碳酸钙型酸响应农药缓控释体系的设计与研究

作     者：王文 

作者单位：华中农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：马忠华;刘永红

授予年度：2021年

学科分类：090403[农学-农药学(可授农学、理学学位）] 09[农学] 0904[农学-植物保护] 

主      题：可控合成 碳酸钙 二氧化硅 农药 缓控释体系 

摘      要：十字花科根肿病是由芸薹根肿菌所引起的一种危害极大的土传性病害。它的一个显著性特征是土壤p H在4.0-6.5范围内患病率高。本文基于纳米缓控释技术,设计酸刺激响应型缓控释药-肥体系。以期在针对根肿病进行化学治理的同时,提高农药有效利用率,减少环境污染。本论文以微/纳米碳酸钙为载体,制备CaCO@SiO@PEI复合体系,并进行药物负载研究。体系在弱酸性条件下缓慢释放药物,同时释放碳酸钙,对环境p H值有明显的调控效果,并提供植物生长所需Ca,为油菜根肿病等病害的综合治理提供有效方案。1.微/纳米CaCO的可控合成。nano CaCO采用气体扩散法制备,利用密封干燥器中的NHHCO受热分解,产生CO扩散进入Ca Cl溶液完全反应,形成nano CaCO粒子。Ca Cl溶液的浓度c(g/L)和CO扩散进入溶液的速率影响CaCO的粒径d(nm)。用封口膜密封放置Ca Cl溶液的烧杯口,以穿膜针预留小孔作为CO的扩散通道,控制气体扩散速度。减小Ca Cl溶液浓度,增加气体扩散速度,有利于控制nano CaCO粒径。micro CaCO采用生物矿化法制备。在Ca Cl溶液中,用可溶性淀粉作为模板螯合Ca,与NaCO溶液反应。反应温度升高或底物浓度增大,会增大CaCO粒径。采用SEM、TEM、FT-IR以及XRD等手段进行表征,碳酸钙为球霰石晶型的球形结构,内部多孔。***@SiO@PEI核壳结构的制备及药物控释性能。nano CaCO表层包覆介孔SiO形成核壳结构(记为CaCO@SiO)。SEM、TEM清晰表明粒子的核壳结构,壳层厚度约5 nm。SiO壳层可稳定nano CaCO球霰石晶型阻止纳米粒子团聚。采用浸渍载药法,CaCO@SiO和CaCO对农药噻虫嗪、烯效唑、甲基托布津分别进行负载,结果表明CaCO@SiO对水溶性农药噻虫嗪负载量高至124±4 mg/g,远超过CaCO负载量49±2 mg/g。载药优化条件噻虫嗪浓度800 mg/L,150 r/min下室温振荡吸附12 h。SiO壳层另一个重要作用为明显提升体系的载药能力。进一步使用聚乙烯亚胺(PEI)包覆CaCO@SiO-THI,记作CaCO@SiO@PEI。在不同p H值PBS缓冲液中对体系缓控释效应进行探究。结果表明,p H值为4.5时噻虫嗪缓释在120h达到平衡,药物累计释放40%,24 h完成突释。***@SiO@PEI体系对油菜幼苗的生长活性影响:水培法培育油菜,在p H值4.5条件下施加CaCO@SiO@PEI,7 d后培养液p H值增至约7.5,油菜幼苗长势不受明显影响。未施加材料培养液,溶液p H值增至约5.0。材料施用量增加至1500mg/L时,一定程度抑制油菜种子发芽。CaCO@SiO@PEI对油菜生长具备良好的生物兼容性,对发芽率、幼苗存活率无抑制作用;适用于酸性环境,明显改善环境p H值,对作物病虫害的防控及综合治理,具有应用前景。