羧甲基壳聚糖-蓖麻油基聚氨酯农药缓释微球的制备及性能
《精细化工》
2024年 41卷
第1期
20230351
中图分类号：O636.1；TQ450.6
微信
QQ空间
微博
QQ
全文 图表 参考文献 作者 出版信息
摘要
以羧甲基壳聚糖（CMCS）、蓖麻油（CO）和异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）为原料，通过自乳化法制备了羧甲基壳聚糖-蓖麻油基聚氨酯微球（CO-CMCS-PU），通过分子自组装法负载阿维菌素（AVM）得到载药微球（CO-CMCS-PU@AVM）。采用FTIR、HNMR、SEM、TGA对产品结构及形貌进行了表征，并探究了不同药量载药微球的包封率、缓释性能、抗紫外性能、叶面接触角和黏附性能。结果表明，相比AVM分散液，紫外光照射后载药微球中AVM的保留率提高到43%以上，说明CO-CMCS-PU载体的抗紫外性能良好；载药微球溶液比AVM分散液在黄瓜叶面上的接触角降低了21%以上，滞留量提高了40%以上，说明其在叶面上有较好的黏附性和润湿性；载药微球包封率可达82%以上，具有良好的缓释和pH响应释放性能，释药行为符合First-order动力学模型和Korsmeyer Peppas模型，药物释放受Fickian扩散控制。
关键词: 羧甲基壳聚糖 蓖麻油 聚氨酯 缓释 pH响应 功能材料
农药是农产品生长过程中的有力保障，在一定程度上可减少作物受到生物和非生物的侵害，但农药使用不当又会产生如下问题：（1）农药易流失进入土壤、空气和水中造成环境污染；（2）在植物中存在潜在的化学残留造成食品安全问题，从而对人畜产生危害；（3）对非靶标生物造成危害 ，从而破坏生态环境。阿维菌素（AVM）是一种疏水性生物农药，具有低毒、高效、广谱和高选择性等优点，但不溶于水、自然环境下易光解氧化、对温度和微生物较为敏感 。载药技术可增加疏水性药物的溶解度，减少有机溶剂的使用，延缓有效成分的释放，为农药的活性成分提供屏障作用 。
聚氨基甲酸酯（简称聚氨酯，PU）是指在分子主链段上含有大量重复氨基甲酸酯基团（—NH—COO—）的一种高分子聚合物，主要由多异氰酸酯、小分子扩链剂组成的硬段和多元羟基化合物组成的软段共同形成，具有低毒、成膜性好、柔软等优点 。蓖麻油（CO）是一种以含羟基酸为主的可再生植物油，可直接参与聚氨酯的合成，蓖麻油基聚氨酯在胶黏剂、涂料和织物涂层等领域研究广泛 。以绿色、环保、廉价可再生的植物油代替紧缺的石油资源是目前工业生产主要探索的方向之一 ，而用羧甲基壳聚糖（CMCS）制备缓释载体的最大优点是其具有生物降解性、水溶性、生物相容性、特殊的海绵状结构和膨胀性 。ZHANG等 合成了一种蓖麻油基聚氨酯乳液用于负载AVM，乳液喷洒在叶面上会形成一层薄膜，增加药物在叶面上的黏附性能。ARÉVALO-ALQUICHIRE等 将壳聚糖（CS）和CO引入到多元醇聚氨酯中，合成的聚合物具有较好的溶解度和生物相容性，且细胞活性实验表明，聚合物无细胞毒性。ZHANG等 利用含有苯环结构的木质素磺酸钠对蓖麻油基聚氨酯进行改性，通过改变木质素磺酸钠的添加量来提高蓖麻油基聚氨酯对紫外光的吸收能力，但其酸碱敏感性不高。蓖麻油基聚氨酯作为农药载体材料具有较好的应用前景，但存在抗紫外照射能力弱，对pH敏感度不高，特别是对AVM等易光解的疏水性药物的保护作用不强等问题。
