第十二章-控制釋放制劑.ppt

07:06:49,第十二章控制釋放劑和緩釋劑,一、概述二、緩釋劑的特點和分類三、緩釋劑的組成四、微膠囊劑五、包結化合物六、多層制品七、均一體,07:06:49,一、概述generalization,緩釋劑的定義為利用物理和化學的方法使農(nóng)藥貯存于加工品中，然后在特定時間內(nèi)，農(nóng)藥有效成分從加工品中有控制緩慢釋放出來的農(nóng)藥劑型。,控制釋放技術是根據(jù)有害生物的發(fā)生規(guī)律、為害特點，通過加工技術，使農(nóng)藥有效成分按必需的劑量，在特定的時間，持續(xù)穩(wěn)定地釋放，以達到經(jīng)濟、有效、安全地控制有害生物的目的。采用這種技術加工的制劑稱為控制釋放制劑。這種控制釋放制劑從釋放特征上可緩慢釋放、持續(xù)釋放和定時釋放。通常主要是控制農(nóng)藥緩慢釋放，稱為農(nóng)藥緩釋劑。,07:06:49,緩釋技術的提出,1.社會發(fā)展對農(nóng)藥的要求提高，研制新藥難度加大。2.農(nóng)藥在田間使用時的流失和分解十分嚴重，通常達6090。3.防治效果與藥劑壽命的矛盾。,07:06:49,緩釋劑的發(fā)展概況,20世紀60年代中期，華盛頓大學林學院化學工程系的研究人員提出了控制釋放的概念和理論。首先用高分子載體研制防治林業(yè)蛀食性害蟲的緩釋劑獲得成功。,1974年，美國Pennwalt公司推出第一個Pennmp-M(甲基對硫磷)微膠囊劑作為緩釋劑的典型代表后，已相繼有20多個商品問世，但產(chǎn)量并不大。目前各種緩釋劑中，工藝較成熟、品種較多、生產(chǎn)量較大的是微膠囊劑。,07:06:49,造成緩釋劑的發(fā)展緩慢的原因主要是囊皮材料價格昂貴、制劑化費用高，經(jīng)濟上缺乏有力的競爭能力。因此，開發(fā)制劑化費用較低類型的緩釋劑以及高附加值農(nóng)藥的緩釋劑乃是今后緩釋劑研究的重點所在。進入21世紀后，緩釋劑可能發(fā)展成為占主要地位的劑型。,07:06:49,二、緩釋劑的特點,1.降低了環(huán)境中光、空氣、水和微生物對原藥的分解，減少了揮發(fā)、流失的可能性，并改變了釋放性能，從而使殘效期延長，用藥量和用藥次數(shù)減少，以達到充分發(fā)揮藥效、省工省藥的目的。,2.緩釋劑的控制釋放技術使高毒農(nóng)藥低毒化，降低了急性毒性，減輕了殘留及刺激氣味，減少了對環(huán)境的污染和對作物的藥害。,3.通過緩釋技術處理，改善了藥劑的物理性能，減少了飄移，使液體農(nóng)藥固體化，貯存、運輸、使用和最后處理都很簡便。,07:06:49,三、緩釋劑的分類,1.物理型緩釋劑依靠高分子化合物與農(nóng)藥間的物理結合而成，進一步又可分為不均勻系統(tǒng)的貯存體和整體系統(tǒng)的均一體。,(1)貯存體中，利用包裹、掩蔽、吸附等原理，將原藥貯存于高分子化合物之中的不均一體系如微膠囊劑、包結化合物、多層制品等是封閉式的，具有外層保護，也稱為控制膜系統(tǒng)；而空心纖維、吸附性載體及發(fā)泡體等多孔性制品無控制膜包覆，則稱為開放式系統(tǒng)。,07:06:49,（2）均一體，是指在適宜溫度條件下，將原藥均勻溶解或分散于高分子化合物或彈性基質(zhì)中，形成固溶體(凝膠體)和分散體，或者將原藥與高分子化合物混為一體，制成高分子化合物與原藥的復合緩釋劑。