一种基于流动聚焦技术的阿维菌素微液滴制备装置及方法

技术领域

本发明属于农药微胶囊制备技术领域，具体地说，本发明涉及一种基于流动聚焦技术的阿维菌素微液滴制备装置及方法。

背景技术

阿维菌素是一种从阿佛曼链霉菌发酵的代谢产物中提取的十六元环内酯类生物药物。阿维菌素对捕食性昆虫和寄生天敌虽有直接触杀作用，但因植物表面残留少，因此对益虫的损伤很小；在土内被土壤吸附不会移动，并且被微生物分解，因而在环境中无累积作用；广泛应用于寄生虫和约80种农作物害虫的防治，是优秀的广谱杀虫杀螨剂，是目前最具发展潜力的生物农药之一，但阿维菌素在水中不稳定，见紫外线光易分解。

如今，阿维菌素已经出现悬浮剂、可湿粉剂、微胶囊、乳油剂等剂型，但考虑到成本以及工业化生产，乳油剂剂型仍是市场主流。但是乳油剂剂型大部分皆为表面活性剂，有效成分含量低，药效较差；悬浮剂和可湿粉剂虽然可以大大减少有机溶剂的使用量，但是无法解决阿维菌素稳定性的问题。故微胶囊是提高阿维菌素使用效率的有效途径。

目前，已经有界面聚合法、复合凝聚法、乳化-溶剂挥发法等制取阿维菌素微胶囊。据统计，目前用于商业化农药微胶囊制剂约有90％使用界面聚合法。

界面聚合法，其工艺过程简单，微囊化效率高，设备成本低。在不考虑材料适应性以及精细化生产的条件下，其具备商业化生产的优势，但是该方法不适合制备含有胺基、羟基以及酸敏感的农药，这类的农药是比较多的，例如：阿维菌素含有伯、仲位羟基就属于此类。若仍使用界面聚合法，则需要加入其他反应性单体，其控制变量因素增多，制备成本增加。

对于制备含有胺基、羟基以及酸敏感的农药，运用复合凝聚法，其生产成本高，包裹效率低，不适于商业化生产。

乳化-溶剂挥发法，该方法需要消耗大量有机溶剂，对于环境和人体都有不利的影响，该方法需要使用搅拌或者超声的方法来减小粒径，且无法精确控制粒径大小。

发明内容

本发明提供一种基于流动聚焦技术的阿维菌素微液滴制备装置及方法，以解决上述背景技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种基于流动聚焦技术的阿维菌素微液滴制备装置，包括保温箱、加料罐、外针头、内针头、空腔室、注射泵和冷凝管，所述加料罐设于保温箱内，所述内针头嵌入外针头内，且外针头通过橡胶塞固定在空腔室内，所述空腔室内装满驱动液，所述空腔室侧面设有驱动相进口，空腔室底部中心位置设有驱动相出口，所述加料罐和外针头之间通过管道连接，且从加料罐向外针头方向的管道上依次设有蠕动泵一和缓冲瓶一，所述注射泵的液体出口端通过管道与内针头上端相通连接，所述冷凝管设于驱动相出口正下方，所述冷凝管和驱动相进口之间通过管道连接，且从冷凝管向驱动相进口方向的管道上依次设有蠕动泵二和缓冲瓶二。

优选的，所述蠕动泵一和缓冲瓶一设于保温箱内。

优选的，所述内针头嵌入外针头内，且内针头和外针头共轴线设置，所述内针头的下端超出外针头的下端0.2mm。

优选的，所述加料罐包括外腔室、内腔室、温度传感器、加热片一、加热片二和固定圆盘，所述内腔室嵌入外腔室内，所述温度传感器与内腔室上端中心紧固连接，且插入内腔室内，所述加热片一与外腔室外壁贴合，所述加热片二设于外腔室底部，且被固定圆盘紧固连接，所述内腔室内装入明胶溶液。

