微反應器做微膠囊！醫藥可以，農藥也行

農(nong) 藥微膠囊化是減少環境汙染、防止有效成分受到外界因素幹擾，提高藥效的一種有效方法。

目前，常見的有關(guan) 農(nong) 藥微膠囊的製備以界麵聚合法、原位聚合法、凝聚法和溶劑揮發法為(wei) 主，其中界麵聚合法最為(wei) 常見。

界麵聚合法通常使用機械攪拌釜式反應器，其具有一定的局限性。由於(yu) 工藝放大效應和反應的不均勻性，顆粒尺寸大小分布難以精確調整，導致批次之間的重複性差，產(chan) 品的穩定性低，緩釋行為(wei) 的可控性低。

連續流技術可以利用流動液體(ti) 的剪切力將另一種流動的不相容液體(ti) 分散成微小液滴，隨後這些液滴在微通道中凝固形成顆粒。

微通道反應器具有以下優(you) 點，非常適合微膠囊的製備。

• 高效傳(chuan) 質和傳(chuan) 熱，有利於(yu) 物料/顆粒的均勻分散和穩定性；

• 通道尺寸小，精確控製反應參數從(cong) 而實現對膠囊尺寸、孔隙率、表麵形態等的控製，進一步實現其殼厚及藥效緩釋行為(wei) ；

• 操作簡單擴展性大、清洗方便；

• 康寧AFR無放大效應，可以滿足工業(ye) 化生產(chan) 要求；

• 有利於(yu) 提高實驗室到工業(ye) 化生產(chan) 過程的效率和產(chan) 品質量穩定性。

12月6日南京林業(ye) 大學的顧曉利教授課題組發表在ACS期刊上的“基於(yu) 微通道技術，采用4,4-亞(ya) 甲基二苯二異氰酸酯(MDI)和乙二胺(EDA)界麵聚合法製備了二甲戊樂(le) 靈微膠囊"，相信可以為(wei) 讀者帶來一定的啟發。

作者研究結果表明，在康寧AFR“心型"微通道反應器中製備的二甲戊樂(le) 靈微膠囊表麵光滑、單分散性好、包封率高（96.7%），並具有良好的熱穩定性。

圖1. 二甲戊樂(le) 靈微膠囊的形成機理

當分散相流體(ti) （將100g二甲戊樂(le) 靈加熱至60°C以*熔化，並與(yu) 5g二苯基甲烷-4,4'-二異氰酸酯(MDI)均勻混合）與(yu) 微通道I中的連續相流體(ti) （90°C下，將5g聚乙烯醇（PVA）和5g表麵活性劑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，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，在表麵活性劑的乳化作用下，得到了由二甲戊樂(le) 靈和MDI連續相組成的穩定乳化液滴。

2. 微反應II中聚脲殼的形成

在進入微通道II後，液滴內(nei) 的MDI和水溶液中的乙二胺（EDA）在液滴界麵上進行界麵聚合反應，在二甲戊樂(le) 靈核周圍固化形成均勻的聚脲殼。

圖2. 聚脲殼形成的反應方程

聚脲殼形成的反應方程如上圖所示。聚脲的合成是基於(yu) MDI中異氰酸基和EDA中氨基。當水包油(O/W)乳液與(yu) EDA水溶液接觸時，分散相的MDI單體(ti) 向油−水界麵擴散，與(yu) EDA單體(ti) 在很短的時間內(nei) 反應形成聚脲。

生成的聚脲在表麵沉澱，逐漸形成包裹液滴的球形薄膜。隨著聚合過程的進行，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(wei) 完整的聚脲殼。

3. 交聯反應形成微膠囊

此外，聚脲分子之間可以同時發生交聯反應，這使聚脲殼更加緊湊和完整。

圖3. 微膠囊形成過程機理簡圖

• 本研究中由於(yu) MDI和EDA的高反應性，即使在液滴*形成之前，殼體(ti) 也可能立即生成，會(hui) 導致微通道堵塞。為(wei) 了克服這個(ge) 問題，含有MDI的分散相和連續相通過兩(liang) 個(ge) 柱塞泵注入微通道I，EDA水溶液通過另一個(ge) 柱塞泵注入微通道II；

• 連續相（Qc）、分散相（Qd）和EDA水溶液（Qs）的流速分別優(you) 化為(wei) 5、5和0.5 mL/min。微通道反應器的溫度保持在65°C，流體(ti) 在微通道中的停留時間為(wei) 30分鍾；

• 外殼生長完成後，經過洗滌和幹燥，最終獲得的二甲戊靈微膠囊產(chan) 品為(wei) 水懸浮液形式；

• 由於(yu) 形成的乳液可以在較寬的工藝參數範圍內(nei) 保持穩定，因此對連續相和EDA水溶液的流速進行微調，以製備具有不同尺寸和形態的微膠囊；

• 作者預測，由於(yu) 避免了使用有毒的有機溶劑，二甲戊樂(le) 靈微膠囊更加環保，作為(wei) 一種創新的控釋製劑，且對寬葉雜草的抑製效果更佳，具有巨大的市場潛力，可以取代現有市場上二甲戊樂(le) 靈EC在農(nong) 業(ye) 中的應用。