,2.化學型緩釋劑,原藥與高分子化合物之間是通過化學反應結合成的緩釋劑，則稱為化學型緩釋劑。按高分子化合物與農(nóng)藥的聯(lián)結方式分為自身聚合體、直接結合體、架橋結合體、絡合體等4種。,07:06:49,四、微膠囊劑,微膠囊劑是指利用物理、化學或物理化學的方法，先使農(nóng)藥高度分散成幾個到幾百個微米的微粒，然后用高分子化合物包裹和固定起來，形成具有一定包覆強度的膠囊制劑。,（一）微膠囊劑的組成和制造方法,微膠囊劑由囊核和囊皮組成。囊核為有效物；囊皮是各種高分子化合物,對囊皮的要求：粘著力強；不與囊核物質(zhì)發(fā)生化學反應；成囊后的囊皮有堅韌性、滲透性和穩(wěn)定性；同時具有著色、調(diào)整修飾的靈活性。,07:06:49,（二）微膠囊劑的制造方法,1.物理法,微膠囊劑的制造方法有物理法、物理化學法和化學法三類。,（1）空氣懸浮涂層法在空氣懸浮設備中，固體微粒反復與高分子霧化物接觸而包覆涂層。,（2）噴霧干燥涂層法將囊核物質(zhì)分散在囊皮稀釋液中，然后在熱空氣中或液體介質(zhì)中濃縮、固化，成為囊皮物質(zhì)包裹于囊核之外。,（3）靜電定向沉積法使囊核物和囊皮物分別帶相反電荷，在涂層室內(nèi)相遇成囊。,07:06:49,（4）多孔離心擠壓法熱熔成液態(tài)的囊核和囊皮物分別從內(nèi)外孔道進入擠壓機，當它們同時離開時，冷卻斷裂而成膠囊。,2.物理化學法,囊核物質(zhì)分散于囊皮材料的聚合物溶液中，用降溫、鹽析、異性溶劑、異性聚合物等誘發(fā)相互作用等方法，使之發(fā)生相變，讓囊皮物質(zhì)在囊核上吸著、擴展，然后用加溫、交聯(lián)或脫溶等技術分散成無數(shù)獨立的微囊。,07:06:49,3.化學法,在以囊核物為分散相核分散介質(zhì)為連續(xù)相的界面上，發(fā)生聚合或縮合反應，生成新的高分子半透膜，將分散的囊核微粒包裹起來的一種微膠囊加工方法稱之為化學法，是工業(yè)生產(chǎn)中應用較為廣泛的一類方法。主要包括界面聚合、原位聚合法、相分離法等。,07:06:49,3.1界面聚合法,界面聚合法是生產(chǎn)微膠囊農(nóng)藥的最為常用的方法。典型的界面聚合是指兩種反應單體分別溶于互不相溶的兩種溶劑中，而在兩相界面發(fā)生的聚合反應。這種方法合成微膠囊的過程可分為兩個階段：第一階段是將被包囊物和第一種單體用適當?shù)娜軇┤芙獠⒃谌芤褐型ㄟ^加入適宜的乳化劑，使其乳化在與其不相溶的溶劑中；第二階段是通過加入第二種單體引發(fā)聚合，在分散的液滴表面形成聚合物膜，微膠囊從油相或水相中分離出來。,07:06:49,界面聚合法示意圖X，Y為兩種反應單體；（XY）n為生成的聚合物囊壁,07:06:49,在用界面聚合反應制備微膠囊時，影響產(chǎn)品性能的重要因素是芯材的分散狀態(tài)。另外，乳化劑、分散劑、穩(wěn)定劑的種類與用量和機械攪拌速率對微膠囊的粒度分布、囊壁厚度等也有很大的影響。合成壁材的單體：水相中的單體有二元胺、二元醇、二元酚；油相中的的單體有二酰氯、二氯甲酸酯、二異腈酸酯、碳酰氯等。每種單體都可與其它單體生成一系列聚合產(chǎn)物，同時，也可通過改變形成共聚物的兩種單體的比例來改變壁材的組成。