摘要
农药是农业生产中必不可少的化学品，在保障粮食产量、质量方面扮演着重要角色。然而传统农药剂型常常因漂移、挥发等因素流失而导致低药效，进一步导致农药的反复、大量施用；损失掉的农药进入环境中还导致生态系统污染问题。除此之外，传统农药剂型还因使用有机溶剂、有机化合物等辅剂，对人类的健康产生威胁。所以急需开发一种能保护农药活性成分避免流失、无毒无害及对人类和环境友好的绿色农药。将农药活性成分通过纳米技术将其封装在纳米载体中，可解决传统农药剂型存在的许多缺陷。天然聚合物纳米载体因其来源广泛、良好的生物相容性、环境友好性，成为制备纳米农药的理想材料。本论文分别研究了海藻酸钠（ALG）和壳聚糖（CS）两种天然聚合物的纳米颗粒的制备及其对两种不同农药的负载。主要内容如下： 使用系列浓度的氯化钙溶液与0.1%（w/w）海藻酸钠溶液进行离子交联，得出形成ALG纳米颗粒（NPs）的最佳条件为：在一个总体积为10mL的反应体系里，当海藻酸钠的浓度为0.1%，体积为5mL，滴加浓度为0.05%（w/w）的氯化钙溶液3mL，在室温条件下以500rpm的转速搅拌30min，可以形成稳定的ALG NPs。将ALG NPs用于负载农药除草剂莠去津（AT），得到纳米农药AT/ALG NPs，最高包封率为21.17%。X射线能谱（EDS）技术证实了ALG NPs对AT的成功封装。使用动态光散射（DLS）技术对ALG NPs及AT/ALG NPs进行表征，平均水合粒径分别为352±21nm和298±11nm，多分散性系数（PDI）分别为0.70±0.04和0.47±0.05。使用激光多普勒电泳技术测量纳米颗粒的Zeta电位，分别为?26.00±0.69mV和?16.70±1.42mV。使用扫描电子显微镜（SEM）对AT/ALG NPs进行表征，其形貌为类球状，统计100个纳米颗粒得到AT/ALG NPs的尺寸大小主要集中在90–150nm，平均粒径为128.7±39.4nm。 使用CS和三聚磷酸钠（TPP）通过离子交联法制备得到CS/TPP NPs，其水合粒径为379±6nm，PDI值为0.29±0.01，Zeta电位为36.03±1.65mV。进一步将CS/TPP NPs用于负载带负电荷的农药除草剂二甲四氯（MCPA），研究不同浓度的MCPA对CS/TPP NPs负载的包封率的影响，结果表明CS/TPP NPs对MCPA的包封受到MCPA浓度的限制，MCPA浓度过高会导致聚集体的出现，CS/TPP NPs对MCPA的包封率最高可达51.32%。此时MCPA/CS/TPP NPs的水合粒径为360±4nm，PDI值为0.32±0.04，Zeta电位为34.53±1.55mV。SEM图像显示CS/TPP NPs和MCPA/CS/TPP NPs均呈球状，Image J统计得到纳米颗粒尺寸分别为126.8±9.0nm和60.8±6.5nm。傅里叶变换红外光谱（FT-IR）也证实了CS/TPP NPs对MCPA的成功负载。 研究MCPA/CS/TPP NPs在三种不同pH值介质中的释放特性，结果发现在600min内，酸性介质中的MCPA累积释放率最高为51.46±1.27%，在中性介质中MCPA累积释放率最小为28.05±1.22%，说明合成的MCPA/CS/TPP NPs是一种pH敏感性的缓释纳米农药。使用一级动力学模型、Korsmeyer-Peppas模型和Higuchi模型对MCPA的释放曲线进行拟合，通过比较各模型中的线性回归系数R2值的大小，发现MCPA的释放符合一级动力学模型。使用小于推荐剂量的MCPA/CS/TPP NPs研究其对鬼针草的除草活性，实验结果表明，将MCPA封装在CS/TPP NPs中可提高MCPA的除草活性。观察14天后，称量各处理组鬼针草的鲜重并计算鲜重防效，MCPA/CS/TPP NPs溶液处理的鬼针草的鲜重（0.0498±0.0095g）小于使用游离MCPA溶液处理的鬼针草鲜重（0.0971±0.0301g），且其鲜重防效为77.48±5.89%，说明将MCPA封装在聚合物纳米材料内可提高其除草活性。 综上所述，本研究使用离子交联法制备天然聚合物纳米颗粒作为除草剂的载体，构建纳米除草剂。CS/TPP NPs负载的MCPA能够增强药效，具有缓释特性且释放具有pH敏感性，在农业上具有良好的应用潜力。本论文的研究为实现农药的“增效减施”提供了理论指导和技术支持。
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