高分子助剂G-103改善高效氯氟氰菊酯悬浮剂刺激性的研究

高雪锋，黄桂珍，李 娇，高忠文，杨利超，寇俊杰*，张 磊*

（1.南开大学农药国家工程研究中心，天津 300071；2.汕头市深泰新材料科技发展有限公司，广东汕头 515041）

高效氯氟氰菊酯在生产和使用过程中对皮肤和眼睛的刺激性是一个不可忽视的问题[1]。菊酯类原药对皮肤粘膜具有较强的刺激作用，职业性除虫菊酯急性中毒常由经皮吸收和经呼吸道吸入引起，主要表现为面部皮肤或其他暴露部位瘙痒，并伴有灼烧、针刺或紧麻感，严重中毒者可因呼吸、循环衰竭而死亡[2-3]。经呼吸道途径引起的中毒可以防护避免，但是经裸露的皮肤接触引起的过敏和中毒往往被从业人员所忽视。

现今市场上流通使用的菊酯类制剂大多为乳油（EC）、水乳剂（EW）、微囊悬浮剂（CS）、微囊悬浮-悬浮剂（ZC）等产品[4]。大多数制剂企业均采用小分子表面活性剂满足制剂制备以及使用时的分散性能。制剂加水稀释使用时，药液中的小分子表面活性剂无法起到包裹有效成分、减小皮肤刺激性的作用，容易给实验人员、生产人员及施药人员带来皮肤刺激、过敏甚至中毒的风险。采用微囊悬浮剂虽然可以减少有效成分给皮肤带来的刺激性，但是化学合成微囊的技术受合成时间、成本及产量的限制，大幅度增加制剂生产的成本[5]。

笔者拟采用功能高分子助剂G-103代替传统小分子表面活性剂，制备5%高效氯氟氰菊酯悬浮剂[6]。高分子G-103为带负电的功能高分子，可通过电荷作用、范德华力对高效氯氟氰菊酯颗粒表面进行润湿、分散。经过机械（砂磨）作用力后，G-103包裹在高效氯氟氰菊酯表面，形成一层高分子保护层，既可以将原药和皮肤隔绝，降低甚至完全避免原药的刺激性，又可以实现缓释的功能，从而起到安全使用与增效的作用。

1 材料与方法

1.1 试剂与仪器

试剂：95.0%高效氯氟氰菊酯原药，江苏优嘉植物保护有限公司；10%高效氯氟氰菊酯悬浮剂，山东绿邦作物科学股份有限公司；10%高效氯氟氰菊酯微囊悬浮剂，日本佳田化学（中国）有限公司；高分子助剂G-103（苯乙烯、丙烯酸共聚物），大千高新科技研究中心有限公司；黄原胶，鄂尔多斯中轩生化股份有限公司；迈图SAG-1522消泡剂，南京捷润科技有限公司；乙二醇，天津渤化化学试剂有限公司。

仪器：SM-0.2L实验用砂磨机，卓英干燥工程技术有限公司；BT-9300ST激光粒度仪，丹东百特仪器有限公司；Zeta电位仪，英国马尔文仪器有限公司；JK99M全自动表面张力仪，上海中晨数字技术设备有限公司；BP100动态表面张力仪，德国Kruss Gmbh公司。

1.2 5%高效氯氟氰菊酯悬浮剂的制备

准确称取5.20 g 96.1%高效氯氟氰菊酯原药、10.00 g高分子助剂G-103、0.25 g消泡剂、3.00 g乙二醇和58.30 g水于250 mL烧杯中，搅拌10 min，之后将混合液转移至砂磨罐中，加入135.00 g砂磨锆珠，砂磨2.5 h，在砂磨结束前5 min再加入0.25 g消泡剂。砂磨结束后，过滤掉锆珠，再加入23.00 g 1.5%黄原胶水溶液，剪切5 min，得到最终的5%高效氯氟氰菊酯悬浮剂。

