一種基于多壁碳納米管的昆蟲性信息素微膠囊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)蟲害防治技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于多壁碳納米管的昆蟲性信息素微膠囊。
【背景技術(shù)】
[0002]目前對農(nóng)業(yè)害蟲防治仍以化學(xué)農(nóng)藥為主，但由于化學(xué)農(nóng)藥的大量使用，使農(nóng)業(yè)害蟲普遍產(chǎn)生了抗藥性。如何有效地控制其為害，同時減少化學(xué)農(nóng)藥對環(huán)境污染，及對天敵昆蟲危害，是一個亟待解決的問題。隨著昆蟲化學(xué)生態(tài)學(xué)研究的迅速發(fā)展，昆蟲性信息素防治技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于害蟲的綜合治理中。其原理是在田間通過釋放人工合成的性信息素，誘殺異性成蟲，從而降低或殺滅害蟲后代種群數(shù)量而達(dá)到防治目的。這種方法具有靈敏度高、專一性強(qiáng)、成本低廉、安全、不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。國內(nèi)外已有很多關(guān)于利用昆蟲性信息素替代傳統(tǒng)化學(xué)殺蟲劑治理的報(bào)道，如利用昆蟲性信息素進(jìn)行蟲口密度監(jiān)測、大量誘捕和迷向等。
[0003](Z,E)-9,11-十四碳二稀-1-醇乙酸酯[(Z，E)_9，11-Tetradecadieny I acetate，Z9E11-14: Ac]和(Z，E)_9，12-十四碳二稀-1-醇乙酸酯[(Z，E)_9，I1-Tetradecadienylacetate，Z9E12-14: Ac]是許多昆蟲的性信息素或其組分之一。Z9E11-14: Ac是鱗翅目昆蟲中性信息素主要成分之一，鱗翅目8個科中17種昆蟲成蟲的信息素中含有該組分。Z9E12-14:Ac是鱗翅目和膜翅目昆蟲中性信息素主要成分之一，膜翅目6個科中6種昆蟲的信息素中含有該組分，鱗翅目4個科中41種昆蟲的信息素中含有該組分。
[0004]近年來，微膠囊技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，為昆蟲性信息素微膠囊制作提供了新思路。微膠囊(Microcapsule)是由聚合物特性的殼材料包裹某些物質(zhì)(如藥物、農(nóng)藥、染料、肥料等)，形成半透性或密封的微型“容器”或“包裝物”，其直徑一般為1-1000μπι(Krober HjTeipel U.Microencapsulat1n of particles using supercritical carbond1xide[J].Chemical Engineering and Processing:Process Intensificat1n,2005,44(2):215-219；Patra D,Sanyal AjRotello V M.Colloidal microcapsules: self-assembly of nanoparticles at the liquid-liquid interface[J].Chemistry,anAsian Journal，2010,5(12):2442-2453)。通過微膠囊化可降低被包裹物受不利環(huán)境的影響程度，延長活性物質(zhì)的持效期，降低其毒性，還可避免有效成分中混入雜質(zhì)等。目前攜帶昆蟲性信息素的載體多為復(fù)合橡膠(Critchley B RjCamp1n D GjMcVeigh L JjMcVeighE MjCavanagh G GjHosny M MjEL-Sayed A NasrjKhidr A AjNaguib M.Control of pinkboIlworm，Pectinophora gossypiella (Saunders) (Lepidoptera:Gelechiidae)，inEgypt by mating disrupt1n using hollow-fibre,laminate-flake andmicroencapsulated formulat1ns of synthetic pheromone[J].Bulletin ofentomological research，1985,75(2):329-346)、PVC(許國慶，蔡忠杰，劉培斌.