氟虫腈微胶囊缓释杀蟑剂的制备工艺

卢金凤

(梧州职业学院，广西 梧州 543000)

蟑螂学名蜚蠊，远在3.5亿年前就已经在地球上生活了，是最古老的昆虫种类之一，也是当今防治难度最大的卫生害虫之一。究其原因主要有以下几个方面：第一，蟑螂的适应能力很强。蟑螂在地球上已经生活了几亿年，在这期间地球上发生过无数变迁，很多物种因此灭绝了，但蟑螂仍然存在，说明其适应能力极强。第二，蟑螂的繁殖能力很强。据有关研究报道，1对蟑螂1年内可繁殖几十万只小蟑螂。此外，最主要的是雌虫能进行无性繁殖，且高温条件更有利于无性繁殖[1]。第三，蟑螂可传播疾病。研究证实，蟑螂能携带很多病原体，人接触后可能产生腹泻、痢疾、霍乱、伤寒症及脊髓灰质炎等病毒性疾病[2]。第四，蟑螂破坏性强。据报道，因为蟑螂进入客机导致飞机停飞，进入电力设施导致电力通讯系统瘫痪等[2]；很多图书馆或档案室的书籍档案被蟑螂损坏污染，造成严重经济损失。蟑螂遍布人们工作和生活的各个角落，严重影响着人们的工作和生活，蟑螂的防治不但是控制疾病传播的措施，更是保护环境、保障人民生命财产安全和促进经济发展的重要组成部分。

蟑螂的防治必须根据其繁殖快、繁殖力强、种类多、分布广泛、危害性大等特点，注重治本，综合治理。目前主要的防治方法有环境治理、生物防治、化学防治等，其中化学防治仍是目前最主要的防治办法[2]。化学防治效果快速明显，操作方便，成本较低，是使用最多的方法[2]。但化学防治的普通制剂的毒性大、用量多、污染大、安全性低等，已不能满足对环境、生态可持续发展的要求。

缓释制剂可以调节药物的释放速度，从而实现延长作用时间，降低毒性，减少用药总剂量，降低对环境的污染，提高利用率的目的[3]。相比普通制剂，给药量减少，给药频率降低。随着科技的发展和社会的进步，缓释制剂在医药、农药、食品等各个领域被广泛应用[4]。据报道，1974年美国Pennwalt公司首先将甲基对硫磷制成微胶囊(Penncap-M)[5]，之后农药新剂型的研究取得很大突破。微胶囊缓释杀蟑剂主要是利用微胶囊技术把杀蟑药物包封在一定的高分子囊壁材料中，可实现药效延长、毒性降低、防止污染环境，使总药用量减少，提高了安全性和选择性[6-7]。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试材料美洲大蠊(PeriplanetaAmericana)为网购。

试剂主要有98%氟虫腈原药(开封天地高科化学技术有限公司)；甲醛、尿素、吐温-80、丙酮、氢氧化钠、稀盐酸等均为市售。仪器主要有LC-9000S高效液相色谱仪、电动离心机、KQ3200DB数控超声波清洗器、DF-101S恒温加热磁力搅拌器等。

1.2 制备方法

1.2.1 微胶囊壁材

微胶囊壁材物质主要为天然高分子材料，以及半合成和合成的高分子材料[8]。

1.2.2 微胶囊制备方法

微胶囊壁材的制备方法主要有界面聚合法、复凝聚法、原位聚合法等。本试验使用的是界面聚合法制备微胶囊[9]。

1.3 制备工艺

1.3.1 脲醛树脂预聚物的合成

脲醛树脂预聚物水溶液制备。在装有温度计和磁力搅拌转子的三个烧瓶中加入摩尔比约为7∶4的甲醛和尿素，以及去离子水，去离子水的用量约为甲醛的2倍。用0.5 mol·L-1的氢氧化钠溶剂调节使pH值为8，缓慢升温至70 ℃，于400 r·min-1下搅拌反应1 h即得[10]。

1.3.2 氟虫腈微胶囊悬浮剂的制备

首先，取0.05 g标准氟虫腈原药溶解在适量丙酮溶剂中，加入适量O/W型乳化剂吐温-80，高速搅拌形成稳定乳液，搅拌均匀后加入适量预先制备好的脲醛树脂预聚物水溶液，高速搅拌混合一定的时间，然后逐步降低搅拌速度，分批次加入1 mol·L-1稀盐酸液，调节pH约为2，使之发生缩聚反应，反应结束后缓慢升温至一定的温度范围固化囊壁，然后用一定浓度的氢氧化钠溶液调节pH为7即得[10]。向制备得到的氟虫腈微囊缓释悬浮剂中加入适量填充剂、保湿剂和增稠剂等辅料，至总量为100 g，搅拌均匀，即为0.05%氟虫腈微胶囊缓释杀蟑剂。

1.3.3 正交试验法选择最优工艺条件

经查阅文献和预先试验发现，影响微胶囊成囊的因素主要有脲醛树脂预聚物的用量(A)、调酸时间(B)、固化温度(C)和固化时间(D)。采用L9(34)正交试验[3]。因素1～3水平，A分别为10、12和14 mL，B分别为60、90和120 min，C分别为50、60和70 ℃，D分别为75、90和105 min。以氟虫腈微胶囊缓释剂中的氟虫腈的包合率为指标，结果进行方差分析，获得最佳工艺条件。

1.3.4 微胶囊包合率测定

称取样品10 g(精确至0.0 001 g)，置50 mL烧杯中，用40 mL无水乙醇与样品混合均匀，进行离心、冷却、过滤，然后向滤液中加入0.015 g(精确至0.000 1 g)标准氟虫腈原药，将混合液转移至50 mL容量瓶中，用无水乙醇稀释至刻度，得到样品游离氟虫腈待测液，用高效液相色谱法检测待测液中游离氟虫腈的含量。

