農(nóng)藥微膠囊化是減少環(huán)境污染、防止有效成分受到外界因素干擾，提高藥效的一種有效方法。

目前，常見的有關(guān)農(nóng)藥微膠囊的制備以界面聚合法、原位聚合法、凝聚法和溶劑揮發(fā)法為主，其中界面聚合法最為常見。

界面聚合法通常使用機(jī)械攪拌釜式反應(yīng)器，其具有一定的局限性。由于工藝放大效應(yīng)和反應(yīng)的不均勻性，顆粒尺寸大小分布難以精確調(diào)整，導(dǎo)致批次之間的重復(fù)性差，產(chǎn)品的穩(wěn)定性低，緩釋行為的可控性低。

連續(xù)流技術(shù)可以利用流動(dòng)液體的剪切力將另一種流動(dòng)的不相容液體分散成微小液滴，隨后這些液滴在微通道中凝固形成顆粒。

微通道反應(yīng)器具有以下優(yōu)點(diǎn)，非常適合微膠囊的制備。

• 高效傳質(zhì)和傳熱，有利于物料/顆粒的均勻分散和穩(wěn)定性；

• 通道尺寸小，精確控制反應(yīng)參數(shù)從而實(shí)現(xiàn)對(duì)膠囊尺寸、孔隙率、表面形態(tài)等的控制，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)其殼厚及藥效緩釋行為；

• 操作簡單擴(kuò)展性大、清洗方便；

• 康寧AFR無放大效應(yīng)，可以滿足工業(yè)化生產(chǎn)要求；

• 有利于提高實(shí)驗(yàn)室到工業(yè)化生產(chǎn)過程的效率和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性。

12月6日南京林業(yè)大學(xué)的顧曉利教授課題組發(fā)表在ACS期刊上的“基于微通道技術(shù)，采用4,4-亞甲基二苯二異氰酸酯(MDI)和乙二胺(EDA)界面聚合法制備了二甲戊樂靈微膠囊"，相信可以為讀者帶來一定的啟發(fā)。

作者研究結(jié)果表明，在康寧AFR“心型"微通道反應(yīng)器中制備的二甲戊樂靈微膠囊表面光滑、單分散性好、包封率高（96.7%），并具有良好的熱穩(wěn)定性。

圖1. 二甲戊樂靈微膠囊的形成機(jī)理

當(dāng)分散相流體（將100g二甲戊樂靈加熱至60°C以*熔化，并與5g二苯基甲烷-4,4'-二異氰酸酯(MDI)均勻混合）與微通道I中的連續(xù)相流體（90°C下，將5g聚乙烯醇（PVA）和5g表面活性劑SP-27001（苯乙烯馬來酸酐共聚物的酯化合物））溶解在90g的去離子水中）接觸時(shí)，分散相在剪切和擠壓力的作用下迅速分散成微小的液滴。

同時(shí)，在表面活性劑的乳化作用下，得到了由二甲戊樂靈和MDI連續(xù)相組成的穩(wěn)定乳化液滴。

2. 微反應(yīng)II中聚脲殼的形成

在進(jìn)入微通道II后，液滴內(nèi)的MDI和水溶液中的乙二胺（EDA）在液滴界面上進(jìn)行界面聚合反應(yīng)，在二甲戊樂靈核周圍固化形成均勻的聚脲殼。

圖2. 聚脲殼形成的反應(yīng)方程

聚脲殼形成的反應(yīng)方程如上圖所示。聚脲的合成是基于MDI中異氰酸基和EDA中氨基。當(dāng)水包油(O/W)乳液與EDA水溶液接觸時(shí)，分散相的MDI單體向油?水界面擴(kuò)散，與EDA單體在很短的時(shí)間內(nèi)反應(yīng)形成聚脲。

生成的聚脲在表面沉淀，逐漸形成包裹液滴的球形薄膜。隨著聚合過程的進(jìn)行，分子鏈的長度增加，積累了更多的聚脲，增加了膜層的厚度，最終成為完整的聚脲殼。

3. 交聯(lián)反應(yīng)形成微膠囊

此外，聚脲分子之間可以同時(shí)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，這使聚脲殼更加緊湊和完整。

圖3. 微膠囊形成過程機(jī)理簡圖

• 本研究中由于MDI和EDA的高反應(yīng)性，即使在液滴*形成之前，殼體也可能立即生成，會(huì)導(dǎo)致微通道堵塞。為了克服這個(gè)問題，含有MDI的分散相和連續(xù)相通過兩個(gè)柱塞泵注入微通道I，EDA水溶液通過另一個(gè)柱塞泵注入微通道II；

• 連續(xù)相（Qc）、分散相（Qd）和EDA水溶液（Qs）的流速分別優(yōu)化為5、5和0.5 mL/min。微通道反應(yīng)器的溫度保持在65°C，流體在微通道中的停留時(shí)間為30分鐘；

• 外殼生長完成后，經(jīng)過洗滌和干燥，最終獲得的二甲戊靈微膠囊產(chǎn)品為水懸浮液形式；

• 由于形成的乳液可以在較寬的工藝參數(shù)范圍內(nèi)保持穩(wěn)定，因此對(duì)連續(xù)相和EDA水溶液的流速進(jìn)行微調(diào)，以制備具有不同尺寸和形態(tài)的微膠囊；

• 作者預(yù)測，由于避免了使用有毒的有機(jī)溶劑，二甲戊樂靈微膠囊更加環(huán)保，作為一種創(chuàng)新的控釋制劑，且對(duì)寬葉雜草的抑制效果更佳，具有巨大的市場潛力，可以取代現(xiàn)有市場上二甲戊樂靈EC在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用。