阿维菌素缓控释载药体系的构建及应用研究进展

陈慧萍, 曹立冬*,, 赵鹏跃, 曹 冲,李凤敏, 徐 博, 黄啟良*,

(1. 中国农业科学院 植物保护研究所，北京 100193；2. 河南好年景生物发展有限公司，郑州 450000)

农药作为重要的农业投入品，为保障我国粮食安全做出了巨大贡献，在可预见的未来，农药仍将是控制有害生物为害最有效的手段。但由于农药剂型、环境条件、使用方法、施药器械等的限制及影响，导致农药利用率不高，进而带来生产成本增加、农产品残留超标、作物药害和环境污染等诸多问题[1]。为促进生产方式的转变和实现农业可持续发展，我国提出了农药减施增效的战略需求。在现有的条件下，提高农药利用率是实现农药减施增效的关键。在实际生产应用过程中发现，农药在靶标作物叶面的对靶沉积效率不高，农药的释放与有害生物的防控剂量需求存在的“时间差、位置差、剂量差”是农药利用率低的关键因素[2]。因此，利用先进的功能材料和制备工艺，改善农药制剂的性能，增加对靶沉积率，调控农药释放，成为当今农药剂型研究的前沿和热点，也将推动缓控释农药新制剂的性能提升和升级换代。从生物体中分离出的具有一定化学结构的生物农药，对环境安全，在环境中易代谢，对非靶标生物相对安全，对解决农药过量使用带来的环境污染问题有很大的意义[3]。然而大多数生物农药稳定性较差，见光易分解，需要借助于适宜的剂型才能发挥其功效。控制释放技术与生物农药的结合不仅可以调控有效成分的精准释放，还可以提高其在环境中的稳定性和利用效率。

阿维菌素 (avermectin，简称AVM) (图式1)是一种广谱杀虫、杀螨、抗寄生虫的生物农药，是土壤链霉菌Streptomyces avermitilis MA-4 680(NRRL8165) 的天然发酵产物，是一组由8 个结构相似的同系物构成的十六元大环内酯混合物，8 个同系物的区别在于C5和C26位上不同取代基以及C22和C23之间单双键的差异，由A、B；1、2 和 a、b 组合分别表示为 A1a、A1b、A2a、A2b、B1a、B1b、B2a、B2b[4-5]。其中，阿维菌素 (B1a 和B1b) 自1981 年被美国Merck 公司实现产业化后，已广泛应用于农业、畜牧业和卫生杀虫等方面[6]，但其在紫外光和微生物的作用下会分解，导致杀虫活性大大降低[7]。此外，其在水中的溶解度较低(7.8 μg/mL)，为增强疏水性农药组分的分散性，在实际应用时需要添加大量的有机溶剂和分散剂，因而会带来食品安全和生态环境风险[8]。

阿维菌素作为目前应用最广泛的生物农药之一，制备成合适的剂型才能更好地发挥其药效。目前已经有微乳剂、可湿性粉剂、乳油、水乳剂、颗粒剂、悬浮剂、微囊悬浮剂和超低容量液剂等剂型进行登记[9]。缓控释体系不仅可以按照一定的需求以可控的方式释放药物活性分子，同时还可以对其载体表面进行修饰，提高对靶沉积率，既可以减少用药次数，又可以提高利用率。缓控释体系依赖于功能化的载体材料，将农药活性分子封装于材料中，也是包裹疏水性农药、减缓农药降解、控制农药释放的理想方法。选择合适的载体材料，优化制备工艺，既可以解决阿维菌素的稳定性问题，又可以提高其应用性能，从而达到提高农药利用率的效果。目前阿维菌素不同缓控释载药体系的构建及应用主要集中在学术研究层面，产业化层面已经开始有微囊悬浮剂实现了登记、生产和应用[9]。农药剂型研究者在进行不同缓控释载药体系构建时，经常选用阿维菌素作为模式药物，考察功能材料和制备工艺对提高有效成分稳定性和调控释放的影响。本文综述了不同类型的载体材料负载阿维菌素及缓释性能、光稳定性和其他性能的研究进展，以便更好地了解各种功能材料和制备工艺在农药缓控释制剂制备中的应用性能及产业化前景。

1 无机高分子材料

1.1 二氧化硅

利用不同的模板和后处理方法可以制备不同粒径和结构的二氧化硅 (SiO2)，如空心多孔纳米二氧化硅 (PHSNs)、介孔纳米二氧化硅 (MSNs)、空心介孔纳米二氧化硅 (HMSNs)、具有多空心核的介孔二氧化硅微球 (MSMMCs) 和多孔纳米二氧化硅 (PSNs) 等，均可以进行阿维菌素的负载和控制释放。

PHSNs 是一种对环境友好的多孔无机惰性纳米材料，不与活性物质反应，具有可调控的纳米孔道和颗粒大小, 可作为活性物质的“微型控释载体”[10]。这类材料的空心部分可容纳大量的客体分子，可以产生一些奇特的基于微观“包裹”效应的性质。陈建峰团队以无机碳酸钙 (CaCO3) 为模板、硅酸钠 (Na2SiO3) 为硅源，通过溶胶-凝胶法制备了PHSNs，并分别采用蒸发溶剂法、反溶剂法和超临界流体技术进行阿维菌素负载。结果表明：用超临界流体负载法制备的阿维菌素纳米控释剂 (AVM-PHSNs) 载药量最大，缓释效果最好；反溶剂法和蒸发溶剂法工艺流程简单、能耗小，在最优的操作条件下也能获得较满意的载药量[11]。在二氧化碳超临界流体负载工艺中，Li 等系统研究了吸附时间、吸附压力、吸附温度和共溶剂体积对阿维菌素吸附率的影响，最大吸附率可达到62%，且制备的AVM-PHSNs 在3 000 min 内缓慢释放，而对照组阿维菌素-固体SiO2在短时间内完全快速释放，说明空心多孔结构不仅可以提高药物的载药量，还可以调控药物的释放速率[12]。改变传统的单一CaCO3无机模板，采用无机-有机双模板法，即以纳米碳酸钙作为无机模板，表面活性剂吸附在其表面作为有机模板，制备出PHSNs，平均粒径约100 nm，壁厚大约15 nm, 孔径约4.5 nm，对阿维菌素的载药量可达62.5%；AVMPHSNs 不仅可以降低阿维菌素的紫外光降解，还具有良好的缓释效果[13]。Li 等通过调整Na2SiO3•9H2O/CaCO3比例制备不同壳层厚度的PHSNs 并研究其对阿维菌素载药和释放的影响。结果表明，随着壳层厚度增加，载药量下降，但释放时间更长，抗紫外功能更强[14]。除了壳层厚度的影响，随着紫外光强度、pH 值和温度的增加，PHSNs抗紫外性能逐渐降低[15-16]。

