1 從農(nóng)藥制劑的角度看五氟磺草胺
1.1 從作用機(jī)理看五氟磺草胺
五氟磺草胺為三唑并嘧啶磺酰胺類除草劑,是繼磺酰脲類及咪唑啉酮類除草劑之后,一類新型乙酰乳酸合成酶(ALS)抑制劑。五氟磺草胺為支鏈氨基酸合成酶抑制劑,其通過(guò)抑制植物所必需的氨基酸——亮氨酸、異亮氨酸和纈氨酸的生物合成,阻止細(xì)胞分裂和植物生長(zhǎng)。
五氟磺草胺與其他類型的ALS抑制劑類除草劑靶標(biāo)位點(diǎn)不同,因此與它們的交互抗性發(fā)生概率較低。該產(chǎn)品經(jīng)雜草的葉片、莖和根吸收,通過(guò)木質(zhì)部和韌皮部傳導(dǎo)到分生組織而發(fā)生作用。
2004年9月24日,五氟磺草胺在美國(guó)EPA正式注冊(cè)登記,2005年在美國(guó)南部稻區(qū)推廣應(yīng)用;2007年在中國(guó)登記。
1.2 五氟磺草胺的物化性質(zhì)
五氟磺草胺原藥為淺褐色固體,相對(duì)密度1.61 g/mL(20℃)。熔點(diǎn)212℃,蒸汽壓2.49×10-14 Pa(20℃)、9.55×10-14 Pa(25℃)。溶解度(mg/L,19℃):水5.7(pH 5)、408(pH 7)、1,460(pH 9)。在pH為 5~9的水中穩(wěn)定。有機(jī)溶劑中溶解度很小。
1.3 五氟磺草胺能開(kāi)發(fā)何種劑型的初步判斷
五氟磺草胺熔點(diǎn)高,原藥為固體,非常適合制備固體制劑:可濕性粉劑(WP)、水分散粒劑(WG)和顆粒劑(GR)等。此藥在水中溶解度很小、穩(wěn)定,且熔點(diǎn)高,適合制備懸浮劑(SC)系列劑型,條件成熟時(shí)還可進(jìn)一步制得干懸浮劑(DF)。五氟磺草胺難溶于一般的有機(jī)溶劑,欲制得乳油(EC)很困難,更無(wú)制備高濃度EC之可能。其分子中含氟并有磺酰胺基團(tuán),有可能在某些特殊的極性溶劑中有一定的溶解度,進(jìn)而制得可溶液劑(SL)。由于此類溶劑有相應(yīng)的限用規(guī)定,挑選面很窄,故成本很高。SL使用時(shí)在水中成溶液態(tài),可能會(huì)在某些特殊場(chǎng)合得到應(yīng)用。五氟磺草胺即使能配制成有機(jī)溶液,其親水性將很高,很難制得水乳體系,故欲配制水乳劑(EW)、微乳劑(ME)等劑型希望渺茫。進(jìn)而可以判斷此藥幾乎不可能用界面聚合的路線制備微囊劑。
由于五氟磺草胺難溶于一般的有機(jī)溶劑,原藥為固體,因此非常適合制備可分散油懸浮劑(OD)。固體制劑、可分散油懸浮劑和懸浮劑是該藥今后制取復(fù)配制劑的基礎(chǔ)劑型。液體制劑復(fù)配可制微囊懸浮-懸浮劑[ZC(CS+SC)]等。
2 分析五氟磺草胺產(chǎn)品主要?jiǎng)┬偷暮Y選
2.1 從五氟磺草胺的應(yīng)用研究看該藥的表現(xiàn)和特點(diǎn)
1)五氟磺草胺是應(yīng)用于水稻田的除草劑,可防治稗草(全球水田危害最嚴(yán)重的雜草),包括稻稗、稗草其他亞種;闊葉雜草:鯉腸、鴨舌草、雨久花、狼巴草、慈菇、節(jié)節(jié)菜、陌上菜;莎草科雜草(三棱草):異型莎草、碎米莎草等;對(duì)千金子防治效果不一。
2)登記用于秧田(東北除外)和直播水稻,多年的試驗(yàn)示范證明,25 g/L五氟磺草胺可分散油懸浮劑對(duì)秈稻和粳稻安全,對(duì)不同栽培方式的水稻,包括直播、拋秧、移栽稻本田和秧田(東北地區(qū)除外)以及陸稻都安全,可安全用于一葉期到收獲前的水稻。
3)五氟磺草胺對(duì)哺乳動(dòng)物低毒,對(duì)鳥類、魚類低毒,對(duì)水生無(wú)脊椎動(dòng)物低毒,對(duì)蜂類、節(jié)肢動(dòng)物、蚯蚓以及土壤微生物無(wú)害,對(duì)水生植物、藻類高毒。