,07:06:49,界面聚合法的特點,界面聚合法制備微膠囊的優(yōu)點:加工方法簡單，反應時間短，可連續(xù)生產(chǎn)，可制得活性物質(zhì)含量很高的微膠囊，所得微膠囊的囊壁滲透性較好，顆粒直徑可以通過攪拌強度或加入表面活性劑來調(diào)節(jié)，易于操作。缺點：會有末反應的單體；容易發(fā)生副反應；不適合包覆要求密封的芯材。,07:06:49,3.2原位聚合法,原位聚合法是將單體和引發(fā)劑全部置于囊芯外部或內(nèi)部，通過加入反應引發(fā)劑或改變條件使單體發(fā)生聚合，它要求單體是可溶的，而生成的聚合物是不可溶的，聚合物沉積在囊芯物表面并包覆形成微膠囊。,07:06:49,原位聚合法與界面聚合法都是以單體為原料，利用合成高分子材料作殼材料的方法。兩種方法所不同的是，在界面聚合法微膠囊化的過程中，分散相和連續(xù)相兩者均要能夠提供單體，而且兩種以上不相容的單體分別溶解在不相溶的兩相中；而對于原位聚合來說，單體僅由分散相或連續(xù)相中的一個提供。比較這兩種方法時可以看出，界面聚合法產(chǎn)生微膠囊殼的速率要比原位聚合法快得多。,07:06:49,3.3相分離法,相分離法是改變條件使溶解狀態(tài)的成膜材料從溶液中聚沉出來，并將囊心包覆形成微膠囊的一種加工方法，其中最有代表性的是凝聚相分離技術，即利用改變溫度，或在溶液中加入無機鹽電解質(zhì)、成膜材料的非溶劑，或創(chuàng)造條件誘發(fā)兩種成膜材料間相互結合等方法，使壁材溶液產(chǎn)生相分離，形成兩個新相，個是含壁材濃度很高的聚合物豐富相，另一個是含壁材很少的聚合物缺乏相，形成的聚合物豐富相是可以充分流動的，并能夠穩(wěn)定地逐步環(huán)繞在囊心微粒周圍形成囊壁。凝聚相分離法按凝聚方式可以分為簡單凝聚，復合凝聚，或鹽析凝聚，其中最為常用的是復合凝聚法。,07:06:49,（a）囊心分散在含壁材的溶液中（b）分散后改變條件發(fā)生相分離形成兩個新相；(c)聚合物豐富相富積在囊心表面；（d）壁材包覆囊心；(e)固化形成微膠囊,圖2凝聚相分離法制備微膠囊的過程,07:06:49,凝聚相分離法的特點,采用凝聚相分離法制備微膠囊時，體系的pH值、溫度、濃度以及鹽含量都對凝聚相的構成及數(shù)量有很大的影響。在復凝聚法中，微膠囊化是在水溶液中進行的，故芯材必須是非水溶性的固體粉末或液體。它的優(yōu)點是非水溶性的液體材料能被高效率和高產(chǎn)率的微膠囊化，壁材單體不會與芯材發(fā)生反應。微膠囊化完成后加入適當?shù)闹鷦┚涂梢灾频梦⒛z囊懸浮劑。缺點是相分離條件不易控制，試驗重復性差。,07:06:49,4生物微膠囊法,英國的科學家研究發(fā)現(xiàn)，霉菌、酵母茵等真菌微生物適合制作微膠囊，尤其以酵母茵的效果最好。這些真菌細胞大小在幾十微米之間，且分布均勻。利用細胞壁的半透性可以使囊心物質(zhì)進人細胞內(nèi)，形成微膠囊產(chǎn)品。一般情況下，作為微膠囊的酵母菌已經(jīng)死亡。制作農(nóng)藥時，需要將干的細胞放在由農(nóng)藥、酒精水組成的溶液中浸泡、溶脹，當滲透達平衡后用空氣或冷凝干燥去除酒精和水，得到干燥的農(nóng)藥微膠囊固體粉末。,07:06:49,4.存在的問題,從1974至今，微膠囊劑農(nóng)藥雖有一定的發(fā)展，但與該劑型的優(yōu)點和功能相比，這種發(fā)展速度是不相稱的。究其原因，大概有以下幾個方面：（1）微膠囊劑技術含量比較高，研制的技術