1.3 基础性质表征

1.3.1 粒径与分布

使用激光粒度仪测试5%高效氯氟氰菊酯悬浮剂的粒径与分布。取适量5%高效氯氟氰菊酯悬浮剂，加入至激光粒度仪测试样品池中进行稀释，当测试窗口中的遮光率达到10%～20%时停止加样，进行粒径测试。

1.3.2 Zeta电位

将制得的5%高效氯氟氰菊酯悬浮剂稀释3 000倍，使用Zeta电位仪测试Zeta电位。

1.3.3 静态表面张力

将制得的5%高效氯氟氰菊酯悬浮剂稀释3 000倍，在静态表面张力仪上使用铂金环法测试静态表面张力。

1.3.4 动态表面张力

将制得的5%高效氯氟氰菊酯悬浮剂稀释3 000倍，使用动态表面张力仪测试得到10、50、100、500和1 000 ms时的动态表面张力[7]。

1.4 急性眼刺激性试验

试验方法参照GB/T 15670.8-2017，选择家兔作为试验对象，体重范围为2.0～3.0 kg，每组3只，雌雄随机，记录刺激性评价结果。试验组为本文5%高效氯氟氰菊酯悬浮剂，对照组为山东绿邦的10%高效氯氟氰菊酯悬浮剂（以下简称“对照1”）和日本佳田的10%高效氯氟氰菊酯微囊悬浮剂（以下简称“对照2”）。

1.5 药效试验

试验方法参照NY/T 1154.6—2006，试验组为本文的5%高效氯氟氰菊酯悬浮剂，对照组为山东绿邦的10%高效氯氟氰菊酯悬浮剂，分别在24 h和48 h后检查蝽蟓若虫的死亡情况，并记录总虫数和死虫数。按式（1）计算各处理的死亡率，使用SPSS16.0数据处理系统处理得到各组的LC50值、LC90值、毒力比值等。

2 结果与分析

2.1 基础性质表征

本文低刺激性5%高效氯氟氰菊酯悬浮剂的基础性质表征数据如表1所示。从表中可以得知，该悬浮剂的各项指标符合悬浮剂的要求。Zeta电位测试结果如图1、2所示，高分子助剂G-103的Zeta电位为-33.1 mV，5%高效氯氟氰菊酯悬浮剂的Zeta电位稍小，为-25.4 mV。由此可见，5%高效氯氟氰菊酯悬浮剂的负电位是表面包裹的G-103带来的，并且负电位的静电排斥效应也可以防止悬浮剂颗粒团聚，提高体系的稳定性。

表1 5%高效氯氟氰菊酯悬浮剂的理化参数

将5%氯氟氰菊酯稀释3 000倍测得的静态表面张力和动态表面张力结果如表2所示。从表中可以看出，静态表面张力和动态表面张力的结果并不出色，因为除G-103外无其他表面活性剂的添加，而G-103为高分子助剂，主要起到包裹的作用，在降低表面张力方面稍显不足。

表2 5%高效氯氟氰菊酯悬浮剂的静态与动态表面张力

2.2 刺激性试验

急性眼刺激试验结果虽然都显示未见明显眼刺激性反应，但是2个对照组在眼部给药后，家兔都表现出即刻抓眼的现象，表明2个对照组还是有刺激性，造成了抓眼的刺激反应，而5%高效氯氟氰菊酯悬浮剂在稀释10倍的高浓度下仍没有给药后抓眼的现象，证明5%高效氯氟氰菊酯悬浮剂的刺激性较低（表3）。

表3 刺激性试验对比结果

2.3 药效试验

室内毒力试验结果如表4、5所示。从表4中可以得知，在较低浓度（2.5 mg/L）条件下，24 h时对照组1造成的蝽蟓死亡率是13.33%，略高于相同时间5%高效氯氟氰菊酯悬浮剂造成的死亡率（10.00%）。同样，48 h时对照组1造成的死亡率（16.67%）略高于5%高效氯氟氰菊酯悬浮剂（13.33%）。当浓度升高，5%高效氯氟氰菊酯悬浮剂的杀虫效果反超对照组1，并且浓度越高，5%高效氯氟氰菊酯悬浮剂的杀虫效果越优于对照组1。当浓度为40.0 mg/L、时间为48 h时，5%高效氯氟氰菊酯悬浮剂可以造成100%的蝽蟓死亡率，此时对照组1造成的死亡率仅为85.00%。