MSNs 和HMSNs 具有比表面大、孔径可调且孔道均匀等优点，在载药和药物缓控释领域应用广泛。李宣民等[17]以正硅酸乙酯 (TEOS) 为硅源，氨水为催化剂制备了球形MSNs 和HMSNs，平均粒径500 nm；采用溶剂蒸发法和超声浸渍法进行阿维菌素负载，载药量分别为48.89%和52.58%，HMSNs 凭借其独特的中空结构，相较于MSNs 具有更好的药物缓释效果。MSNs 表面大量的羟基赋予其良好的修饰性和可控性，各种各样的功能性基团作为门控开关被修饰到MSNs 表面，进而发展了许多刺激响应性可控药物释放载药体系[18]。根据有害生物的危害特征和生理生化特性控制有效成分的释放速率，对于提高农药利用率具有十分重要的意义。Kaziem 等[19]以α-环糊精为门控制备了阿维菌素/空心介孔纳米二氧化硅载药体系(AVM-HMSNs)，具有显著的紫外屏蔽效应，可以提高阿维菌素的光稳定性。该剂型还具有较好的酶响应释放特性，α-淀粉酶可以促进阿维菌素的释放。小菜蛾幼虫取食后，α-环糊精被消化道中的α-淀粉酶降解，药物被快速释出，与目前应用的阿维菌素商品化制剂相比，对小菜蛾生物活性高、持效期长，可以减少农药用量50%～70%。植食性鳞翅目害虫幼虫的肠道pH 偏碱性，pH 值在8.5～10 之间，可以作为农药控制释放响应信号。Gao 等[20]将甲基丙烯酸缩水甘油酯 (GMA) 和丙烯酸 (AA) 通过种子沉淀聚合修饰到HMSNs 表面，设计出一种pH 响应性有机-无机杂化纳米材料(HMSNs@P (GMA-AA)) (图1)，并进行阿维菌素负载，具有较高的载药量 (33%)。该载药体系不仅在水稻叶片上具有高的黏附性和润湿性，而且可显著提高阿维菌素的光稳定性。碱性条件下高的释放速率满足具有碱性幼虫中肠植食性鳞翅目害虫的防控要求。Shen 等[21]以聚多巴胺 (PDA) 和铜、锌、铁金属离子进行MSNs 界面修饰和阿维菌素负载 (图2)。金属离子的引入可以发挥药物和载体之间的桥梁作用，除锌离子外，铜和铁修饰的MSNs-PDA 载药量和抗紫外能力均显著提高。由于金属配位键的存在，金属离子的修饰减少了对pH 的敏感性，在180 h 后，3 种不同pH 值累积释放率都不超过30%，累积释放时间都延长。

不同的工艺条件对于阿维菌素的控制释放有很大的不同。Zhang 等[22]利用O1/W/O2双乳化法制备了具有多空心核的介孔二氧化硅微球 (MSMMCs)并进行阿维菌素负载。经过高温老化的微球载药量高于无老化微球，无老化微球阿维菌素在200 min内被释放，而老化后的微球在前120 min 内累积释放率为46%，在1 800 min 内缓慢释放达到65%。林春梅等[23]以市售纳米SiO2为原料，采用硅烷偶联剂KH-570 对其进行表面疏水改性，得到分散性、亲油性更好的纳米SiO2，在乙醇中对阿维菌素的吸附率从13.98%提高到31.36%，并对阿维菌素具有较好的缓释效果。Wang 等[24]利用NaOH对纳米SiO2进行蚀刻，制备多孔纳米二氧化硅(PSNs)，随着蚀刻时间的延长，PSNs 的孔隙率增加，比表面积也从11.31 m2/g 增加到318.62 m2/g，对阿维菌素的载药量也随着增加。相比纳米SiO2，PSNs 可提高阿维菌素的光稳定性和缓释效果。

1.2 层状双金属氢氧化物

层状双金属氢氧化物 (LDHs) 是一类具有层状结构的双金属氢氧化物，又称阴离子黏土，其层间具有可交换的阴离子，结构类似于矿物材料水镁石 (Mg (OH)2)[25]。LDHs 具有层间阴离子的可交换性和层间空间的可调性，因此，可以将药物分子插入层间形成药物-LDHs 纳米杂化物；药物与层板间存在的静电作用、氢键作用以及空间位阻效应等可实现药物的控制释放。LDHs 具有阴离子交换能力，可将有机阴离子引入到层间制备有机层状双金属氢氧化物，改变其表面性质，有利于疏水性药物的负载。侯万国团队[26]将十二烷基硫酸钠 (SDS) 插入LDHs 层间制备SDS-LDHs(SL) 纳米复合物，SDS 在LDHs 层间形成疏水区；然后将SDS-LDHs 分散到阿维菌素的乙醇溶液中，采用二次组装蒸发溶剂促进插层法 (evaporating solvent enhanced intercalation method) 制备 AVMSDS-LDHs (ASL) 纳米复合物，具有良好的缓释效果，电解质的存在、低pH 值和温度升高均可增大阿维菌素的释放速率。该研究团队进一步利用SDS对ASL 纳米杂化物进行改性，将疏水性表面活性剂单层结构转化为亲水性双层结构，形成了水分散纳米复合材料 (ASLS) (图3)，悬浮率高达97.6%[27]。在pH 7.8 和20 ℃条件下，0.5 d 之前快速释放，之后缓慢释放，14 d 达到了85.6%，这是因为嵌入到SDS 双层膜外表面或插入到层状结构内的AVM 通过表面扩散立即释放到溶剂中，而内部的AVM 需要先扩散到LDHs 的表面或边缘，扩散路径越长，扩散阻力越大，AVM 释放时间越持久。在相同条件下，80%的AVM 从ASL 纳米复合物中释放时间为152 h，而ASLS 纳米复合物的释放时间为276 h，这是因为ASLS 表面形成SDS双层膜导致扩散阻力增大。以上结果表明，层状双金属氢氧化物是一种具有产业化前景的农药控制释放载体。

1.3 硅藻土

硅藻土具有相对密度小、微孔多、孔隙率大和吸附能力强的特性，在农药中常用于吸附载体。李嘉诚等[28]以 (醋酸乙烯-乙烯-聚乙烯醇) 共混聚合物和矿质硅藻土复合材料为载体材料，采用转动包衣法制备了阿维菌素缓控释颗粒剂，并研究了阿维菌素的体外释放特性和对胡椒根结线虫田间防治效果。结果表明，阿维菌素缓控释颗粒释药机理初步确定为Super CaseⅡ传递机理，药物控释时间达150 h 以上，具有缓释效果，同时对根结线虫具有较好的防治效果。

1.4 活性炭

活性炭 (activated carbon，AC) 具有发达的孔结构、大的比表面积和良好的吸附性，被广泛应用于净化领域，近来也被作为农药载体，控制活性成分的释放。Sun 等[29]制备了表面活性剂SDS修饰的介孔活性炭 (SDS-MAC)，用于吸附阿维菌素，其吸附符合Langmuir 等温吸附模型。对比72 h 几乎释放完全的原药，负载于SDS-MAC 中的阿维菌素释放还不到20%，说明SDS 修饰的活性炭具有控制药物释放的性能。72 h 紫外光照射后，载药体系和原药光解率分别为51.4%和85.3%，表明界面修饰的活性炭载体可以提高阿维菌素的光稳定性。

1.5 二氧化锆

空心多孔二氧化锆 (ZrO2) 是一种惰性材料，有良好的生物相容性，同时可有效地控制颗粒大小及孔径尺寸，可作为活性物质的“微型控释载体”。张艳伟等[30]利用反溶剂法将阿维菌素包裹于空心多孔纳米ZrO2载体 (PHZN) 中形成纳米缓释剂 (AVM-PHZN)，载药量高达65.5%，在30%乙醇溶液条件下，AVM-PHZN 释放时间可长达72 h以上，具有较好的缓释效果。

1.6 氮化硼

Hao 等[31]利用3-巯丙基三甲氧基硅烷 (MPTMS)和聚乙二醇二丙烯酸酯 (PEG) 通过缩合反应和迈克尔加成对氮化硼纳米片 (BNNP) 进行修饰，制备氮化硼界面修饰纳米载体 (BNNP/PEG/MPTMS)。由于BNNP/PEG/MPTMS 的层状结构及载体与阿维菌素之间的静电作用、疏水相互作用、π-π 堆积和纳米限域效应，载药量可达到18.19%。PEG 修饰层的存在可提高载药纳米颗粒在水中的分散性，并赋予阿维菌素pH 敏感的释放特征。BNNP/PEG/MPTMS 纳米载体还可以提高阿维菌素在黄瓜叶片上的黏附性能和光稳定性。