优选的，所述加热片一卷成圆柱筒型包覆在外腔室外壁上。

优选的，所述明胶溶液具有絮凝性，例如：PLGA、明胶、壳聚糖或聚丙烯酰胺。

优选的，所述驱动液采用液体石蜡；所述注射泵内设有油性内核溶液，例如：阿维菌素、嘧菌酯、乙草胺或草甘膦。

一种基于流动聚焦技术的阿维菌素微液滴制备方法，具体包括以下步骤，

步骤S1：加热片一和加热片二通电加热，且被保温箱保持恒温；

步骤S2：待温度传感器到达标定温度时，同时启动注射泵、蠕动泵一和蠕动泵二，注射泵将油性内核溶液注入内针头内，然后从底部流出；蠕动泵一将明胶溶液从内腔室内抽取出来注入缓冲瓶一后进入外针头和内针头之间形成的环形腔内，然后从底部流出；蠕动泵二将经过冷凝管冷凝后的驱动液从冷凝管抽取出来注入缓冲瓶二后进入驱动相进口，然后流向驱动相出口；

步骤S3：向驱动相出口流动的驱动液对由内针头底部流出的油性内核溶液和由外针头和内针头之间形成的环形腔流出的明胶溶液组成的微液滴相提供约束力，形成稳定的锥形，微液滴相进而穿过驱动相出口形成射流柱，射流柱在外部环境中，由于表面传播的扰动不平衡，最终破碎成微液滴。

采用以上技术方案的有益效果是：

1、该基于流动聚焦技术的阿维菌素微液滴制备装置，将流动聚焦技术运用于阿维菌素微胶囊的制取，解决了阿维菌素遇土迅速钝化而降低药效问题和稳定性问题，制备的阿维菌素微胶囊具有良好的缓释效果和高包埋率，提高了阿维菌素的利用率。

2、该基于流动聚焦技术的阿维菌素微液滴制备装置，结构简单，操作方便，显著降低了微胶囊的制备成本，适合于工业化生产。

3、该基于流动聚焦技术的阿维菌素微液滴制备方法，制备的阿维菌素微胶囊，产品分散性好，解决了药物作用不均的问题。

制备的阿维菌素微胶囊，产品粒径精确可控，通过控制注射泵、蠕动泵一和蠕动泵二来间接的控制阿维菌素溶液、明胶溶液以及驱动液的流量大小，控制锥-射流模式的稳定，从而控制由于沿着射流表面扰动的不稳定传播造成的射流破碎而形成的微液滴的粒径大小，控制制取合适粒径的微胶囊产品，有助于充分发挥药效。

附图说明

图1是本发明的基于流动聚焦技术的阿维菌素微液滴制备装置结构示意图；

图2是图1中A位置的局部放大图；

其中：

1、保温箱；2、加料罐；3、外针头；4、内针头；5、空腔室；6、注射泵；7、冷凝管；

2-3、蠕动泵一；2-4、缓冲瓶一；

20、外腔室；21、内腔室；22、温度传感器；23、加热片一；24、加热片二；25、固定圆盘；

50、驱动相进口；51、驱动相出口；

7-1、蠕动泵二；7-2、缓冲瓶二。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

如图1至图2所示，本发明是一种基于流动聚焦技术的阿维菌素微液滴制备装置及方法，将流动聚焦技术运用于阿维菌素微胶囊的制取，解决了阿维菌素遇土迅速钝化而降低药效问题和稳定性问题，制备的阿维菌素微胶囊具有良好的缓释效果和高包埋率，提高了阿维菌素的利用率；结构简单，操作方便，显著降低了微胶囊的制备成本，适合于工业化生产。

