泡騰劑是一種投入水中能迅速產(chǎn)生氣泡并崩解擴散、均勻充分發(fā)揮藥效的固體制劑,具有使用方便、環(huán)境污染小和高效低毒等優(yōu)點。泡騰劑*早應(yīng)用于醫(yī)藥,由于便于攜帶、使用方便等優(yōu)點受到人們的青睞。如今,農(nóng)藥泡騰劑在日本等國家已得到廣泛應(yīng)用,尤其是在稻田病蟲省力化防治中起到了巨大作用。盡管農(nóng)藥泡騰劑在國內(nèi)應(yīng)用起步較晚,但其在勞動強度和使用技術(shù)等方面的突出優(yōu)勢,在一定程度上推動我國農(nóng)藥使用技術(shù)邁上新的臺階。
1 泡騰劑
泡騰劑是由農(nóng)藥原藥,崩解劑,添加其他助劑壓片后且投入水中,迅速產(chǎn)生氣泡并崩解分散的固體制劑。泡騰劑的作用機理是將固體片劑(粉劑或顆粒劑)投入水中,與水接觸后迅速發(fā)生酸堿中和反應(yīng)并產(chǎn)生大量二氧化碳氣體,有效成分靠氣體推動力迅速崩解并快速擴散,達到均勻分布和充分發(fā)揮藥效的目的。
1.1 泡騰劑特點
泡騰劑所獨有的酸堿產(chǎn)氣體系,使其能夠自行崩解擴散,從而具有以下優(yōu)良性能:1)充分發(fā)揮藥效。與其他劑型相比,泡騰劑遇水迅速產(chǎn)生大量氣體,有效成分依靠氣體推動力可以擴散更遠,分布更加均勻,使藥效充分發(fā)揮。2)使用方便,省工省力。泡騰劑一般以片為單位劑量,使用時無需專業(yè)器械,直接將藥劑投入水田中,每公頃稻田一般只需十幾分鐘就能完成施藥,且除草劑泡騰劑持效期長,明顯減少了施藥次數(shù)和施藥者工作量,提高了工作效率。3)環(huán)境污染小。泡騰劑使用時無粉塵飛揚,包裝上無粉粒黏附,避免了包裝廢棄物帶來的環(huán)境污染問題。
1.2 泡騰劑分類
泡騰劑從形態(tài)上可以分為泡騰片、泡騰粉和泡騰顆粒,其作用原理相同,都具有方便、迅速、環(huán)保、安全的特點,但是仍存在一定區(qū)別。
1.3 泡騰劑發(fā)展歷史
1944年,德國羅氏公司生產(chǎn)了維生素C泡騰片,這是泡騰劑*應(yīng)用于醫(yī)藥。20世紀70年代初,日本開始研制農(nóng)藥泡騰劑,英國與法國相繼研制了用于噴霧的泡騰片劑,此后,不斷有泡騰劑新品種進入市場。20世紀90年代,瑞士學者Zellweger將固體有機酸與碳酸鹽及水不溶性農(nóng)藥混合制成泡騰片,該泡騰片遇水迅速崩解形成懸浮液,可供噴霧使用。而法國學者Meinard則研制出一種適用于可加工成乳油或懸浮劑的農(nóng)藥的膏式泡騰劑。20世紀90年代后期,我國開始進行農(nóng)藥泡騰劑研發(fā),先后開發(fā)出除草劑(殺草丹、西瑪津等)、殺蟲劑(葉蟬散、馬拉硫磷、除蟲脲、阿維菌素等)和殺菌劑(百菌清、甲基硫菌靈等)等泡騰劑產(chǎn)品。
2 泡騰劑組成及制備
2.1 組成
農(nóng)藥泡騰劑主要由原藥、崩解劑、助崩解劑、黏結(jié)劑、填料(稀釋劑)、潤滑劑、助流劑、表面活性劑和穩(wěn)定劑等組成。
2.1.1 原藥
原藥可以是水溶性及水不溶性固體或液體農(nóng)藥,液體原藥需要先吸附在白炭黑、硅藻土和凹凸棒土等多孔性載體上。其中以水溶性農(nóng)藥及助劑制備的泡騰劑在水中分散后形成均一、透明的溶液;而水不溶性農(nóng)藥及助劑制備的泡騰劑在水中分散后形成懸浮液。除草劑、殺蟲劑、殺菌劑和植物生長調(diào)節(jié)劑均可作為泡騰劑的有效成分,具有內(nèi)吸性和安全性的農(nóng)藥更合適。
2.1.2 崩解劑
崩解劑主要由水溶性固體酸和固體堿組成,且在固體狀態(tài)下(無水環(huán)境中)不發(fā)生反應(yīng)。其中固體酸主要包括:酒石酸、檸檬酸、水楊酸、磷酸、亞硫酸鈉等;固體堿主要包括:碳酸氫鈉、碳酸鈉、碳酸氫銨等。檸檬酸與碳酸氫鈉組合應(yīng)用*多,產(chǎn)氣量、pH值和崩解時間等綜合性能*。
2.1.3 助崩解劑
助崩解劑可以克服黏結(jié)劑和造粒過程中所需的物理力,使泡騰片劑形成空隙,入水后迅速溶脹崩解為細小顆粒,從而形成穩(wěn)定的懸浮液,發(fā)揮藥效。常用助崩解劑包括:氯化鈣、黏土、改性膨潤土、可溶性淀粉、微晶纖維素和海藻酸鈉等。
2.1.4 黏結(jié)劑
農(nóng)藥原藥沒有黏性或黏性較差時,需要添加合適的黏結(jié)劑才能完成造粒壓片。常用黏結(jié)劑包括:糊精、淀粉、乳糖、阿拉伯膠、羧甲基纖維素(CMC)、木質(zhì)素磺酸鹽等。在實際制備過程中,可以通過調(diào)節(jié)助崩解劑、黏結(jié)劑的種類和用量來控制泡騰劑的崩解速度。