1.7 炭气凝胶

炭气凝胶 (carbon aerogel) 是一种球状纳米粒子相互连结而成的多孔材料，孔隙率高达80%～98%，其连续的三维网络结构可作为活性物质的控释载体。刘宁等[32]采用炭气凝胶作为载体，利用溶剂蒸发法和反溶剂法进行阿维菌素负载，工艺流程简单，能耗小，载药量最高可达24.24%，且具有较好的控释效果。

2 天然高分子材料

2.1 碳水化合物

2.1.1 海藻酸钠 海藻酸钠是从褐藻类的海带或马尾藻中提取碘和甘露醇之后的多糖副产物，是天然的聚阴离子化合物，与天然聚阳离子化合物壳聚糖静电结合，能够赋予复合物多种功能，改善海藻酸盐在碱性条件下稳定性，防止其降解[33]。王召等[34]以海藻酸钠与壳聚糖为复合载体，采用复凝聚法制备了不同粒径的阿维菌素B2海藻酸钠-壳聚糖包埋颗粒剂。在优选配方下，所制备的包埋颗粒剂的载药量为22.38% ± 0.25%，包埋率为95.26% ± 0.61%。采用土壤包埋法研究其模拟释放性能，结果表明：包埋颗粒剂在土壤中突释明显，可满足虫害防控速效性的要求；小粒径释放速率快，大粒径释放速率慢，不同粒径包埋颗粒剂在农业应用，使之既具有一定的速效性，也有良好的持效性。Guan 等[35]以海藻酸钠 (SA) 和壳聚糖 (CS) 为聚电解质材料，在阿维菌素晶体表面通过层层自组装制备了AVM-(CS/SA)n(n 代表自组装的层数) 纳米微囊，载药量为46.15% ±0.96%，包封率为65.57% ± 0.96% (n = 5)。阿维菌素的释放速率与自组装的层数有关，层数越多，释放速率越慢。

2.1.2 壳聚糖 壳聚糖是 β-(1,4)-聚-2-氨基-D-吡喃葡萄糖，属于线性高分子化合物，也是迄今为止发现的唯一的天然碱性多糖，分子中含有大量的糖苷键、羟基和氨基，具有来源广泛、生物相容性好、易降解、价格低廉等优点，作为缓控释材料具有独特的优势，在医学领域已被广泛作为药物载体。同时，壳聚糖在农业方面被证明具有刺激植物生长、抗菌和植物免疫诱抗作用，因此壳聚糖及其衍生物作为农药载体具有良好的应用前景[36]。壳聚糖仅溶于稀酸，不溶于水和大多数有机溶剂，化学修饰可以提高其水中溶解度，羧甲基壳聚糖是一种水溶性壳聚糖衍生物。Li等[37]以二环己基碳二亚胺为脱水缩合剂，4-甲基氨基吡啶为催化剂，通过酯化反应制备了阿维菌素接枝-N,O-羧甲基壳聚糖共轭化合物，可显著提高阿维菌素的光稳定性，在300 min 内光降解残留率为11.22%，而原药仅为0.2%。杀虫活性测定结果表明，对于夜蛾，阿维菌素共轭化合物浓度为100 mg/L 时杀虫效果与原药相当。对于黑豆蚜虫和褐飞虱，浓度为500 mg/L 时致死率为100%，当浓度为4 mg/L 时杀虫活力分别为30%和70%。

He 等[38]以正硅酸乙酯 (TEOS) 为硅源，通过乳液聚合法制备了单壳层阿维菌素SiO2微球；以戊二醛为交联剂进行SiO2界面壳聚糖修饰，成功制备了SiO2-戊二醛-壳聚糖双壳层阿维菌素微球，载药量达到40%，对比单壳层阿维菌素微球，双壳层微球抗光解能力更强，缓释性能更佳。脲醛树脂是由尿素和甲醛聚合而成的高分子材料，具有制备条件温和、原料价格便宜、耐磨性好等优点，但降解性差的缺点限制其在缓控释农药制剂中的应用。用壳聚糖 (CS) 改性脲醛树脂(UF)，通过改变CS 的含量可以调控复合材料的降解性能。叶鹏飞等[39]采用原位聚合法，以CS 改性的UF 为壳材，以阿维菌素为芯材，制备了含有CS 壳层的UF 微胶囊。结果表明，在预聚和缩聚阶段分阶段加入甲醛，可以改变CS/UF 的交联过程，提高CS 在微胶囊复合壳层中的含量，提高阿维菌素的包封率和缓释效率。马丽杰等[40]以CS 和木质素磺酸钠为壳材，以阿维菌素为芯材，采用复凝聚法制备了阿维菌素微胶囊。利用L16(45)正交试验对微胶囊的制备参数进行了筛选。在优选配方下，所得微胶囊的载药量和包封率分别为9.6% 和82%。体外释放动力学实验结果表明，CS/木质素磺酸钠微胶囊对阿维菌素具有较好的缓释效果。

阿维菌素作为一种广谱的生物农药，不仅对蚜虫、飞虱有杀虫活性，对于线虫也具有良好的防治效果。Liang 等[41]通过静电自组装制备了阿维菌素-壳聚糖/聚 γ-谷氨酸 (AVM-CS/γ-PGA) 纳米颗粒 (图4)，载药量达到30.5%，可降低阿维菌素光解损失25.9%。阿维菌素从AVM-CS/γ-PGA 纳米颗粒中的释放具有明显的pH 敏感性，在碱性介质中的释放速率较快。AVM-CS/γ-PGA 纳米颗粒具有优异的松材线虫杀虫活性，用有效成分浓度为1 mg/L 的 AVM-CS/γ-PGA 进行处理，松材线虫24 h 死亡率为98.6%，而相同浓度的阿维菌素原药只有69.9%，主要是因为纳米颗粒在水环境中具有更好的分散性能。为进一步研究杀虫机理，通过纳米颗粒荧光标记进行传输行为研究。线虫经 FITC 标记的 CS/γ-PGA 进行处理，12 h 后可以清晰地在线虫的肠道、头和咽中看到荧光，表明纳米颗粒经摄食途径从肠道进入线虫体内。

Zhao 等[42]利用烯丙基缩水甘油醚 (AGE) 与羧甲基壳聚糖 (CMCS) 反应，生成烯烃双键修饰的壳聚糖衍生物 (CMCS-AGE)，与三硅氧烷 (TSS)表面活性剂进行自由基聚合反应制备两亲性的共聚物 (CMCS-AGE-TSS)，通过自组装进行阿维菌素负载制备纳米载药颗粒 (AVM@CMCS-AGETSS)，粒径大小210 nm，包封率61%。随着TSS含量的提高，载药颗粒液滴在黄瓜叶片上的接触角逐渐降低，可从CMCS 液滴的73.62°降低到49.32°，液滴在叶片的持留能力也显著提高。AVM@CMCS-AGE-TSS 还可以提高阿维菌素的抗紫外光解性能，有效成分的释放具有明显的pH 敏感性。2.1.3 环糊精 环糊精 (cyclodextrins, CD) 及其衍生物具有“外亲水、内疏水”的特殊空腔结构，可以包合多种客体分子并降低其光解，调控其释放行为。姜官鑫等[43]采用共沉淀法制备了阿维菌素/β-环糊精缓释纳米颗粒，并研究了投料比、搅拌温度和搅拌时间对粒径和包封率的影响。试验表明粒径范围为50～120 nm，最大包封率为65.82%，与原药相比，载药体系具有明显的缓释性能和良好的抗紫外性能。