本文以异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）为硬段、CO和CMCS为软段，2,2-二羟甲基丙酸（DMPA）为大分子亲水扩链剂，1,4-丁二醇（BDO）为小分子扩链剂，月桂酸二丁基锡（DBTDL）为催化剂，三乙胺（TEA）为中和剂，通过自乳化法制备具有pH响应型羧甲基壳聚糖-蓖麻油基聚氨酯（COCMCS-PU）缓释微球，负载疏水性农药AVM得到载药微球CO-CMCS-PU@AVM，CO-CMCS-PU@AVM的合成示意图如下所示。考察不同药量载药微球的形貌、包封率、叶面黏附性、抗紫外性能及pH缓释性能。CO-CMCS-PU载体具有酸碱敏感性和紫外吸色基团（—OH、—COOH、—NH 2 ），既可实现pH响应释放，又可进一步提高蓖麻油基聚氨酯载体的抗紫外性能，有利于农药载体在农业和作物保护方面开辟新的应用领域。
1 实验部分
1.1 材料、试剂与仪器
CO、CMCS（取代度≥80%，相对分子质量2.01×10 4 ）、IPDI（质量分数99%）、DMPA（质量分数98%）、BDO（质量分数98%）、DBTDL（质量分数95%），上海麦克林生化科技有限公司；TEA，天津市永大化学试剂有限公司；乙酸乙酯（EA），天津市富宇精细化工有限公司；AVM原药（质量分数95%）、AVM乳油（质量分数5%），河北威远生物化工有限公司；无水乙醇，天津市大茂化学试剂有限公司。除AVM为工业品外，其余试剂均为分析纯。
Spectrum-100型傅里叶变换红外光谱仪，美国赛默飞世尔科技公司；TGA2型同步热分析仪，美国梅特勒-托利多仪器公司；90Plus型激光粒度仪，美国布鲁克海文公司；Evo18型扫描电子显微镜，德国卡尔蔡司股份公司；Theta型光学接触角仪，瑞典百欧林科技有限公司；UV-1800型紫外-可见分光光度计，日本岛津公司；DS-GHX-V型光化学反应器，上海杜斯仪器有限公司；Avance NEO 600型核磁共振波谱仪，瑞士布鲁克公司。
1.2 CO-CMCS-PU的制备
首先，将CO、DMPA和CMCS放在80 ℃烘箱中脱水2 h，称取2.00 g (2.14 mmol) CO、4.50 g(20.24 mmol) IPDI和0.78 g (0.039 mmol) CMCS加入装有搅拌桨、冷凝回流管的烧瓶中，添加3~5 mL的乙酸乙酯，滴加1滴DBTDL，氮气保护、油浴80 ℃、搅拌速度600 r/min下反应2 h；降温至60 ℃加入0.69 g (5.14 mmol) DMPA反应1 h；接着加入0.369 g (4.10 mmol) BDO反应30 min；随后将温度降至40 ℃加入0.55 g (5.40 mmol) TEA中和30 min；最后加入90~100 mL去离子水，在30 ℃、1000 r/min下乳化2 h，所得乳液旋蒸除去溶剂后冷冻（-64.5 ℃）干燥48 h得到CO-CMCS-PU微球。合成路线如下所示。
1.3 CO-CMCS-PU@AVM的制备
称取0.25 g AVM溶解在25 mL无水乙醇中，配制成质量浓度为10 g/L的AVM乙醇溶液。称取0.2 g冻干的CO-CMCS-PU样品溶解在90 mL去离子水中，分别加入3、4和5 mL上述AVM乙醇溶液并用离子水定容至100 mL。在水分散液中具有疏水性的AVM与CO-CMCS-PU的疏水链段相互吸引，室温搅拌1 h后，AVM因氢键和疏水作用进入到CO-CMCS- PU微球，通过分子自组装法得到不同药量的CO- CMCS-PU载药微球，分别标记为CO-CMCS- PU@AVM-3、CO-CMCS-PU@AVM-4和CO-CMCS- PU@AVM-5。