称取样品10 g(精确至0.000 1 g)，置50 mL烧杯中，用40 mL无水乙醇与样品混合均匀，用超声波粉碎机破囊40 min，经离心、冷却、过滤后，向滤液中加入0.015 g(精确至0.0 001 g)标准氟虫腈原药，再将混合液转移至50 mL容量瓶中，用无水乙醇稀释至刻度，得到样品氟虫腈总含量待测液，用高效液相色谱法检测待测液中氟虫腈总的含量。

包合率=100%(试样中氟虫腈总含量-游离氟虫腈含量)/试样中氟虫腈总含量。

2 结果与分析

2.1 标准曲线制备

高效液相色谱法测定氟虫腈微胶囊缓释杀蟑剂中氟虫腈含量的色谱条件为：液相色谱柱为Supelcosil TMLC-18 (250 mm×4.6 mm，5 μm)；流动相为乙腈∶甲醇∶水(30∶40∶30，V/V)，流速为1.5 mL·min-1；检测波长为220 nm，进样体积为25 μL，柱温为常温，柱压为19.24 Mpa。准确称取0.0 570 g标准氟虫腈于100 mL容量瓶中，用乙醇定量至刻度，超声、冷却，所得溶液浓度为0.570 mg·mL-1，以此溶液为母液，分别稀释成浓度为0.456、0.342、0.228、0.114 mg·mL-1的溶液。以横坐标为氟虫腈浓度(mg·mL-1)、纵坐标为峰面积绘制标准曲线，计算回归方程曲线。图1显示，所选浓度与峰面积具有良好的线性关系。

图1 氟虫腈高效液相色谱标准曲线

2.2 精密度

精确吸取一定量0.114 0 mg·mL-1氟虫腈标准样品，在上述色谱条件下测定，重复5次。在该色谱检测条件下，该样品的相对标准偏差值为0.16%(<2%)，说明在该色谱条件下测定的精密度较好。

2.3 影响因素

2.3.1 因素显著性

运用SPSS统计软件进行方差分析。本次试验为L9(34)正交试验，无重复试验，也没有空白项，所以选取其中一个因素离均差平方和最小项作为误差估计，用来检验其他因素作用的显著性，再进行两两比较方差分析得到结果。A(0.032*)、B(0.020*)对试验结果均具有显著性差异，C(0.006**)对试验结果影响极显著，而D对试验结果几乎没有影响。

2.3.2 最优工艺

由图2正交试验直观分析趋势图可以得出，脲醛树脂预聚物的用量(A)为14 mL，调酸时间(B)为90 min，固化温度(C)为60 ℃，固化时间为(D)75 min时得到的包合率最高。用上述得出的最佳工艺条件进行验证试验，结果包合率平均达95%以上。由此确证该工艺为最佳包合条件。

图2 正交试验结果的直观分析趋势

2.4 化学方法测定

精密称定氟虫腈微胶囊缓释杀蟑剂样品10 g(精确至0.000 1 g)，加入40 mL无水乙醇混匀，在层析柱中自下而上依次加入少量脱脂棉、15 g无水硫酸钠，然后将混匀的样品湿法装柱，常温下隔日用25 mL无水乙醇淋洗，收集洗出液，精密量取20 mL置于50 ml量瓶中，精密加入0.02 g(精确至0.000 1 g)标准氟虫腈原药，定容至刻度，摇匀后进行高效液相色谱分析。计算累计释药百分率，得到氟虫腈微胶囊缓释杀蟑剂样品释放曲线[3]。精密称取氟虫腈未经包合直接与辅料混合制得的普通杀蟑剂10 g(精确至0.000 1 g)，同法处理，测定释放曲线作为对照。在相同的时间内样品与对照品的释放曲线进行比较，用累计释放量来判别其缓释效果。

由图3可以看出，对照品在第二天出现突然释放的现象，而样品则缓慢释放。说明氟虫腈微胶囊缓释杀蟑剂具有一定的缓释效果，可起到食入后比普通的氟虫腈杀蟑剂死亡时间延后的作用。

图3 样品和对照品洗脱曲线

3 小结

本试验制备的氟虫腈微胶囊缓释杀蟑剂，是采用合成高分子材料脲醛树脂预聚物通过界面聚合法制得。对影响微胶囊成囊的主要4个因素脲醛树脂预聚物的用量、调酸时间、固化温度、固化时间进行L9(34)正交试验。以氟虫腈微囊缓释杀蟑剂中的氟虫腈的包合率为指标，经方差分析和Excel分析得出，脲醛树脂预聚物的用量、调酸时间对试验结果均有显著性差异，固化温度对试验结果影响极显著，固化时间对试验结果几乎没有影响。选出最佳工艺条件为脲醛树脂预聚物的用量为14 mL，调酸时间为90 min，固化温度为60 ℃，固化时间为75 min。用上述选出的最佳工艺条件进行验证试验，结果包合率平均达95%以上。

运用化学方法检验本试验的产品缓释药效，结果发现，对照品在第二天即出现突然释放，而样品则缓慢释放，说明样品具有缓释效果，可使食入后比普通氟虫腈杀蟑剂死亡的时间延后，达到在食用微胶囊缓释杀蟑剂的蟑螂在返回巢穴后才引发死亡，达到连锁杀蟑、根治蟑群的目的。

研究结果表明，本研究得出的产品基本达到预期的效果，在普通的杀蟑饵剂的基础上，稍作加工改进，得到一种高效、低毒且具有缓释效果的新型杀蟑剂。