2.1.4 淀粉 淀粉是一种价格低廉、环境友好的天然高分子材料，但是天然淀粉在水中溶解度小、耐水性差，因此需要采用物理或化学方法修饰提高其性能[44]。Li 等[45]采用预混膜乳液法制备了阿维菌素-醋酸淀粉微囊。研究了不同的有机溶剂、淀粉含量、压力、PVA 含量和水相体积等因素对微囊形貌、尺寸、颗粒跨度及载药量的影响。结果表明，颗粒范围为0.7～4.8 μm，载药量为16%～47%，但不同孔径、不同载药量的阿维菌素微囊都有很小的颗粒跨度 (PDI ＜ 0.1)。释放动力学结果表明，中空结构、小颗粒、高载药量微囊有利于阿维菌素的释放。

2.1.5 纤维素 与纤维素难解离难溶解不同，作为一种重要的纤维素衍生物，醋酸纤维素可以在许多溶剂中溶解。Zhao 等[46]以静电纺丝方法成功地将不同浓度的阿维菌素负载到醋酸纤维上 (图5)。在pH 7.4 的释放介质中，该纤维展示了两个阶段的释放行为，吸附在纤维外表面的阿维菌素在前几个小时快速释放，而内部的阿维菌素释放持续了几百个小时。

羧甲基纤维素 (carboxymethyl cellulose, CMC)是一种水溶性纤维素醚，由天然纤维素和其他物质反应制得的阴离子型高分子化合物，具有良好的生物降解性、生物相容性和乳化性等特征，广泛应用于化妆品、医药、食品和农业等领域[47]。Liu 等[48]用二甲基二烯丙基氯化铵作为阳离子单体，过硫酸钾作为引发剂，通过自由基聚合反应对CMC 进行修饰，制备CMC 接枝共聚物 (CMC-g-PDMDAAC)。通过静电作用制备阿维菌素纳米微囊 (AVM@CMC-g-PDMDAAC)，粒径 200～300 nm，包封率72.06%。对比原药紫外光降解，359 min内阿维菌素纳米微囊残留率从50.0%增加到81.6%。同时，该纳米微囊的释放具有显著的温度、pH 和酶敏感性。Chen 等[49]用不同单体苯乙烯 (St)、甲基丙烯酸甲酯 (MMA) 和丙烯酸丁酯 (BA) 通过自由基聚合反应制备CMC 接枝共聚物，并作为载体用于阿维菌素负载和控制释放。对比St 纳米颗粒，MMA 和 BA 接枝聚合物有更小的颗粒尺寸、更高的载药量和更强的抗紫外能力。释放动力学结果表明，不同单体的释放速率为CMC-g-PBA＞CMC-g-PS＞CMC-g-PMMA，累积释放机理符合Korsmeyer-Peppas 模型，且其防治小菜蛾的杀虫毒力与原药无显著差异。AVM@CMC-g-PMMA通过多巴胺进一步包覆，可提高AVM@CMC-g-PMMA 的黄瓜叶面亲和性[50]。

2.2 蛋白质

2.2.1 玉米醇溶蛋白 玉米醇溶蛋白 (Zein) 源自玉米淀粉生产过程的废弃物，具有来源广泛、抗氧化、低毒和生物相容性好的特征，被美国食品药品管理局 (FDA) 定义为安全蛋白质[51]。另外，玉米醇溶蛋白具有独特的溶解性，在水中不溶，但溶于60%～95%的醇溶液，广泛应用于食品、化妆品、医药和农业领域[52]。Demchak 等[53]采用乳化溶剂法制备了阿维菌素/玉米醇溶蛋白微球，由于玉米醇溶蛋白可作为单线态氧淬灭剂，阿维菌素光稳定性明显增强。周新华团队[54]利用亲水性磷酸化玉米醇溶蛋白 (P-Zein) 作为载体，通过疏水相互作用制备阿维菌素纳米微囊 (AVM@PZein)，可显著提高阿维菌素的光稳定性和在黄瓜叶片上的黏附性。为进一步提高阿维菌素的载药量和靶标叶面沉积率，该团队将CMC-g-PDMDAAC引入到上述体系中，采用静电自组装方法进一步包裹阿维菌素形成AVM@P-Zein/CMC-g-PDMDAAC纳米微囊。对比AVM@P-Zein 微囊，AVM@PZein/CMC-g-PDMDAAC 微囊包封率增加到82.11%，在黄瓜叶片上的附着力提高了20%，紫外光照下阿维菌素残留量提高了10%，在300 h 内阿维菌素累积释放率降低了10%，持续释放时间更长[55]。该团队用双醛羧甲基纤维素 (DCMC) 对Zein 进行改性，制备了一种比Zein 更亲水的共轭物 (Zein-DCMC)，并通过pH 驱动的自组装成功负载阿维菌素，载药纳米颗粒的平均粒径为68 nm[56]。AVM@Zein-DCMC 中阿维菌素释放受pH 影响较大，在中性条件下的释放速率比在酸性或碱性条件下更快。Zein-DCMC 提高了阿维菌素的杀虫活性，包封前后，其致死中浓度从199.89 mg/L 下降至106.41 mg/L。

2.2.2 羽毛角蛋白 羽毛角蛋白 (feather keratin,FK) 来源于大量废弃的家禽羽毛，具有生物相容性好、易降解、无毒等特征，广泛应用于农业、医药和其他领域[57]。蛋白质高温变性会增加亲脂性，有利于脂溶性药物的负载。Lin 等[58]通过静电作用制备羽毛角蛋白-羧甲基纤维素 (CMC) 聚电解质 (FK/CMC)，通过加热使蛋白质变性的方法制备阿维菌素纳米载药颗粒 (FK/CMC@AVM)，粒径386.57 nm。研究表明，提高温度、增加加热时间、降低pH 值和增加阿维菌素含量均可以提高包封率。FK/CMC@AVM 可以提高阿维菌素的光稳定性和半衰期，释放具有pH 敏感性，碱性条件下的释放速率大于酸性条件。玻尿酸 (HA) 是一种天然的“储水池”，可以吸收自身质量1 000 倍的水[59]。为了克服羽毛角蛋白在水中难溶解问题，Lin 等[59]用HA 通过美拉德反应 (Maillard reaction)对羽毛角蛋白进行修饰，提高其亲水性，进行阿维菌素负载制备AVM/FK-HA，粒径473.82 nm，最大包封率81.25%。对比原药，AVM/FK-HA 中的阿维菌素在52 h 内光降解减少20%，具有抗紫外性能。另外FK/HA 比、温度、pH 都会影响阿维菌素的释放。随着HA 含量升高，累积释放降低，这是因为高含量的FK 会导致蛋白质热变性后疏水基团增加，载体材料与药物之间的疏水相互作用力增加，阿维菌素释放减慢；温度升高不仅可以加速分子移动，还可以使FK 空间结构展开，导致阿维菌素释放增加；另外还可以通过调控释放介质pH 是否接近蛋白等电点来控制释放，等电点pH 会导致蛋白空间结构在一定程度上展开或由于电荷减少而聚集，加速阿维菌素的释放，pH 远离等电点则释放速率降低。