1.4 结构表征与性能测试
1.4.1 结构表征
利用傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）分析样品的结构，采用溴化钾压片法在4000~400 cm –1 范围内进行扫描；采用核磁共振波谱仪（ 1 HNMR）分析样品的化学结构，在400 MHz下测试样品在氘代二甲基亚砜中的核磁氢谱；利用动态光散射技术（DLS）在90°的散射角下测量样品粒径，重复测量3次取平均值；使用扫描电子显微镜（SEM）观察样品的表面形貌，样品表面喷金，在5 kV的加速电压下测试；利用同步热分析仪（TGA）测试样品热稳定性，测试条件为氮气作保护气，流速为20 mL/min，温度为40~600 ℃，升温速率为10 ℃/min。
1.4.2 叶面接触角测试
分别取3、4和5 mL质量浓度为10 g/L的AVM乙醇溶液，用去离子水定容至100 mL，配制不同质量浓度（0.3~0.5 g/L）的AVM分散液。研究AVM分散液、CO-CMCS-PU@AVM-3、CO-CMCS-PU@AVM-4和CO-CMCS-PU@AVM-5溶液在干燥黄瓜叶片表面的静态接触角，以表征农药对叶片的润湿性。具体步骤：新鲜黄瓜叶片用去离子水洗净后在室温下干燥20 min，将干燥的黄瓜叶片固定在载玻片上，用微量注射器将7 μL不同溶液滴在黄瓜叶片表面，使用光学接触角仪记录液滴在叶面上的接触角，每个样品在黄瓜叶片的不同位置测试3次。
1.4.3 叶面黏附性能
用圆形打孔器将冲洗晾干的黄瓜叶片制成半径为1 cm的圆形，将其完全浸泡在样品分散液或溶液中30 s后，用镊子垂直提起直至没有液滴滴落，放至分析天平称重，每组样品重复3次。根据式（1）计算叶面滞留量（LHC，mg/cm 2 ）。
式中： m 0 和 m 1 分别为浸泡前后的叶片质量，mg； S 代表叶子的面积，cm 2 。
1.4.4 抗紫外性能测试
参照1.4.2节配制分散液的方法，分别配制与CO-CMCS-PU@AVM-3、CO-CMCS-PU@AVM-4和CO-CMCS-PU@AVM-5相同质量浓度的AVM分散液、AVM乳油分散液作为对照组（分别取0.6、0.8和1.0 g AVM乳油用去离子水定容至100 mL，得到AVM乳油分散液）。各取50 mL样品于试管中，放入光化学反应器中，每个样品距离汞灯（300 W，最大辐射波长365 nm）5 cm处照射。定时取0.5 mL样品于棕色容量瓶中，并用无水乙醇定容至10 mL，在245 nm处使用紫外-可见分光光度计测定吸光度 A 。根据式（2）计算不同照射时间各样品中AVM的保留率（ Rj ，%）。
式中： At 为照射不同时间后样品中AVM的吸光度； A 0 为照射前样品中AVM的吸光度。
1.4.5 包封率测试
各取4 mL CO-CMCS-PU@AVM-3、CO-CMCSPU@AVM-4和CO-CMCS-PU@AVM-5溶液于离心管中，在10000 r/min下离心10 min。取1 mL上清液放入棕色容量瓶中用无水乙醇定容至10 mL。使用紫外-可见分光光度计在245 nm波长下测试AVM的吸光度 A 。根据标准曲线 A =28.99 ρ –0.0007647（ R 2 =0.9994； ρ 为AVM的质量浓度，mg/L）计算游离的AVM质量，根据式（3）计算包封率（EE，%）。
式中： m total,AVM 为体系中AVM的总质量，mg； m free,AVM 代表体系中游离的AVM质量，mg。
