中国农业科学院植保所曹立冬/北京市农科院植保所韩平PMS:界面聚合制备环吡氟螨酯微囊悬浮剂:一种防控柑橘全爪螨的绿色控释新策略

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随着全球柑橘产业的规模化发展，柑橘全爪螨（Panonychus citri）已成为危害柑橘产量与品质的全球性重大害螨。该害螨繁殖速度快、世代重叠严重，极易对常规杀螨剂产生抗药性，而传统环吡氟螨酯（CPF）悬浮剂存在释放过快、持效期短、叶面附着差、易受环境降解等问题，不仅杀螨效果受限，还因频繁施药加剧生态环境压力，成为柑橘害螨绿色防控的核心瓶颈。

当前，微囊化技术为农药高效递送与控释提供了可行路径，但多数杀螨剂微囊制剂存在载药量低、制备工艺复杂、响应性差、生物安全性待验证等不足，难以兼顾高效控螨与环境友好。因此，开发原料廉价、制备简便、载药率高、具备环境响应性、生物安全的环吡氟螨酯微囊制剂，是实现柑橘全爪螨可持续防控的迫切需求。

为此，中国农科院曹立冬研究员团队和北京市农科院韩平研究院团队联合在《Pest Management Science》（中科院一区 TOP 期刊）发表题为 “Microencapsulated cyetpyrafen via interfacial polymerization: a sustainable controlled‐release strategy against Panonychus citri” 的研究论文。该研究以异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI） 和三乙醇胺（TEA） 为单体，通过界面聚合法成功制备 pH 响应型环吡氟螨酯聚氨酯微囊悬浮剂（CCS），构建了一种载药率高、控释精准、叶面适配性好、对作物安全的杀螨剂递送新体系，为柑橘全爪螨高效绿色防控提供了全新技术方案。

实验方案

本研究以 96% 环吡氟螨酯原药为杀螨活性成分，IPDI、TEA 为微囊壁材单体，聚乙烯醇（PVA）、1601# 为乳化剂，黄原胶、乙二醇为制剂助剂；以柑橘全爪螨为靶标害螨，棉花为安全评价作物，乙酸乙酯、甲醇等为试剂，实验用水均为超纯水。

采用界面聚合法制备 CCS：将环吡氟螨酯与 IPDI 溶于乙酸乙酯形成油相，PVA 与乳化剂分散于去离子水形成水相；经高剪切乳化制得稳定水包油乳液，滴加 TEA 在 60℃下完成界面聚合，后续添加助剂得到微囊悬浮剂。同时设置单因素与 L₉(3³) 正交试验，优化油水体积比、IPDI 与 TEA 质量分数等关键参数；以市售环吡氟螨酯悬浮剂（CSC）为对照，制备空白微囊悬浮剂（CS）。

通过扫描电镜（SEM）、激光粒度仪、傅里叶红外光谱（FTIR）、热重分析（TGA）表征微囊形貌、结构与稳定性；采用透析袋法评价 pH 响应控释行为；通过叶片喷雾法测定对柑橘全爪螨的室内毒力；以棉花幼苗生长指标评估制剂生物安全性，所有试验重复 3 次，以P<0.05 为差异显著标准。

图 CCS 制备示意图（A）。优化条件下制备的 CCS 的光学显微镜图（B）与扫描电镜图（C）（油水体积比 1:4.2；三乙醇胺质量分数 10%；异佛尔酮二异氰酸酯质量分数 2.5%）

微囊制备与结构表征

经正交试验优化，CCS 最佳制备条件为：油水体积比 1:4.2、TEA 质量分数 10%、IPDI 质量分数 2.5%。该条件下微囊呈规则球形，中位粒径 D₅₀为 8.03 μm，跨距 5.93，载药量达 46.46%、包封率 72.24%，兼具高载药与良好分散性。

FTIR 结果证实，微囊壁材形成氨基甲酸酯键（–NHCOO–），环吡氟螨酯被成功包覆；TGA 表明聚氨酯壁材对原药具有一定热保护作用；表面张力测试显示，CCS 稀释液表面张力显著低于市售制剂，叶面润湿性更优。物理稳定性与贮存稳定性测试表明，CCS 在常温、低温（0℃）、高温（54℃）条件下均无分层、粒径无明显变化，TSI 值低于 1.3，制剂稳定性优异。