2.2.3 分离大豆蛋白 分离大豆蛋白 (isolated soybean protein, ISP) 是一种天然、易生物降解、无毒、对环境友好的植物蛋白质。ISP 加热变性后可以暴露出疏水基，有利于包封疏水性药物，但是加热后的ISP 不稳定，易凝结[60]。Liu 等[61]和Chen 等[62,63]分别用羧甲基纤维素和羧甲基壳聚糖通过共价成键和静电自组装的方法进行ISP 化学改性，通过加热使蛋白质变性的方法制备阿维菌素纳米载药颗粒，不仅克服了ISP 稳定性差的缺点，而且具有抗紫外和pH 敏感释放性能。对比阿维菌素溶液，羧甲基纤维素与ISP 的共轭结构在蔬菜叶面上润湿性更强，接触角从71.64°降低到57.33°，最大液体持留量增加了41.41%，这是因为作为农药载体的羧甲基壳聚糖富含大量羟基，促进了载体与叶片表面极性基团之间氢键的形成，提高载药微粒与叶面的作用力，从而提高农药在靶标叶面上的沉积[62]。

2.2.4 明胶 明胶是一种易生物降解、环境友好、黏性高的高分子材料，来源于动物胶原蛋白水解产物。唐辉等[64]采用乳化缩聚法制备阿维菌素明胶微球，具有缓释特性。按优选工艺制备的阿维菌素微球，粒径在10～200 μm 之间，包封率为68.6%～74.1%。易金娥等[65]以明胶和阿拉伯树胶为载体，采用复凝聚法制备阿维菌素微囊，表现出明显的缓释特征。

2.3 木质素

木质素 (lignin) 是仅次于纤维素的第二大可再生资源，主要来自于制浆和造纸工业中的副产品，具有生物相容性好、低细胞毒性、价格低廉的特征，在药物缓释领域具有广阔的应用前景[66]。Liu 等[67]以木质素衍生物 (烷基链-偶联的木质素磺酸盐基聚合物 (ALS)) 为载体，采用自组装方法制备阿维菌素微囊 (AVM@ALS)，载药量高达57.01%。在温度为27 ℃的释放介质中，阿维菌素乳油和原药分别于20 h 和10 h 后达到释放平衡，累积释放量分别为97.5%和78.6%。而阿维菌素微囊初期突释，之后缓慢释放直到平衡，突释可以满足病虫害防控速效性的要求，缓慢释放则可以满足持效性的要求。ALS 还具有优异的紫外屏蔽作用，可以提高阿维菌素的光稳定性。

Deng 等[68]通过苯胺对碱木质素进行改性制备苯基偶氮碱木质素聚合物 (AL-azo)，向AL-azo 的四氢呋喃溶液中逐滴加入水溶液，可通过自组装形成空心纳米微球 (AL-azo-H)；向AL-azo 和阿维菌素的四氢呋喃混合溶液中逐滴加入水溶液，则可以制备阿维菌素纳米载药微球 (AL-azo-H@AVM)，粒径330 nm (图6)，包封率61.49%。紫外光照48 h后阿维菌素原药和乳油基本完全降解，而72 h 后，AL-azo-H@AVM 中阿维菌素分解率小于41%。为提高碱木质素的亲脂性，Zhou等[69]制备了乙酰化和苯甲酰化碱木质素 (ACAL和BZAL)，并作为壁材进行阿维菌素微球 (AVM-ACAL 和AVM-BZAL)的制备，其最大包封率分别达到90.7%和97.5%。同等条件下AVM-ACAL比AVM-BZAL 释放速率快，主要是因为AVM-BZAL 苯环含量大于AVMACAL，苯环可以增加BZAL 与阿维菌素之间的相互作用力，延缓其释放。同时探讨了碱木质素不同酰化程度对抗紫外性能的影响，结果表明，随着酰化程度的增加，AVM-ACAL 和AVM-BZAL的残留率均逐渐降低，主要是因为酰化程度的增加会降低ACAL 和BZAL 中酚羟基含量，而酚羟基是重要的抗光解官能团。Li 等[70]通过木质素磺酸钠-十六烷基三甲基溴化铵静电自组装的方法进行木质素疏水改性，并制备阿维菌素载药微球，具有良好的缓释效果和抗紫外光解性能。利用同样的原理，Li等[71]用阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠对季铵盐化的碱木质素进行静电自组装修饰，制备阿维菌素载药纳米微球，同样赋予阿维菌素缓释性能和抗紫外光解性能。

Pang 等[72]首先采用反溶剂法制备了粒径在0.3～3 μm 之间的球形木质素微粒，并作为固体乳化剂制备了稳定的O/W Pickering 乳液，通过油相中二苯基亚甲基二异氰酸酯 (MDI) 的乳液界面聚合制备双层阿维菌素微囊 (AVM@LPMC) (图7)，外层是疏松的木质素，内层是紧密的聚脲。微囊中木质素的含量可以控制阿维菌素的释放。含量为0.43%的AVM@LPMC 72 h 的累积释放率为85%，而含量为1.2%的AVM@LPMC 28 h 的累积释放率即为85%，无木质素的微囊 (AVM@PMC)(图7) 72 h 的累积释放率仅为50%，这是因为木质素的结构是疏松多孔的，双层阿维菌素微囊释放时起主要限速作用的是聚脲内层，木质素用量越大，消耗的MDI 越多，聚脲内层越薄，释放速率越快。光降解试验表明，AVM@LPMC 可以显著提高阿维菌素的光稳定性。

周明松等[73]以磺化碱木质素聚氧乙烯醚(SAL-PEG) /聚乙烯亚胺 (PEI) 为壁材，阿维菌素原药为芯材，采用静电自组装法制备了木质素基阿维菌素微胶囊 (AVM-CS)，呈不规则球状，粒径范围1～5 μm，具有良好的缓释效果。Zhou 等[74]通过木质素磺酸钠 (SL) 与4-氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶 (Temp) 反应生成大位阻胺修饰的木质素衍生物 (SL-Temp)，与表面活性剂CTAB 通过静电自组装制备乳化剂，用于阿维菌素乳油的制备。与商品化乳油制剂相比，可显著提高阿维菌素的光稳定性和缓释性能。周斌等[75]以木质素磺酸钠和壳聚糖为壁材通过层层自组装方式制备了阿维菌素微囊，具有良好的控制释放性能。随着组装次数 (8、16、32) 的增加，囊壁厚度逐渐增大，阿维菌素由微囊内向外扩散路径延长，阻力增加，从而导致阿维菌素累积释放质量分数 (91%、63%、17%) 显著下降，这与侯万国团队[27]利用十二烷基硫酸钠对阿维菌素层状双金属氢氧化物纳米复合材料进行改性结论是一致的。卢晶等[76]以环境友好型两性聚电解质三甲基木质素季铵盐-海藻酸钠(QL-SA) 为载体，采用物理混合并通过戊二醛交联制备了阿维菌素缓释聚合物 (AVM@QL-SA)，具有良好的缓释性能和抗紫外光解能力，紫外光照射8 h，阿维菌素原药残留量为6.24%，而AVM@QL-SA 中阿维菌素残留量为37.75%。