1.4.6 缓释性能测试
各取5 mL CO-CMCS-PU@AVM-3、CO-CMCSPU@AVM-4和CO-CMCS-PU@AVM-5溶液置于截留相对分子质量为2000的透析袋中，分别加入45 mL乙醇水溶液（体积分数40%）作为缓冲液，其中不同pH的缓冲液用盐酸或氢氧化钠进行调节，在25 ℃水浴下振荡，每隔一段时间取1 mL缓释液并用无水乙醇定容至10 mL，在245 nm处测定吸光度，同时向体系中补加相应体积的缓冲液，按照标准曲线 A =28.99 ρ – 0.0007647（ R2 =0.9994）计算AVM质量浓度，并按式（4）计算AVM的累积释放量（ Ri ，%）。
式中： ρi 为样品不同时间下AVM的质量浓度，mg/L； m AVM 代表加入到透析袋中的AVM总质量，mg。
2 结果与讨论
2.1 FTIR分析
CO、CMCS、CO-CMCS-PU和CO-CMCS-PU@AVM-4（以下表征均用此样）的红外光谱见 图1
图1 CMCS、CO、CO-CMCS-PU和CO-CMCS-PU@AVM的FTIR谱图（a）和局部放大图（b）
如 图1 a所示，除CMCS外，其他曲线在2852~2942 cm –1 处均出现CO中—CH 3 、—CH 2 —的C—H键伸缩振动峰，说明CO成功参与反应；2240~2280 cm –1 处未出现异氰酸酯基团（—N==C==O）的特征吸收峰 ，说明IPDI完全参与反应；CO-CMCSPU在1044 cm –1 出现脂肪族醚键（C—O—C）的振动吸收峰，说明CMCS成功接在聚氨酯中；1711 cm –1 为氨基甲酸酯脂肪族的羰基—C==O特征吸收峰，1540和3343 cm –1 分别为聚氨酯中N—H键的变形振动和伸缩振动峰 。局部放大如 图1 b所示，与COCMCS-PU相比，CO-CMCS-PU@AVM在3343 cm –1 处的吸收峰变宽，可能是AVM中甲氧基与COCMCS-PU中N—H键之间存在氢键作用所致 。
2.2
CO、CMCS和CO-CMCS-PU的 1 HNMR谱图见 图2 。由 图2 可知， δ 0.80~3.00对应CO脂肪族长链上—CH—、—CH 2 —和—CH 3 的质子信号， δ 5.23~5.49为CO中碳碳双键两侧氢原子的质子信号，CO-CMCS-PU中也存在碳碳双键的化学位移（ δ 5.32~5.37） 。 δ 2.67为CMCS中—NH 2 的化学位移，CO-CMCS-PU中—NH 2 的化学位移为 δ 2.71，CO-CMCS-PU中—NH 2 峰强度变大且化学位移有所偏移，可能是受到碱性中和剂TEA的影响， δ 0.80~3.37区域是CMCS骨架上氢原子的质子信号 ，且由于CO脂肪族长链与CMCS骨架的质子峰重叠，导致CO-CMCS-PU在 δ 0.80~4.25出现多重峰且峰强度变大。综上所述，CO和CMCS都参与了CO-CMCS-PU的合成。
图2 CMCS、CO、CO-CMCS-PU的
2.3 TGA-DTG分析