甜菜夜蛾性信息素的研究與應(yīng)用[J].昆蟲知識，2008，45(3):357-361)、石蠟油(Atterholt C A，Delwiche M JjRice R E,Krochta J M.Controlled release of insect sex pheromonesfrom paraffin wax and emuls1ns[J].Journal of controlled release,1999,57(3):233-247)等材料。利用這些緩釋材料制成橡膠頭、毛細(xì)管誘芯、迷向絲(李慶燕，劉金龍，趙龍龍，馬瑞燕.緩釋技術(shù)在性信息素防治害蟲中的應(yīng)用[J].中國生物防治學(xué)報(bào)，2012，28
[4]: 589-593)，其優(yōu)點(diǎn)是容易操作，但也存在持效性、穩(wěn)定性較差等缺點(diǎn)。
[0005]碳納米管(CNTs)，首先由日本學(xué)者飯島(Iijima)在1991年意外發(fā)現(xiàn)的一種碳結(jié)構(gòu)(Iijima S.Helical microtubules of graphitic carbon [J].Nature , 1991, 354(6348): 56-58.)，其是由片層結(jié)構(gòu)的石墨卷成的無縫中空的納米級同軸圓柱體，兩端由富勒烯半球封帽而成(孫靜.碳納米管及其研究進(jìn)展[J].世界科學(xué)，2006,5:28-29.)。按石墨片層數(shù)不同可分為單壁碳納米管(SWCNTs)和多壁碳納米管(MWCNTs)。作為一種新型的納米級別材料，碳納米管在生物應(yīng)用方面表現(xiàn)出了良好的潛能，CNTs中碳原子以SP2雜化作用為主，其表面由大量芳香結(jié)構(gòu)構(gòu)成，能與多種無機(jī)和有機(jī)分子以共價(jià)或非共價(jià)形式結(jié)合。CNTs獨(dú)特的中空結(jié)構(gòu)使其比球形納米載體有更大的比表面積，及更高的藥物裝載量(李杉杉，何華，焦慶才.碳納米管在藥物和基因轉(zhuǎn)運(yùn)領(lǐng)域的應(yīng)用.化學(xué)進(jìn)展，2008，20(11):1798-1803)。因此，采用CNTs作為載體可以裝載藥物、固定化酶、輸送DNA等，在功能材料、生物技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。但是農(nóng)業(yè)病蟲害防治領(lǐng)域中，關(guān)于昆蟲性信息素引誘劑中沒有相關(guān)研究與報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種基于多壁碳納米管的昆蟲性信息素微膠囊，其是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種包封率好、持效期長、穩(wěn)定貯存性強(qiáng)的昆蟲性信息素微膠囊。所述微膠囊采用多壁碳納米管負(fù)載昆蟲性信息素，其負(fù)載方法操作簡單，便于推廣利用。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種基于多壁碳納米管的昆蟲性信息素微膠囊，其由囊壁和芯材組成;所述囊壁為多壁碳納米管，所述芯材中含有昆蟲性信息素。
[0008]所述多壁碳納米管的直徑為20-30nm，長度為10-30μπι。
[0009]所述昆蟲性信息素為(Ζ，Ε)-9，11-十四碳二烯-1-醇乙酸酯或(Ζ，Ε)-9，12-十四碳二烯-1-醇乙酸酯。
[0010]所述微膠囊中昆蟲性信息素與多壁碳納米管的重量比為1:10-20。
[0011]所述芯材中還含有有機(jī)溶劑，其與昆蟲性信息素的重量比為0.1-5:1;所述有機(jī)溶劑為正己烷、乙醇、環(huán)己酮、環(huán)己醇、Ν，Ν_ 二甲基甲酰胺、甲苯、二甲苯中的一種或兩種。
[0012]所述基于多壁碳納米管的昆蟲性信息素微膠囊的制備方法包括以下步驟:
1)將昆蟲性信息素按比例溶解于有機(jī)溶劑中，配制成一定濃度的昆蟲性信息素溶液；