3 合成高分子材料

3.1 聚多巴胺

聚多巴胺 (polydopamine, PDA) 是一种贻贝仿生类材料，由多巴胺在弱碱性环境下自聚而得。PDA 丰富的氨基和儿茶多酚等基团可通过π-π 相互作用和氢键增强在材料表面的黏附性[77]。Shen等[78]分别以湿法浸渍吸附法和包封法制备阿维菌素-聚多巴胺微球和微囊 (AVM@PDAMS 和AVM@PDAMC)，表观均为球形，紫外灯照射1 400 min后，二者包裹的阿维菌素残留率分别为42% 和54%。在释放过程中微球和微囊均对酸敏感，在pH = 3 的条件下释放率达到50%时二者用时分别为13 h 和60 h，中性和碱性环境下释放规律都一致。Jia 等[79]通过原位乳液界面聚合法制备了阿维菌素-聚多巴胺微囊，表现出良好的缓控释性能，可降低阿维菌素的紫外光降解，提高活性成分在植物叶片上的持留性能。Sheng 等[80]采用多巴胺自聚合方法制备聚多巴胺包裹阿维菌素微粒，通过多步沉淀方式控制聚合物壳的厚度，研究发现聚多巴胺壳越厚，阿维菌素释放速率越慢，但是抗紫外能力越强。除了聚多巴胺微囊和微球，聚多巴胺空心微球也可以用于阿维菌素负载。Sheng等[81]以SiO2为模板制备聚多巴胺界面修饰SiO2(SiO2-PDA)，然后在紫外光照射下通过自由基聚合反应将温敏性的聚甲基丙烯酸N, N-二甲氨基乙酯 (PDMAEMA) 接枝到SiO2-PDA 表面，通过氢氟酸处理除去SiO2模板得到空心聚多巴胺微球(PDMAEMA-g-PDA)，可实现对阿维菌素的高效负载 (AVM@PDMAEMA-g-PDA)，最高载药量可达到52.7%。载药体系具有明显的温度敏感释放特征，阿维菌素在50 ℃下的累积释放率比30 ℃低。50 ℃高于PDMAEMA 的低临界相变温度，聚合物链快速收缩，阻止阿维菌素的释放。

3.2 聚乳酸

聚乳酸 (poly-lactic acid, PLA) 是以乳酸为主要原料聚合得到的高分子聚合物，具有环境友好、价格低廉、无毒、易生物降解和相容性好等特点，可以控制许多活性成分的缓释释放，被认为是一种非常有潜力的载体材料[82]。聚乳酸也被用于阿维菌素的负载，大多采用乳化溶剂蒸发的方法[83-87]。一直以来，制备阿维菌素微囊/微球的颗粒大小是很难控制的，且具有很宽的跨度分布。Wang 等[84]通过调节乳化剂聚乙烯醇与明胶的比例，制备不同粒径大小的阿维菌素纳米载药微球。研究发现，改变颗粒大小可以有效地控制阿维菌素释放，且随着颗粒的减小，阿维菌素纳米体系的累积释放率逐渐增加，生物活性逐渐增强。静电纺丝技术一直被用于生物医药领域，适合于负载相转移困难、易分解的药物。沈文等[85]用静电纺丝技术制备了阿维菌素/聚乳酸微球，在电场电压15 kV、电场间距10 cm、纺丝速度1.2 mL/h、聚乳酸溶液浓度4%的条件下，可以形成分散均匀的载药微球。同时微球具有良好的缓释释放性能和保护阿维菌素光降解性能。农药利用率一直是行业关注的焦点，增强药剂与作物叶面之间的相互作用力可以提高黏附力，进而提高农药利用率。Yu 等[86]利用不同端基 (CH3CO-、HOOC-和H2N-) 的聚乳酸制备不同界面性质的阿维菌素/聚乳酸纳米颗粒 (CH3CO-PLA-NS、HOOCPLA-NS 和H2N-PLA-NS)，粒径约为450 nm，最大载药量可达到50%，在黄瓜叶片上的黏附力依次为 H2N-PLA-NS＞CH3CO-PLA-NS＞HOOC-PLANS。为了提高杀虫效果，Cheng 等[87]利用W1/O/W2双乳液法制备了同时负载性诱剂碳酸铵和杀虫剂阿维菌素的聚乳酸/明胶微球，这种引诱-触杀的防治策略不仅延长了对果蝇的防效，而且降低了防治成本。

3.3 聚脲

聚脲 (polyurea) 是通过异氰酸酯组分与氨基化合物组分快速反应形成的聚合物，成膜性好，化学稳定性高，已被广泛应用于农药制剂中[88]。Fu 等[89]将紫外吸收剂 3, 3′, 4, 4′-二苯甲酮四甲酸二酐 (BTDA) 通过与氨基反应制备具有抗紫外性能的氨基寡糖素衍生物 (CO-BTDA)，与二苯基甲烷二异氰酸酯 (MDI) 通过乳液界面聚合生成含有阿维菌素的聚脲微囊，可有效降低阿维菌素的紫外光降解，半衰期可以延长到17.33 h。体外释放试验表明，商品化的阿维菌素制剂在24 h 内累积释放率大于95%，而相同条件的阿维菌素聚脲微囊需要120 h，延长了持效期。徐梁等[90]采用界面聚合法以聚脲为囊壁材料制备的阿维菌素 • 毒死蜱微囊悬浮剂，粒径均匀，平均为2.967 μm，包封率和悬浮率都在95%以上，在60 d 后阿维菌素累积释放率为67.4%，具有良好的缓释性能。樊玉松等[91]制备了壁材为聚脲的阿维菌素微囊，研究了不同因素对微囊粒径、包封率和释放速率的影响。结果表明，选用甲苯-2,4-二异氰酸酯和乙二胺作为囊壁材料，界面聚合时间12 h，搅拌速度1 000 r/min，乳化剂A 与农乳500#质量比3 : 1，聚乙烯醇为分散剂，可制得平均粒径在l～3 μm 之间、包封率在90%以上、缓释性能良好的微囊剂。

3.4 脲醛树脂

脲醛树脂 (UF-resin，urea-formaldehyde resin)又称脲甲醛树脂，是尿素与甲醛在催化剂作用下缩聚成的热固性树脂，特点是原料充足、价格便宜、工艺成熟，所制备的微囊包封率高，形态良好，胶囊稳定，因此作为囊壁材料广泛应用于阿维菌素微囊的制备[92-95]。李静等[92]采用原位聚合法制备了阿维菌素脲醛树脂微囊悬浮剂，平均粒径为6.33 μm，载药量13.00%，包封率95.36%，大部分微胶囊表面成多孔状。模拟释放试验表明，释放速率与阿维菌素在释放介质中的溶解度有关，溶解度越高，释放越快；以硅藻土模拟自然土壤释放行为，与原药相比微胶囊中的阿维菌素释放周期更长，更易进入硅藻土深层，能够更好防治地下害虫。韩志任等[93]以脲醛树脂为囊材，采用原位聚合法制备了阿维菌素微囊，并进行了微囊制备条件的优化。结果表明，当n (甲醛) :n (尿素)=1.75 : 1.00，m (甲苯) : m (氯苯)=3 : 4 为溶剂，亚甲基二萘磺酸钠为分散剂且质量分数为1.5%，有机硅消泡剂质量分数为0.7%时，可制备出形态良好、平均粒径4.07 μm、包封率98.89%、贮存稳定性良好且具有缓释性能的阿维菌素微囊。付仁春等[94]用脲醛树脂制备了阿维菌素微胶囊，该微囊对小菜蛾药效持续时间大于商品化阿维菌素乳液。

3.5 三聚氰胺甲醛树脂

三聚氰胺甲醛树脂 (MF-resin, melamine formaldehyde resin) 是由三聚氰胺与甲醛水溶液在酸性催化剂存在下缩聚制得，具有优良的耐热水性、电绝缘性和耐热性。周菁等[96]利用三聚氰胺甲醛树脂为囊壁材料，采用原位聚合法制备阿维菌素微胶囊，并进行了工艺优化。结果发现，通过加入0.4%～0.5%的乳化剂十二烷基硫酸钠，并在胶囊形成后加入0.1%的聚乙烯醇为分散剂，所制备的微囊形状规则、粒径大小均匀。袁青梅等[97]采用原位聚合法制备出阿维菌素两种微囊——三聚氰胺甲醛树脂微囊和脲醛树脂微囊，包封率均大于80%。对比脲醛树脂，三聚氰胺甲醛树脂微囊悬浮性和缓释性更好。