CO、CMCS、CO-CMCS-PU和CO-CMCS-PU@AVM的TGA和DTG曲线见 图3 。由 图3 a可知，CMCS初始分解阶段在50~232 ℃，主要是CMCS中结晶水和结合水的失去 ，在232~313 ℃的失重率为24.24%，主要归因于碳骨架的分解；CO初始分解温度为265 ℃，归因于酯键断裂，在最大分解阶段265~477 ℃的失重率为98.97%，这是由主碳链完全分解所致。结合 图3 b DTG曲线可知，COCMCS-PU和CO-CMCS-PU@AVM（以CO-CMCSPU@AVM-4为例）可分为3个分解阶段：第一阶段（195~268 ℃）是小分子扩链剂、残余挥发物和CMCS的分解，失重率分别为20.82%和20.78%；第二阶段（268~362 ℃）是氨基甲酸酯键的分解，失重率分别为39.72%和44.96%，此阶段失重峰较明显，这是由于CO-CMCS-PU中氢键和疏水作用遭到破坏引起的交换缔结 ；第三阶段（362~491 ℃）是软段CO长链的分解，失重率分别为24.80%和19.73%。结果表明，由于CO本身具有较高的耐热性 [22-24] ，将其代替传统多元醇合成的CO-CMCS-PU载体具有较好的热稳定性。
图3 CMCS、CO、CO-CMCS-PU和CO-CMCS-PU@AVM的TGA曲线（a）和DTG曲线（b）
2.4 SEM、粒径和Zeta电位分析
CO-CMCS-PU和CO-CMCS-PU@AVM的SEM图见 图4 。由 图4 a可知，未载药的CO-CMCS-PU为规则的球形，这是由于在高速剪切的作用力下，CO-CMCS-PU内部氢键的相互作用和网络结构使得聚合物蜷缩形成球形 。由 图4 b~d可知，载药后CO-CMCS-PU@AVM为椭球形，这是聚氨酯中的疏水长链将AVM包裹所致。 表1 为CO-CMCS-PU和CO-CMCS-PU@AVM的粒径和Zeta电位。由 表1 可知，CO-CMCS-PU的粒径为(4.116±1.64) μm，CO-CMCS-PU@AVM粒径在1~2 μm之间，且随着载药量的增加，CO-CMCS-PU@AVM粒径逐渐减小，这可能是因为AVM的进入使得CO-CMCS-PU微球疏水作用增强，粒子紧缩形成更小的椭球颗粒，因此粒径减小，这与SEM图中载药颗粒粒径大小结果相吻合。随着载药量的增加，Zeta电位的绝对值也相应增大，说明CO-CMCS-PU@AVM在水中的稳定性有所增加。
表1 CO-CMCS-PU@AVM和CO-CMCS-PU的粒径和Zeta电位
图4 CO-CMCS-PU（a）、CO-CMCS-PU@AVM-3（b）、CO-CMCS-PU@AVM-4（c）和CO-CMCS-PU@AVM-5（d）的SEM图
2.5 叶面接触角和滞留量性能分析
润湿性是评判农药药效的指标之一。通过不同样品分散液或溶液在黄瓜叶片上的接触角和叶面滞留量来表征农药的润湿性。AVM分散液和COCMCS-PU@AVM溶液在黄瓜叶面上的接触角和滞留量见 图5 。由 图5 a可知，与对照组AVM分散液相比，相应质量浓度的CO-CMCS-PU@AVM在黄瓜叶面上的接触角分别降低了21.16%、23.97%、21.49%，均降低了21%以上，其中CO-CMCS-PU@AVM-4的接触角最小，为59.37°±0.58°，明显小于AVM分散液。可见，CO-CMCS-PU@AVM样品溶液的润湿性优于AVM分散液，这是因为CO-CMCS-PU的加入降低了溶液的表面张力，利于溶液在叶面上的铺展，有效提高了AVM在叶面的润湿性。
图5 AVM分散液和CO-CMCS-PU@AVM溶液在黄瓜叶面上的接触角（a）和滞留量（b）