2)將碳納米管置于離心管中，緩慢加入昆蟲性信息素溶液，混合均勻后得混合物；
3)將混合物置于恒溫振蕩器上，20-25°C、100-150r/min負(fù)載12-24h，得到所述微膠囊。
[0013]本發(fā)明提供的昆蟲性信息素微膠囊具有以下優(yōu)點(diǎn):
(I)與常規(guī)橡膠頭、毛細(xì)管誘芯相比，多壁碳納米管獨(dú)特的中空結(jié)構(gòu)使其具有更大的比表面積及更高的裝載量。本發(fā)明通過將昆蟲性信息素負(fù)載于多壁碳納米管中，不僅可以使昆蟲性信息素的負(fù)載量更大，還可實(shí)現(xiàn)微膠囊中昆蟲性信息素的緩慢釋放，達(dá)到長效、緩釋的效果，還提高了儲存穩(wěn)定性。
[0014](2)本發(fā)明微膠囊的制備工藝簡單易行，且在制備過程中有機(jī)溶劑的用量少，可以避免在使用過程中造成環(huán)境污染，是高效環(huán)境友好型材料。
【附圖說明】
[0015]圖1為實(shí)施例1和比較實(shí)驗(yàn)A制備的微膠囊的緩釋效果比較圖。
[0016]圖2為實(shí)施例2和比較實(shí)驗(yàn)B制備的微膠囊的緩釋效果比較圖。
[0017]圖3為實(shí)施例3和比較實(shí)驗(yàn)C制備的微膠囊的緩釋效果比較圖。
[0018]圖4為實(shí)施例4和比較實(shí)驗(yàn)D制備的微膠囊的緩釋效果比較圖。
[0019]圖5為實(shí)施例5和比較實(shí)驗(yàn)E制備的微膠囊的緩釋效果比較圖。
[0020]圖6為實(shí)施例6和比較實(shí)驗(yàn)F制備的微膠囊的緩釋效果比較圖。
[0021 ]圖7為實(shí)施例7和比較實(shí)驗(yàn)G制備的微膠囊的緩釋效果比較圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]—種基于多壁碳納米管的昆蟲性信息素微膠囊，其由囊壁和芯材組成;所述囊壁為多壁碳納米管，其直徑為20-30nm，長度為10-30μπι;所述芯材中含有昆蟲性信息素(Z，E)_9，ll-十四碳二烯-l-醇乙酸酯(Z9Ell-14:AC)或(9Z，12E)-9，12-十四碳二烯-l-醇乙酸酯(Z9E12-14:AC);其中，昆蟲性信息素與多壁碳納米管的重量比為l:10-20。
[0023]所述芯材中還含有有機(jī)溶劑，其與昆蟲性信息素的重量比為0.1-5:1;所述有機(jī)溶劑為正己烷、乙醇、環(huán)己酮、環(huán)己醇、N，N-二甲基甲酰胺、甲苯、二甲苯中的一種或兩種。
[0024]所述基于多壁碳納米管的昆蟲性信息素微膠囊的制備方法包括以下步驟:
1)將昆蟲性信息素按比例溶解于有機(jī)溶劑中，配制成一定濃度的昆蟲性信息素溶液；
2)將碳納米管置于離心管中，緩慢加入昆蟲性信息素溶液，混合均勻后得混合物；
3)將混合物置于恒溫振蕩器上，20-25°C、100-150r/min負(fù)載12-24h，得到所述微膠囊。
[0025]負(fù)載后樣品的緩釋效果由釋放后昆蟲性信息素濃度的有效成分含量表示，其計(jì)算公式為:
有效成分含量%=昆蟲性信息素濃度/理論濃度X100%。
[0026]為了使本發(fā)明所述的內(nèi)容更加便于理解，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明所述的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明，但是本發(fā)明不僅限于此。
[0027]實(shí)施例1和比較實(shí)驗(yàn)A
①實(shí)施例1:稱取1mg多壁碳納米管于1.5mL的離心管中，加入50μΙ^?度為0.2mL/mL的Z9Ell-14Ac/正己烷溶液，混勻后置于恒溫振蕩器上，以溫度25°C、轉(zhuǎn)速150r/min的條件負(fù)載24h，反應(yīng)完全后得到一種多壁碳納米管負(fù)載的昆蟲性信息素微膠囊。
[0028]②比較實(shí)驗(yàn)A:稱取50mg普通活性炭粒于1.5mL的離心管中，加入50yL濃度為
0.2mL/mL的Z9Ell-14Ac/正己烷溶液，混勻后置于恒溫振蕩器上，以溫度25°C、轉(zhuǎn)速150r/min的條件