3.6 聚氨酯

聚氨酯 (polyurethane, PU) 全名为聚氨基甲酸酯，是一种高分子化合物，通过调节和修饰部分结构可以满足不同的需求，例如载体系统[98]。用可再生的蓖麻油修饰聚氨酯制备的蓖麻油基聚氨酯 (CO-PU)，具有价格低廉、低毒、生物可降解等特点[99]。Zhang 等[99]采用乳化溶剂挥发法制备了阿维菌素/蓖麻油基聚氨酯纳米乳 (AVM@COPU) (图8)，颗粒尺寸小于50 nm，包封率大于85%。通过改变阿维菌素含量、温度和pH 值，可以调控阿维菌素释放。同时AVM@CO-PU 纳米乳液体系不仅可以增强玉米叶片黏附性，还可以延长阿维菌素紫外光降解时间。制备方法简便、环境污染少、控制农药释放一直是我们寻找材料的初衷，Guan 等[100]以异佛尔酮二异氰酸酯、2,2-二羟甲基丙酸、阿维菌素和双 (2-羟乙基) 二硫醚为原料制备了含有二硫键和阿维菌素的聚氨酯乳化剂前体，在三乙胺存在下可以高效制备阿维菌素纳米乳，有机溶剂用量少，载药量达50%，且有很强的靶标作物叶片黏附性，其残留量在疏水性白菜叶片上分别是商品化阿维菌素乳油和超纯水的1.24和1.92 倍，在亲水性黄瓜叶片上分别是1.41 和1.76 倍。由于二硫键的存在，释放介质中添加还原剂DL-二硫代苏糖醇后，阿维菌素累积释放率增加。当二硫键在昆虫体内被谷胱甘肽破坏后，阿维菌素释放加快，杀虫活性提高。

3.7 聚酯

聚酯是由多元醇和多元酸缩聚而得的聚合物总称，是一类性能优异、用途广泛的工程塑料。张敏等[101]以聚丁二酸二醇酯 (PBS) 为壁材通过溶剂蒸发法制备了阿维菌素微囊，探讨了室温下阿维菌素和PBS 的不同比例、乳化剂种类、搅拌速度对微囊粒径和形貌的影响，以及微囊在不同pH、不同温度下的释放速率和稳定性。Han 等[102]采用自组装方法以两亲性聚 (丁二酸丁二醇酯)-聚(乙二醇) (PBMS-PEG) 嵌段共聚物为载体制备阿维菌素纳米胶束。聚酯载体材料的低临界相变温度(LCST) 可以通过PEG 的比例进行调控，随着PEG 的比例由30%增加到60%，LCST 由27 ℃上升到40 ℃。该纳米胶束不论在亲水性植物叶片还是在疏水性叶片上都有很高的沉积率，而高沉积率可以增加农药利用率，降低农药对环境的污染。该团队用同样的聚酯材料作为载体，采用快速膜乳化法制备了阿维菌素微球，同样具有良好的缓控释效果[103]。

3.8 聚酰亚胺

聚酰亚胺 (polyimide，有时简写为PI) 是指主链上含有酰亚胺环 (-CO-N-CO-) 的一类聚合物，是综合性能最佳的有机高分子材料之一。阿维菌素作为一种非内吸性杀虫剂，仅在施药部位有少量渗透性的吸收，自身很难被植物吸收并进行传输。纳米载体可以调控农药的内吸传导性能。Wang等[104]通过自组装方法制备了阿维菌素/甘氨酸甲酯修饰的聚琥珀酰亚胺纳米载药颗粒 (AVM@PGA)，载药量可达到23.7%。AVM@PGA中阿维菌素的释放具有明显的pH 敏感性，碱性条件下的释放比酸性条件快。相比于阿维菌素原药残留量少于5%，AVM@PGA 在在紫外光照射24 h后还可以检测到70% 阿维菌素。更为有意义的是，AVM@PGA还可以调控阿维菌素在植株中的传输分布，阿维菌素原药溶液处理水稻叶片后，只能在处理叶片部位检测到阿维菌素，而水稻叶片经AVM@PGA处理后，在茎和所有叶片上都可以检测到阿维菌素，这对预防植物虫害具有良好的效果。由于载体中甘氨酸甲酯的存在，纳米载药颗粒还可以促进植物生长，体现载体材料的多功能性。

3.9 烯烃聚合物

尚青等[105]以苯乙烯 (ST)、丙烯酸甲酯 (MA)、丙烯酸乙酯 (EA) 和丙烯酸丁酯 (BA) 为烯烃聚合单体，利用乳液聚合反应一步制备了阿维菌素纳米胶囊，平均粒径33.1 nm，具有良好的稀释稳定性，且具有缓释性能。对菜青虫的药效试验结果表明，阿维菌素水悬纳米胶囊相对于阿维菌素乳油毒力提高，且速效性良好。阿维菌素水悬纳米胶囊在生成载药粒子的同时，即可形成稳定的水悬浮乳剂，无需后处理工序，利于工业化生产。滑海涛等[106]利用甲基丙烯酸甲酯为壁材，通过乳液聚合反应制备了阿维菌素微囊悬浮剂，研究了聚合反应时间、不同芯材与壁材的质量比、十二烷基硫酸钠含量对微囊包封率、载药量和粒径的影响规律。与阿维菌素乳液 (10 d 累积释放率为98.41%) 对比，阿维菌素微囊悬浮剂20 d 累积释放率仅为68.01%，达到了缓释释放效果。Lin 等[107]利用自组装方式将阿维菌素包裹于两亲性聚丙烯酸酯中形成球形微囊，可以提高阿维菌素的光稳定性和缓释性能。Liang 等[108]以共聚物 (苯乙烯和甲基丙烯酸) 作为载体和聚儿茶酚作为表面黏合剂制备的阿维菌素纳米颗粒，不管在弱亲水性的黄瓜叶片上还是在高疏水性的西兰花叶上都有很强的黏附力和更长的保留时间，同时杀虫活性更好。

环境敏感的水凝胶在对环境的响应过程中其溶胀行为有显著的变化，利用这种刺激响应特征可以构建环境因子敏感的药物释放体系。Sheng等[109]利用低聚乙二醇二甲基丙烯酸酯 (OEGMA)为烯烃单体，分别与丙烯酸和N-(2,2-二甲氧基)-2-甲基丙烯酰胺进行共聚反应，并结合后修饰制备了含有肼和醛官能团的聚 (低聚乙二醇二甲基丙烯酸酯) (POEGMA)，并通过可逆腙键的生成，制备了阿维菌素水凝胶 (AVM@HGs)，载药量为97.4%。阿维菌素在高温下释放较快；随着pH 值的增加，阿维菌素的释放速率降低，这可能是由于体系表面的电荷以及不同pH 下的腙键断裂差异造成的。

3.10 聚醚

姜官鑫等[110]以聚乙二醇6000 为载体，用熔融法制备了阿维菌素缓释固体分散体。结果表明，聚乙二醇6000 对阿维菌素具有良好的包埋作用，包封率最高可达99.52%，阿维菌素的释放具有温度敏感性，释放量随着温度的上升而上升，并且具有良好的防紫外光降解的作用。

Cui 等[111-112]以马来松香聚氧丙烯-氧乙烯醚磺酸盐和聚羧酸为分散剂，2-[2-羟基-5-叔辛苯基) 苯并三唑为抗紫外剂，蔗糖为防冻剂，分别通过湿法研磨和冷冻干燥技术制备了阿维菌素纳米分散体，可以提高阿维菌素的抗紫外光解性能和生物活性，并且工艺简单，适合工业化生产和应用。