以滞留量考察农药在黄瓜叶片表面的黏附性能，结果见 图5 b。由 图5 b可知，与对照的AVM分散液相比，相应质量浓度的CO-CMCS-PU@AVM在黄瓜叶面上的滞留量分别增加了46.73%、54.03%、40.61%，均增加了40%以上，这说明CO-CMCS-PU@AVM具有良好的黏附性能。这是因为CO-CMCS-PU载体中的—NH 2 、—COO—基团与黄瓜叶面上的—OH、—COOH、—CHO基团通过氢键和静电作用，增加了液滴与叶面之间的黏附力 ，由于CMCS含有的亲水基团可以降低液滴在叶面上的表面张力 ，减小接触角，增加叶面滞留量。当AVM的负载量较少时，可能会因为CO-CMCS-PU@AVM粒径较大造成农药滚落；当AVM负载量较大时，部分游离的AVM会增加载药样品与叶面的疏水性，不利于CO-CMCS-PU@AVM的铺展。由此可知，样品CO-CMCS-PU@AVM-4载体材料有助于降低接触角，增加叶面滞留量，提高农药在叶片上的润湿性，起到对农药的增效作用。
2.6 抗紫外性能分析
不同质量浓度的AVM分散液、AVM乳油分散液和CO-CMCS-PU@AVM中AVM的抗紫外性能见 图6
图6 不同质量浓度AVM分散液、AVM乳油分散液和CO-CMCS-PU@AVM在紫外照射下AVM的保留率
由 图6 可知，在紫外灯照射2 h后，CO-CMCSPU@AVM-3、CO-CMCS-PU@AVM-4和CO-CMCSPU@AVM-5保留率分别为43.75%±0.52%、46.55%±0.37%和48.39%±0.20%，均提高到43%以上。与相同质量浓度的AVM分散液和AVM乳油分散液相比，分解速率明显降低。AVM分散液的半衰期在36~40 min，AVM乳油分散液的半衰期在46~49 min，CO-CMCS- PU@AVM-3、CO-CMCS-PU@AVM-4、CO-CMCS- PU@AVM-5的半衰期分别为77.75、91.10、92.47 min。结果表明，AVM直接暴露在光照条件下易光解，添加各种表面活性剂的AVM乳油虽然对AVM具有一定的保护作用，但是效果并不明显，利用改性后的CO-CMCS-PU包覆AVM后，药物的半衰期明显延长。因此，CMCS改性后的蓖麻油基聚氨酯对紫外线具有一定的屏蔽作用，这是由CMCS中的氨基和羟基等发色基团的吸收作用所致，这与GAO等 合成的壳聚糖基聚氨酯得出的结论一致。抗光解性能的提高减弱了AVM在紫外光光照下的分解，从而延长了CO-CMCS-PU@AVM微球的使用寿命。
2.7 包封率和缓释性能
不同药量CO-CMCS-PU@AVM的包封率见 表2 。由 表2 可知，CO-CMCS-PU对AVM的包封率均高于82%，具有较好的包封效果，这是由于载体材料中CO的疏水长链对疏水性的AVM起到较好的束缚作用。CO-CMCS-PU@AVM-3的包封率达92.40%±0.33%，而CO-CMCS-PU@AVM-4的包封率为82.31%±0.18%，可知包封率与药量之间无正相关关系。原因是AVM与CO-CMCS-PU之间是通过疏水作用结合，CO-CMCS-PU@AVM-3药量较低，包封效果最佳；与CO-CMCS-PU@AVM-4相比，COCMCS-PU@AVM-5的药量过大，定量载体中的疏水基团并不能将药物全部包覆，导致部分AVM暴露在载体表面发生聚集现象，致使包封率增大。
表2 CO-CMCS-PU@AVM的包封率
药物释放的影响因素主要有药物及载体自身的化学性质、药物与载体之间的相互作用以及外界释放介质的影响 。包封AVM后的载药微球越稳定，越有利于AVM的持续释放。在25 ℃、pH=7、乙醇水溶液（体积分数40%）条件下，负载不同药量CO-CMCS-PU@AVM的累积释放量见 图7
图7 CO-CMCS-PU@AVM中AVM释放曲线
