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关键词：
家蝇,杀虫剂,乙酰胆碱酯酶,抗药性,酶动力学分析
发表时间：
2012-05-31 15:16:08
摘 要: 研究了介孔活性炭对阿维菌素的载药特性, 以判断其作为阿维菌素载体的可能性。以扫描电子显微镜、比表面积分析仪和粒度分析仪对其进行了物理性状表征。将其负载阿维菌素的能力与常规农药载体进行比较, 并进一步分析和评价了该载药系统的吸附动力学特性、缓-控释性能和抗紫外光降解能力。结果表明: 供试活性炭载体为不规则球形颗粒状介孔材料, 平均粒径为814 nm, 比表面积为1 719. 25 cm2 /g, 孔容积为0. 043 cm3 /g, 孔径为4. 80 nm。吸收动力学数据符合伪二级动力学模型, 对阿维菌素的载药量为220. 6m g /g, 显著高于其他常规农药载体, 呈现了优良的吸附性能; 载药系统的释药时间从90 h延长到672 h以上, 表现出了良好的缓释效果; 紫外光照射72 h后, 阿维菌素原药的分解率为77%, 而有活性炭载体保护的阿维菌素的分解率为30%, 表明该载药系统有效地减缓了阿维菌素的光降解速率。研究表明, 以介孔活性炭作为阿维菌素载体, 可显著改善药物的缓-控释特性以及分散性和光稳定性。
目前, 以农用抗生素为主体的生物农药已日益受到重视, 但其市场占有率仍然很低, 原因之一就是其使用效果易受环境因素影响, 因此, 改善药物的稳定性和缓-控释性能、延长持效期和提高有效利用率已成为生物农药剂型创制研究的主要发展方向[ 1] 。采用新型、高效的载体材料来控制药物的释放速率, 可延长药效时间, 提高其稳定性和利用率,减少施用频率及用量, 从而达到降低成本和增加防效的目的[ 2] 。
阿维菌素( abamectin) 是20世纪80 年代开始投入市场的大宗生物农药产品[ 3 ] , 具有广谱、高效、低毒、与其他常规农药无交互抗药性等特点, 是迄今为止对昆虫、螨类和寄生虫等最为有效的杀虫剂之一[ 4] ; 其缺点是难溶于水, 在水中分散性差, 在日光下易迅速降解, 半衰期较短[ 5] 。目前常用的阿维菌素制剂为乳油和可湿性粉剂, 这些制剂产品的缓-控释性能、分散性、稳定性均有待改善, 且乳油制剂因使用有机溶剂还易导致环境污染。尤其是当常规阿维菌素制剂用于土壤害虫防治时, 药物释放速率过快会增大其被土壤团粒吸附和被微生物降解的比例, 从而缩短药剂在土壤中的持效期, 降低药效及其有效利用率[ 6–7] 。
李珠柱等[ 8] 以无机-有机双模板法, 首次采用空心多孔二氧化硅制备出纳米颗粒作为阿维菌素的控释载体, 包埋率高达62. 5% , 并且对阿维菌素具有良好的紫外防护和缓释性能。但是空心二氧化硅的制备工艺相对复杂, 不适合大规模工业化生产。活性炭是广泛应用于工业、环境卫生和生物医药等领域的炭质吸附材料[ 9 ] , 对气体及溶液中的无机或有机物及胶体颗粒等具有优良的吸附性能。
20世纪90年代, S jogren等[ 10] 报道了活性炭作为乙拌磷、毒死蜱、灭线磷、乙酰甲胺磷、敌敌畏、2, 4-滴、二嗪磷、苯线磷等化学农药的控释剂, 能够有效防止活性成分被紫外线降解, 田间药效试验进一步证明, 以活性炭为载体的昆虫生长抑制剂吡丙醚的持效期可比原药延长63 d。此外, G arrido 等[ 11] 的研究表明, 向以海藻酸钠为基本控释材料的异丙隆、吡虫啉和灭蝇胺农药制剂配方中加入膨润土和活性炭后, 其包封率比单独以海藻酸钠为控释材料的配方高, 而且活性炭含量越高, 包封率越高; 复合配方的释放速率比只以海藻酸钠为载体的配方要低。但有关将活性炭作为生物农药载体的研究目前尚未见文献报道。