4 其他材料

蓝藻作为一种来源广泛的植物性材料，易在湖泊中大量聚集，污染水质，需要对其进行治理与综合利用。蓝藻具有天然的抗紫外特性，其表面具有大量的功能基团有利于其作为药物载体。任天瑞等[113-114]利用滇池蓝藻为载体，用卡波姆树脂包裹蓝藻-阿维菌素，制备阿维菌素抗紫外缓释剂。卡波姆树脂可以调控阿维菌素的释放，其含量越高，累积释放率越低，释放时间越长。这是由于卡波姆树脂在溶剂中溶胀形成狭窄的空间网状结构，阻滞阿维菌素的扩散；另外，阿维菌素中含有的-OH 可以与卡波树脂形成氢键，也阻滞阿维菌素的扩散。蓝藻表面含有的伪枝藻素可以吸收325～425 nm 紫外光，因此蓝藻作为载体可以降低阿维菌素的紫外光降解。

水葫芦作为一种水生杂草，适应性也很强，广泛分布于世界各地，被列入世界百大外来入侵种之一，具有较高的综合利用价值。Xu 等[115]利用水葫芦作为起始原料，通过多巴胺和柠檬酸修饰改性，制备了界面富含羧基的吸附剂，具有较好的溶胀性能和阿维菌素吸附性能。阿维菌素的释放具有显著的pH 敏感性，碱性条件下的释放速率高于酸性条件。

Alekseev 等[116]利用苜蓿和向日葵作为基质，通过挤压造粒的方式制备了阿维菌素颗粒剂，直径3 mm，长度15 mm。该颗粒剂在紫外光下照射3 h 几乎没有损失，而阿维菌素薄膜在同样的照射条件下仅有0.2%的残余。室内生测试验表明，阿维菌素颗粒剂对摩洛哥蝗虫具有优异的杀虫活性。

Guan 等[117]利用阿维菌素的2 个活性羟基与琥珀酸酐反应，制备了带有酯键并对药物亲和的乳化剂前体。该乳化剂前体经三乙醇胺中和后，具有良好的乳化能力，可以与阿维菌素在水中自发形成稳定的纳米乳液，平均粒径66.8 nm，载药量可达60%。该纳米乳液具有良好的稳定性、较强的叶片黏附能力及抗光解能力。在酯酶存在或强碱性条件下，乳化剂的酯键发生水解，致使乳化剂亲水部分与亲油部分分离，促进包裹的阿维菌素释放出来。利用蚜虫喷雾法测定了阿维菌素纳米乳液的生物活性，显示该纳米乳液比市售阿维菌素乳油具有更好的杀虫效果。该团队基于类似的思路，将阿维菌素连续与丙烯酰氯、四乙烯五胺和琥珀酸酐反应制备乳化剂前体，中和后也可以与阿维菌素在水中形成稳定的纳米乳液，同样具有上述良好的性能[118]。

阿维菌素因对根结线虫具有高活性而受到广泛关注与应用。然而，受限于自身的亲脂性和水溶性差等特性，阿维菌素极易被土壤中的矿物质和腐殖质吸附，导致其在土壤中迁移能力弱，严重影响对根结线虫病的防治效果。Jing 等[119]利用苯基异氰酸酯修饰阿维菌素，可以改善阿维菌素在土壤中的迁移能力，增加化合物对植物根部的保护范围，有效提高其对根结线虫病的田间防治效果。该策略将提高农药传递效率的概念引入农药分子的设计中，为开发高效化合物提供了新的思路。

5 展望

以阿维菌素为代表的农药缓控释体系的构建符合农业绿色发展，可以达到农药减量增效的要求，各种材料的发展更是促进农药缓控释体系前进的不竭动力。从阿维菌素缓控释载药体系的研究进展，可以清晰地看出功能材料和制备工艺的丰富性，载药微粒形状和尺寸的多样性以及材料学、化学、生物学、农药学等多学科交叉的重要性。农业本身所具有的价值和经济属性决定了农药剂型加工必须考虑成本因素，农药缓控释制剂的生产必须原材料易得、价格低廉、制备工艺简单、易规模化生产。目前的阿维菌素缓控释体系研究主要集中在实验室研究阶段，所用载体材料大多成本高昂，制备工艺复杂。以二氧化硅为代表的无机高分子材料，具有较大的比表面积，可以通过物理吸附实现阿维菌素的有效负载，然而制备不同粒径和形貌的二氧化硅需要用到不同的模板和后处理方法，成本较高，仅适用于基础理论层面的研究。而来源广泛、价格低廉的黏土和生物炭材料具有良好的产业化前景，值得深入研究。天然高分子材料具有来源丰富和生物可降解等优点，如果价格比较低廉且部分种类具有植物营养和免疫诱抗等其他功能，如壳聚糖、淀粉和木质素等，则非常适合用作农药缓控释载体并进行制备工艺优化和产业化应用。合成高分子材料由于制备工艺成熟且种类丰富，非常适合用作药物载体且容易产业化，如聚脲、脲醛树脂和三聚氰胺甲醛树脂已广泛应用于农药微囊悬浮剂的产业化制备。但一些合成高分子材料存在着环境压力，如聚苯乙烯、聚丙烯等材料在环境中难以降解，带来“白色污染”。因此，在农药缓控释载药体系的构建中应尽量避免选择上述载体材料。未来农药缓控释体系中载体材料的选择应着眼于农业实情，朝着来源广泛、价格低廉、绿色环保、易制备、易大规模生产和多功能化的方向发展。

基于有害生物防控剂量需求的时空规律，实现“定时、定点、定量”精准释放，是农药控制释放追求的目标，也是较高的境界。然而农药的应用场景十分复杂，有害生物的发生规律也并不固定，农药在实际应用场景中的释放曲线很难与病虫害的发生规律完全吻合。农药缓控释制剂的设计一定要基于实际应用场景，叶面喷雾需满足速效性和持效性的要求，根部施用则更注重持效性，对环境因子敏感的释放也需明确应用场景的环境条件。阿维菌素缓控释体系的释放具有不同的pH 敏感性，有的碱性释放快，有的酸性释放快，实际应用则必须考虑应用场景。释放动力学的考察基本上都是室内模拟条件，缓冲盐体系和有机溶剂水溶液作为释放介质，与实际场景有很大的区别，释放动力学如何满足实际的剂量需求是今后需要解决的问题。

农药制剂加工研发的核心是在保证最佳生物防效和使用安全风险之间取得平衡。阿维菌素缓控释体系的研究绝大多数只是关注其有效性，而对环境和非靶标生物的影响则少有研究。农药缓控释改变了传统开放体系的剂量传输效应，是加重还是延缓有害生物的抗药性也缺乏深入的研究。阿维菌素纳米载药体系中的小尺度效应是否会带来新的毒理学效应，亦是未来需关注的重点。

自从阿维菌素商品化以来，我国的科研工作者利用遗传学改造手段深入挖掘微生物的潜能，大幅度提高了底物利用率和目标产物得率，打破了美国默克公司的产品垄断，取得了长足进步[120]。随着材料化学、有机化学、生物化学与农药学等学科间的交叉渗透，利用先进的功能材料和制备工艺，结合防治对象、用药环境、施药方式等综合因素进行农药制剂研究，开发出精准释放的绿色农药产品，对提高农药利用率、减少环境污染、保障食品安全、推进农业绿色高质量发展具有深远意义。