表4 5%高效氯氟氰菊酯悬浮剂与对照样品对荔枝蝽蟓的室内毒力结果

通过统计分析处理表4的数据，得到表5中的LC50值、LC90值和毒力比值等结果。可以看出，24 h时，5%高效氯氟氰菊酯悬浮剂的LC50值（8.559 mg/L）明显低于对照组1（11.050 mg/L），此时5%高效氯氟氰菊酯悬浮剂对荔枝蝽蟓的毒力是对照组1的1.29倍，同时5%高效氯氟氰菊酯悬浮剂的LC90值（27.505 mg/L）也明显低于对照组1（60.736 mg/L），证明短时间内5%高效氯氟氰菊酯悬浮剂的杀虫效果明显好于对照组1。48 h时，5%高效氯氟氰菊酯悬浮剂的LC50值（7.664 mg/L）同样明显低于对照组1（10.270 mg/L），此时5%高效氯氟氰菊酯悬浮剂对荔枝蝽蟓的毒力是对照组1的1.34倍，同时5%高效氯氟氰菊酯悬浮剂的LC90值（23.837 mg/L）也明显低于对照组1（58.119 mg/L），说明5%高效氯氟氰菊酯悬浮剂具有更长的持效性，杀虫效果更好。

表5 5%高效氯氟氰菊酯悬浮剂与对照样品的LC50值、LC90值和毒力比值

3 讨 论

笔者设计的5%高效氯氟氰菊酯悬浮剂的核心是高分子助剂G-103的使用，如图3所示。G-103是一种纳米级高分子聚合物，可以包裹到农药原药颗粒表面，形成一层保护屏蔽层。一方面其带有的较多的负电荷（-33.1 mV）可以提高体系的稳定性，防止制剂有效成分沉底团聚；另一方面根据室内毒力试验结果可以推测，G-103形成的保护层可能具有一定的缓释能力，提高了持效性。

在眼刺激性试验中，对照组家兔均表现出给药后即刻抓眼的反应，说明2个对照组具有一定的眼部刺激性，而5%高效氯氟氰菊酯悬浮剂给药后家兔完全没有抓眼的反应，说明G-103功能高分子很好地将高效氯氟氰菊酯颗粒包裹，避免了高效氯氟氰菊酯带来的刺激性。

在药效试验结果中，低浓度下对照组比5%高效氯氟氰菊酯悬浮剂造成了更高的蝽蟓死亡率。因为低浓度条件下，缓释带来的持续释药机制反而会使得初始浓度过低，达不到较好的杀虫效果。在较高浓度条件下，缓释可以使得高效氯氟氰菊酯在一定时间内维持在较高的浓度水平，相比于无缓释功能的悬浮剂具有更好的杀虫效果。除此之外，5%高效氯氟氰菊酯药效更高还可能与G-103带来的粘附性有关。虽然G-103的加入没有明显降低表面张力，润湿铺展效果较差，但是G-103是纳米高分子材料，可以提高粘附性，使得更多的药物附着在靶标上，提高最终的药效。

综合以上结果可知，笔者设计的5%高效氯氟氰菊酯悬浮剂通过添加G-103功能高分子助剂，实现对高效氯氟氰菊酯原药颗粒的高分子包裹，这既可以减轻甚至消除高效氯氟氰菊酯对皮肤和眼睛的刺激，同时高分子包裹带来的缓释功能和较好的附着性提高了高效氯氟氰菊酯悬浮剂的持效性，使得杀虫活性优于普通的高效氯氟氰菊酯悬浮剂。