具体的说，如图1至图2所示，一种基于流动聚焦技术的阿维菌素微液滴制备装置，包括保温箱1、加料罐2、外针头3、内针头4、空腔室5、注射泵6和冷凝管7，所述加料罐2设于保温箱1内，所述内针头4嵌入外针头3内，且外针头3通过橡胶塞固定在空腔室5内，所述空腔室5内装满驱动液，所述空腔室5侧面设有驱动相进口50，空腔室5底部中心位置设有驱动相出口51，所述加料罐2和外针头3之间通过管道连接，且从加料罐2向外针头3方向的管道上依次设有蠕动泵一2-3和缓冲瓶一2-4，所述注射泵6的液体出口端通过管道与内针头4上端相通连接，所述冷凝管7设于驱动相出口51正下方，所述冷凝管7和驱动相进口50之间通过管道连接，且从冷凝管7向驱动相进口50方向的管道上依次设有蠕动泵二7-1和缓冲瓶二7-2。

所述蠕动泵一2-3和缓冲瓶一2-4设于保温箱1内。

所述内针头4嵌入外针头3内，且内针头4和外针头3共轴线设置，所述内针头4的下端超出外针头3的下端0.2mm。

所述加料罐2包括外腔室20、内腔室21、温度传感器22、加热片一23、加热片二24和固定圆盘25，所述内腔室21嵌入外腔室20内，所述温度传感器22与内腔室21上端中心紧固连接，且插入内腔室21内，所述加热片一23与外腔室20外壁贴合，所述加热片二24设于外腔室20底部，且被固定圆盘25紧固连接，所述内腔室21内装入明胶溶液。

所述加热片一23卷成圆柱筒型包覆在外腔室20外壁上。

所述明胶溶液具有絮凝性，例如：PLGA、明胶、壳聚糖或聚丙烯酰胺。

所述驱动液采用液体石蜡；所述注射泵6内设有油性内核溶液，例如：阿维菌素、嘧菌酯、乙草胺或草甘膦。

一种基于流动聚焦技术的阿维菌素微液滴制备方法，具体包括以下步骤，

步骤S1：加热片一23和加热片二24通电加热，且被保温箱1保持恒温；

步骤S2：待温度传感器22到达标定温度时，同时启动注射泵6、蠕动泵一2-3和蠕动泵二7-1，注射泵6将油性内核溶液注入内针头4内，然后从底部流出；蠕动泵一2-3将明胶溶液从内腔室21内抽取出来注入缓冲瓶一2-4后进入外针头3和内针头4之间形成的环形腔内，然后从底部流出；蠕动泵二7-1将经过冷凝管7冷凝后的驱动液从冷凝管7抽取出来注入缓冲瓶二7-2后进入驱动相进口50，然后流向驱动相出口51；

步骤S3：向驱动相出口51流动的驱动液对由内针头4底部流出的油性内核溶液和由外针头3和内针头4之间形成的环形腔流出的明胶溶液组成的微液滴相提供约束力，形成稳定的锥形，微液滴相进而穿过驱动相出口51形成射流柱，射流柱在外部环境中，由于表面传播的扰动不平衡，最终破碎成微液滴。

本发明的基于流动聚焦技术的阿维菌素微液滴制备装置，将流动聚焦技术运用于阿维菌素微胶囊的制取，解决了阿维菌素遇土迅速钝化而降低药效问题和稳定性问题，制备的阿维菌素微胶囊具有良好的缓释效果和高包埋率，提高了阿维菌素的利用率。

本发明的基于流动聚焦技术的阿维菌素微液滴制备装置，结构简单，操作方便，显著降低了微胶囊的制备成本，适合于工业化生产。

本发明的基于流动聚焦技术的阿维菌素微液滴制备方法，制备的阿维菌素微胶囊，产品分散性好，解决了药物作用不均的问题。

制备的阿维菌素微胶囊，产品粒径精确可控，通过控制注射泵6、蠕动泵一2-3和蠕动泵二7-1来间接的控制阿维菌素溶液、明胶溶液以及驱动液的流量大小，控制锥-射流模式的稳定，从而控制由于沿着射流表面扰动的不稳定传播造成的射流破碎而形成的微液滴的粒径大小，控制制取合适粒径的微胶囊产品，有助于充分发挥药效。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述，显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。