乙基纤维素微球作为绿色缓释载体在阿维菌素农药中的应用：工艺参数优化与性能提升

本研究针对传统农药阿维菌素(ABM)光稳定性差、水溶性低等问题，采用油包水(O/W)乳液溶剂蒸发法构建乙基纤维素(EC)缓释微球体系。通过响应面法(RSM)优化工艺参数，获得包封率99.07%、载药量42.12%的球形微球(4.6?μm)，显著提升农药的光稳定性和缓释性能，为绿色农药开发提供新策略。

　　

在农业生产中，害虫防治始终是保障作物产量的关键环节。阿维菌素(Abamectin, ABM)作为源自土壤链霉菌的天然杀虫剂，虽对螨类、线虫等害虫效果显著，却存在"见光死"的致命缺陷——其分子中的大环内酯结构在紫外线下极易分解，半衰期可能短至数小时。更棘手的是，这种水溶性仅7.8?mg/mL的疏水性化合物，传统乳油制剂不仅容易造成有效成分浪费，还会因有机溶剂使用带来环境污染。如何让这种"娇气"的生物农药在田间稳定发挥长效作用，成为农业科技领域亟待突破的难题。

针对这一挑战，来自伊朗巴博勒努希尔瓦尼理工大学纳米技术研究所（Babol Noshirvani University of Technology）的Najmeh Gorji团队创新性地将医药领域的微囊化技术引入农药研发。研究人员选择乙基纤维素(Ethylcellulose, EC)这种具有天然降解特性的聚合物作为"分子防护罩"，通过优化油包水(O/W)乳液溶剂蒸发工艺，成功构建出性能优异的ABM缓释微球系统。这项发表于《International Journal of Biological Macromolecules》的研究，不仅实现了农药载体的绿色化改造，更通过响应面法(RSM)将微球制备工艺提升至工业化可行水平。

研究团队采用多学科交叉的技术路线：首先运用中心复合设计(CCD)实验方案，对聚维醇(PVA)浓度、芯壁比等5个关键参数进行系统优化；继而通过扫描电镜(SEM)和动态光散射(DLS)表征微球形貌；采用差示扫描量热法(DSC)分析药物-载体相互作用；最后通过体外释放实验评估缓释性能。特别值得注意的是，研究选用了农业级EL-40乳化剂替代传统医药辅料，大幅降低了生产成本。

【响应面方法论(RSM)结果】
通过17组实验建立的二次多项式模型显示，当PVA浓度0.5%?w/w、芯壁比1:1、油水比1:2.5?v/v、搅拌速度8000?rpm、乳化时间1?min时，微球包封率(EE)和载药量(LC)分别达到99.07%和42.12%的峰值。ANOVA分析证实模型P值<0.0001，说明各参数交互作用显著。

【材料表征】
SEM显示微球呈规整球形，平均粒径4.6?μm且分布均匀。DSC谱图中ABM特征峰消失，证实药物以无定形状态均匀分散在EC基质中。加速稳定性试验表明，微球制剂的光稳定性较原药提升3倍以上。

【释放动力学】
在pH?7.4缓冲液中，微球呈现典型的两相释放模式：前8小时突释约28%，随后240小时内持续释放，符合Higuchi动力学模型(R²>0.98)。这种特性既能快速建立有效血药浓度，又可维持长期防治效果。

这项研究的突破性在于将纳米医药技术成功移植到农业领域。EC微球不仅像"分子保险箱"般保护ABM免受光照降解，其疏水特性还显著延长了叶片滞留时间。更值得关注的是，该工艺仅使用食品级溶剂且无需复杂设备，单批次生产时间控制在2小时内，具备工业化放大潜力。正如通讯作者Mohammad Hassan Shahavi强调的，这种"绿色微囊化"策略可拓展至其他光敏感生物农药，为减少化学农药用量、发展可持续农业提供了创新技术范式。