图 环吡氟螨酯（CPF）、微囊悬浮剂（CCS）及空白微囊悬浮剂（CS）的傅里叶变换红外光谱（A）、热重分析曲线（B）与微商热重曲线（C）；原药（TC）、市售悬浮剂（CSC）及微囊悬浮剂（CCS）在 75 mg/L 和 150 mg/L 浓度下的表面张力（D）

图 微囊悬浮剂（CCS）随时间变化的背散射光强度（BS）（A）、背散射光强度差值（ΔBS）（B）、稳定性指数（TSI）（C）及外观实物照片（D）；不同温度下 CCS 的平均粒径（E）

pH 响应控释性能

CCS 呈现显著pH 敏感控释行为，144 h 内酸性（pH=4）、中性（pH=7）、碱性（pH=9）介质中累积释放率分别为 82.82%、54.77%、30.29%，而市售 CSC 在 40 h 内即快速释放完全，累积释放率均超 83%。

释放机理表明，酸性条件下聚氨酯壁材的氨基甲酸酯键发生酸催化水解，加速药物释放；中性与碱性条件下壁材结构稳定，释放缓慢。释放动力学拟合显示，CCS 在酸性、中性条件下符合 Ritger–Peppas 模型，释放方式为菲克扩散，实现平稳长效释放。

图 不同 pH 条件下微囊悬浮剂（CCS）与市售悬浮剂（CSC）的释放曲线（A）及聚氨酯材料可能的释放机理（B）。CCS 与 CSC 随时间变化的释放动力学模型拟合曲线：（C）零级模型；（D）一级模型；（E）Higuchi 模型；（F）Ritger–Peppas 模型。不同 pH 条件下释放后的 CCS 扫描电镜图：（G）pH 4；（H）pH 7；（I）pH 9

表 环吡氟螨酯悬浮剂（CSC）和微囊悬浮剂（CCS）释放曲线的拟合结果

杀螨活性与作物安全性

室内毒力结果显示，CCS 对柑橘全爪螨具有时效依赖性杀螨活性：24 h 时 LC₅₀为 17.84 mg/L，48 h 降至 2.07 mg/L，与市售 CSC（48 h LC₅₀=1.13 mg/L）杀螨效果趋近，证实控释特性可逐步提升药效、延长持效期。

图 杀螨剂对雌成螨的杀螨活性示意图（A）及处理 24 h（B）、48 h（C）的生物活性结果

表 环吡氟螨酯悬浮剂（CSC）与载环吡氟螨酯（CPF）聚氨酯微囊悬浮剂（CCS）对柑橘全爪螨的致死中浓度（LC₅₀）

棉花生物安全性评价表明，推荐剂量（75、150 mg/L）下，CCS 处理组棉花幼苗的根长、茎长、鲜重及总叶绿素含量与空白对照组无显著差异，无药害现象，对作物生长安全友好。

图 75 mg/L（低剂量 L）和 150 mg/L（高剂量 H）浓度下，各试样对棉花根长（A）、茎长（B）、鲜重（C）及总叶绿素含量（D）的影响

研究总结

本研究首创界面聚合制备环吡氟螨酯聚氨酯微囊悬浮剂的绿色工艺，突破了传统环吡氟螨酯制剂释放快、持效短、附着差、安全性不足的技术瓶颈。所制备的 CCS 载药率高、pH 响应精准、叶面润湿性与贮存稳定性优异，对柑橘全爪螨持效杀螨，对棉花作物安全无害，在减少施药次数、降低环境残留、延缓害螨抗药性方面具有显著优势。

该研究不仅为环吡氟螨酯制剂升级提供了全新路径，也为其他杀螨剂、杀虫剂的绿色微囊化递送系统开发提供了可复制的技术框架，契合绿色农业、减药增效的发展需求，在柑橘害螨综合防控中具备广阔的田间应用与产业化前景。

引用信息：

Chen, H., Zhang, H., Wu, J., Ren, L., Han, P. and Cao, L. (2026), Microencapsulated cyetpyrafen via interfacial polymerization: a sustainable controlled-release strategy against Panonychus citri. Pest Manag Sci.

DOI（在线访问）：

https://doi.org/10.1002/ps.70641

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撰稿：谢利安（仲恺农业工程学院，2025级材料与化工研究生）

审核：左继浩（仲恺农业工程学院，化工与材料学院专任教师）

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