其不包括在异氰酸酯基团和与异氰酸酯基团反应的基团的当量比例的计算中，反应形成的聚酯聚脲烷聚脲。
6．根据权利要求5的水凝胶，其特征在于它们包含由一反应形成的聚酯聚脲烷聚脲，其中1,6己二异氰酸酯或以总量计，多至60％重量的1-异氰酸根合-3,3,5-三甲基-5-异氰酸根合甲基-环己烷和/或4,4’-二异氰酸二环己基甲烷和/或1-甲基-2,4(6)-二异氰酸环己烷的1,6-己二异氰酸酯混合物用作二异氰酸酯组分a)。
7．根据上述任一权利要求的水凝胶，其特征在于它们含有作为多糖和/或多糖衍生物的水溶性淀粉，藻酸盐，甲基纤维素，羟乙基纤维素，甲基羟丙基纤维素，甲基羟乙基纤维素和/或羟丙基纤维素。
8．根据上述任一权利要求的水凝胶，其特征在于它们含有适于植物发育营养盐混合物，杀细菌，杀真菌，杀虫，杀螨，杀线虫和诱导抗性和/或除草活性组分。
9．适合生物材料的包被组合物，其包含一种聚酯聚脲烷聚脲和多糖和/或多糖衍生物。
10．根据权利要求9的包被组合物，其特征在于包被组合物含有数量为5～50％重量的聚酯聚脲烷聚脲水分散液和数量至少为0.1％重量的多糖和/或多糖衍生物。
11．应用水凝胶包被生物材料的生产方法，其特征在于生物材料在聚酯聚脲烷聚脲水分散液和多糖和/或多糖衍生物存在时混合，混合物通过与盐溶液接触凝聚。
12．根据权利要求10的方法，其特征在于使用多价例子的盐溶液。
13．根据权利要求1-8的任一权利要求的含水凝胶的生物材料用作人工种子的应用。
全文摘要
本发明涉及可完全生物降解的水凝胶,其中包括含有脲基的聚酯聚脲烷聚脲以及多糖和/或其衍生物,此水凝胶含有能够分离的植物材料。本发明还涉及包被生物材料和水凝胶从水溶液中生成和成形的方法。根据本发明的水凝胶可用作为被材料可用于在无菌条件下包被可分离的生物材料,特别是植物材料,优选植物细胞,原生质体,植物组织和植物器官,以及合子或植物体细胞胚,在贮藏,以达到在贮藏运输和处理过程中保护材料的目的。根据本发明水凝胶也可进一步含有添加物,例如植物保护剂或养料。根据本发明包被的生物植物材料可制作人工种子。
文档编号A01H4/00GK1232365SQ97198464
公开日1999年10月20日 申请日期1997年7月21日 优先权日1996年8月2日
发明者C·勒赫尔特－昆策, J·西蒙, W·兹茨曼, J·卡尔贝, H·P·米勒, R·科赫 申请人:拜尔公司