由 图7 可知，在释放初期的前50 h，3种载药体系的释放过程为突释过程，主要是未封装的AVM释放。持续释放200 h后，AVM的释放呈现稳定趋势，这是包覆在微球内部的AVM受到缓冲液的影响而缓慢溶出。释放270 h后，CO-CMCS-PU@AVM-3、CO-CMCS-PU@AVM-4和CO-CMCS-PU@AVM-5的累积释放量分别为72.39%±0.71%、80.48%±0.44%、53.94%±1.26%。包封率与释放量之间存在差异是因为载体与药量的比例对药物释放速率有影响，包封率较低时，AVM由于浓度差进行扩散，累积释放量较高；而添加药量过高时，未被包覆的AVM由于范德华力容易聚集，CO-CMCS-PU@AVM与AVM形成的氢键作用增强，阻碍了药物释放，因此降低了AVM的释放速率 。
2.8 pH响应性能及释放机理分析
图8 为CO-CMCS-PU@AVM-4在不同pH下的AVM释放曲线。将CO-CMCS-PU@AVM-4样品放在25 ℃，pH分别为3.0、5.0、7.0和9.0的缓冲液下振荡155 h，得到AVM的累积释放量分别为83.84%±0.52%、72.58%±0.47%、69.64%±0.06%、55.88%±1.27%。可见pH越高，AVM的释放速率越慢，AVM在酸性条件比在碱性条件下释放速率更快，原因是酸性条件下氨基会转换成NH 3 + ，羧酸盐基团质子化使得CO-CMCS-PU微球表面电荷发生变化，静电相互作用减弱，疏水作用增强，聚合物长链部分松散促使AVM释放 [30-31] 。
图8 CO-CMCS-PU@AVM-4在不同pH下AVM释放曲线
为进一步验证CO-CMCS-PU@AVM的pH敏感释药机理，使用Zero-order、First-order、Higuchi、Korsmeyer Peppas和Hixson Crowell模型 [32-33] 对CO-CMCS-PU@AVM-4中AVM的释放曲线进行拟合，结果见 表3 。由 表3 可以看出，在不同pH缓冲液下，CO-CMCS-PU@AVM-4释放曲线与First-order和Korsmeyer Peppas模型的拟合度较高（0.94< R 2 <0.99），释放指数 b <0.5，结合Fickian第一定律可知 ，药物释放机制为Fickian扩散，AVM主要以扩散的方式释放。pH响应释放可根据不同pH的缓冲液达到精准释放，例如：植物体内的弱酸性组织、土壤的酸碱性以及昆虫的碱性胃液 等，实现防止病虫害，CO-CMCS-PU@AVM在酸性条件下具有良好的响应性，因此可以有效地调控农药释放速率和释放周期。
表3 不同pH下CO-CMCS-PU@AVM-4中AVM释放曲线拟合结果
3 结论
（1）利用分子自组装法将CO-CMCS-PU负载AVM制备了具有pH响应、叶面亲和性的COCMCS-PU@AVM载药微球。通过FTIR、 1 HNMR和TGA-DTG分析，表明CO与CMCS参与合成了CO-CMCS-PU，且制得的载体材料具有良好的热稳定性。
（2）CO-CMCS-PU负载AVM后，CO-CMCSPU@AVM-4与黄瓜叶片的接触角下降至59.37º±0.58º，叶面滞留量相对于AVM分散液提升了54.03%，可有效屏蔽紫外光对AVM的降解，延长半衰期，提高载药体系中AVM的保留率。该缓释微球的药物释放曲线较符合First-order模型，受Fickian扩散控制，释放具有pH响应，能通过调节pH调控药物的释放，当pH=3时释放速率最快。
综上所述，本研究使用简单、低成本且高效的合成方法开发了一种pH响应缓释农药聚氨酯微球载体，该特殊的农药输送体系在现代农业中可能具有广阔的应用前景。