2.1.5 填料(稀釋劑)
填料是指用來稀釋農(nóng)藥活性成分所用的惰性物質(zhì),主要用于調(diào)節(jié)泡騰片劑中有效成分含量。常用填料既可以是水溶性的,也可以是非水溶性的,主要包括:硫酸鈉、凹凸棒土、膨潤土、高嶺土、滑石粉、乳糖、硬脂酸鹽等。其中,采用硬脂酸鎂和滑石粉調(diào)節(jié)泡騰劑的密度比較理想。
2.1.6 表面活性劑
泡騰劑在入水后形成懸浮液,添加表面活性劑可以阻止固液分散體系中粒子間的相互團聚,從而提高泡騰劑入水后的分散效果和懸浮性能。常用表面活性劑包括:非離子型(烷基酚聚氧乙烯醚類、脂肪酸聚氧乙烯醚類、PO-EO嵌段聚合物類等)和陰離子型(木質(zhì)素磺酸鹽類、烷基萘磺酸鹽類、萘磺酸甲醛縮合物鹽類和羧酸鹽類等)。
2.2 農(nóng)藥泡騰劑制備工藝
農(nóng)藥泡騰劑的制備工藝主要包括混合粉碎、造粒(粒劑)或壓片(片劑)。此外,根據(jù)組成物料性質(zhì)的不同,有時需要添加無水乙醇進行潤濕,以便進一步造?;驂浩O葘⑽锪匣旌暇鶆?,經(jīng)過超微粉碎獲得粉劑,再經(jīng)造粒機制成粒狀,或經(jīng)壓片機制成片狀后干燥,*后使用水溶性包裝材料進行包裝。在制備過程中要求嚴格控制溫濕度,壓片后需要使用不吸潮的包裝材料及時進行封裝。
2.3 農(nóng)藥泡騰劑的崩解作用機制
泡騰劑崩解作用機制主要包括3方面:1) 產(chǎn)氣作用:泡騰劑入水后,酸堿體系反應(yīng)產(chǎn)生氣體,引起脹裂崩解并釋放有效成分。2)潤濕與毛細管作用:淀粉及纖維素類衍生物等崩解劑在加壓下可形成無數(shù)具有強烈的吸水性的孔隙和毛細管,從而使水迅速潤濕并進入泡騰劑中發(fā)生崩解。3)膨脹作用:羧甲基淀粉鈉除了毛細管作用外,自身還能遇水膨脹而促使片劑崩解,這種膨脹作用還包括由潤濕熱所致片劑中殘存空氣的膨脹作用。
3 農(nóng)藥泡騰劑專利產(chǎn)品及登記產(chǎn)品
3.1 農(nóng)藥泡騰劑專利產(chǎn)品
隨著農(nóng)藥泡騰劑的發(fā)展,越來越多的發(fā)明專利產(chǎn)品隨之涌現(xiàn)出來,主要包括殺蟲劑、殺菌劑、除草劑和植物生長調(diào)節(jié)劑等,用于農(nóng)田病蟲草害的防治。其中,殺蟲劑與殺菌劑比重*,還有部分為除草劑。
3.2 藥檢所登記產(chǎn)品
截至2018年5月,在國內(nèi)獲得登記(有效期內(nèi))的農(nóng)藥泡騰劑產(chǎn)品有44個,其中除草劑30個,殺蟲劑8個,植物生長調(diào)節(jié)劑5個,衛(wèi)生殺蟲劑1個。除草劑泡騰劑所占比例*,且以磺酰脲類和酰胺類除草劑復配居多,苯噻酰草胺也是其中一個重要品種。
近年來,國內(nèi)企業(yè)相繼開發(fā)出不少農(nóng)藥泡騰劑產(chǎn)品,共有27家農(nóng)化企業(yè)登記了相關(guān)產(chǎn)品,登記產(chǎn)品較多的是丹東市紅澤農(nóng)化有限公司(7個),哈爾濱富利生化科技發(fā)展有限公司(4個),山東科賽基農(nóng)生物科技有限公司(3個)和山東僑昌現(xiàn)代農(nóng)業(yè)有限公司(3個)。在登記作物方面,主要以水稻為主(移栽水稻*多,30個),其次是甘藍(3個),還包括蘭花(1個),蘋果(1個)和柿子(1個)等。在防治對象方面,主要是一年生雜草(19個),稻飛虱(3個),甜菜夜蛾(2個)和蚜蟲(2個)等。
值得關(guān)注的是,植物生長調(diào)節(jié)劑泡騰片劑產(chǎn)品中,除了調(diào)環(huán)酸鈣、甲哌和萘乙酸作為有效成分外,臺灣龍杏生技制藥股份有限公司在蘭花和蘋果上登記的1-甲基環(huán)丙烯泡騰片劑,有效成分常溫下為氣體,具有重要的保鮮功能。
隨著國內(nèi)農(nóng)村勞動力向城市的大量轉(zhuǎn)移,而作物生長過程中的植保作業(yè)又必不可少,因此,對于省力化農(nóng)藥劑型的需求極大。泡騰劑作為一種新型劑型,相較于傳統(tǒng)劑型,其具有使用方便、省時省工以及環(huán)保性和安全性好等特點,既代表現(xiàn)代農(nóng)藥劑型發(fā)展方向,也充分滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要。今后,極具市場競爭力的泡騰劑將在未來農(nóng)藥市場擁有廣闊的發(fā)展前景。
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