介孔活性炭的孔径在2~ 50 nm, 其孔径分布狭窄、孔道结构规则, 而且具有更大的比表面积, 通常能达到1 000~ 3 000 m2 /g, 所以其吸附能力更强,应用范围更为广阔。A riy ade jw an ich等[ 12] 用废旧轮胎制备介孔活性炭, 液相吸附实验证明, 其吸附染料的能力优于商品活性炭; K ennedy 等[ 13 ] 将浸铜的介孔活性炭作为催化剂用于消除废水中的微生物,发现该催化剂能高效杀死废水中的病原物, 且抗菌持效期较长, 可被重复使用。
阿维菌素( abamectin) 是20世纪80 年代开始投入市场的大宗生物农药产品[ 3 ] , 具有广谱、高效、低毒、与其他常规农药无交互抗药性等特点, 是迄今为止对昆虫、螨类和寄生虫等最为有效的杀虫剂之一[ 4] ; 其缺点是难溶于水, 在水中分散性差, 在日光下易迅速降解, 半衰期较短[ 5] 。目前常用的阿维菌素制剂为乳油和可湿性粉剂, 这些制剂产品的缓-控释性能、分散性、稳定性均有待改善, 且乳油制剂因使用有机溶剂还易导致环境污染。尤其是当常规阿维菌素制剂用于土壤害虫防治时, 药物释放速率过快会增大其被土壤团粒吸附和被微生物降解的比例, 从而缩短药剂在土壤中的持效期, 降低药效及其有效利用率[ 6–7] 。
李珠柱等[ 8] 以无机-有机双模板法, 首次采用空心多孔二氧化硅制备出纳米颗粒作为阿维菌素的控释载体, 包埋率高达62. 5% , 并且对阿维菌素具有良好的紫外防护和缓释性能。但是空心二氧化硅的制备工艺相对复杂, 不适合大规模工业化生产。活性炭是广泛应用于工业、环境卫生和生物医药等领域的炭质吸附材料[ 9 ] , 对气体及溶液中的无机或有机物及胶体颗粒等具有优良的吸附性能。
20世纪90年代, S jogren等[ 10] 报道了活性炭作为乙拌磷、毒死蜱、灭线磷、乙酰甲胺磷、敌敌畏、2, 4-滴、二嗪磷、苯线磷等化学农药的控释剂, 能够有效防止活性成分被紫外线降解, 田间药效试验进一步证明, 以活性炭为载体的昆虫生长抑制剂吡丙醚的持效期可比原药延长63 d。此外, G arrido 等[ 11] 的研究表明, 向以海藻酸钠为基本控释材料的异丙隆、吡虫啉和灭蝇胺农药制剂配方中加入膨润土和活性炭后, 其包封率比单独以海藻酸钠为控释材料的配方高, 而且活性炭含量越高, 包封率越高; 复合配方的释放速率比只以海藻酸钠为载体的配方要低。但有关将活性炭作为生物农药载体的研究目前尚未见文献报道。
介孔活性炭的孔径在2~ 50 nm, 其孔径分布狭窄、孔道结构规则, 而且具有更大的比表面积, 通常能达到1 000~ 3 000 m2 /g, 所以其吸附能力更强,应用范围更为广阔。A riy ade jw an ich等[ 12] 用废旧轮胎制备介孔活性炭, 液相吸附实验证明, 其吸附染料的能力优于商品活性炭; K ennedy 等[ 13 ] 将浸铜的介孔活性炭作为催化剂用于消除废水中的微生物,发现该催化剂能高效杀死废水中的病原物, 且抗菌持效期较长, 可被重复使用。
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