4)五氟磺草胺經(jīng)雜草的葉片、莖和根吸收,通過(guò)木質(zhì)部和韌皮部傳導(dǎo)到分生組織而發(fā)生作用,對(duì)水稻安全是因?yàn)榛钚猿煞衷谒倔w內(nèi)降解迅速。
5)大田使用有效成分用藥量一般為:12.5~22.5 g/hm2,為超高效除草劑。
2.2 五氟磺草胺主要?jiǎng)┬偷拇_立
2.2.1 目標(biāo)的主要市場(chǎng)
目標(biāo)的主要市場(chǎng)、主要作物、主要草害、準(zhǔn)確定位主打的劑型——是產(chǎn)品經(jīng)營(yíng)者取得市場(chǎng)推廣首戰(zhàn)告捷的重要因素。
五氟磺草胺的主要市場(chǎng):水稻田;主要作物:水稻;防治主要草害:稗草(包括稻稗、大齡稗草)、闊葉雜草、莎草科雜草等;市場(chǎng)切入點(diǎn):殺草譜廣,安全性高,成本可接受,效果好,劑型先進(jìn),吸收迅速,耐雨水沖刷,持效期較長(zhǎng)。而市場(chǎng)上傳統(tǒng)藥劑有藥害、抗性、對(duì)大齡稗草效果不好等。
2.2.2 產(chǎn)品主要?jiǎng)┬偷倪x定
五氟磺草胺于1996年申請(qǐng)專利,2005年上市。創(chuàng)制者們歷經(jīng)近10年時(shí)間從事產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)。在制劑研究方面,首要的任務(wù)是產(chǎn)品主要?jiǎng)┬偷倪x定。開(kāi)發(fā)者們抓住了問(wèn)題的主線,即把藥物的性質(zhì)與防治對(duì)象及藥物傳導(dǎo)的特點(diǎn)等結(jié)合起來(lái)考慮去篩選。值得贊賞的是:他們一不挖空心思去開(kāi)發(fā)溶劑性劑型(如EC或SL等),二不片面追求制劑的高含量,三撇開(kāi)WP制劑的開(kāi)發(fā),把主劑型定位在可分散油懸浮劑、懸浮劑上,且把OD作為首推劑型,分別開(kāi)展系統(tǒng)的研究,獲得了市場(chǎng)開(kāi)拓的成功。
2.2.3 可分散油懸浮劑作為首推劑型具備的條件
1)能與目標(biāo)市場(chǎng)未來(lái)的食品安全要求相匹配,能與目標(biāo)市場(chǎng)的應(yīng)用效果、用藥環(huán)境和生態(tài)要求相匹配。
2)能確保制劑的性能與原藥的活性相匹配,提供有效成分對(duì)標(biāo)靶生物的利用率,求得充分發(fā)揮藥效。
3)可分散油懸浮劑是一個(gè)能通過(guò)一系列新的技巧把展著性、粘著性、滲透性、內(nèi)吸性及自動(dòng)分散性做到極致的劑型,加之其使用了油基為介質(zhì),能夠更好地抗雨水沖刷,能減少藥液的流失,發(fā)揮其內(nèi)吸性能的特點(diǎn),同時(shí)能夠有效防漂移,并具有增效作用。
4)加工成本較低,有利于大面積推廣使用。
5)就五氟磺草胺劑型的選擇而言,SC、GR等劑型都很難同時(shí)達(dá)到以上各點(diǎn)。為了能在水稻田的防治市場(chǎng)捷足先登,開(kāi)發(fā)者們選擇了OD作為首推劑型。
3 五氟磺草胺的制劑和特點(diǎn)
3.1 五氟磺草胺可分散油懸浮劑產(chǎn)品
五氟磺草胺可分散油懸浮劑只有一個(gè)產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng),含量為25克/升,以便留出足夠的配方空間提高配方穩(wěn)定性和藥物噴施性能。用于水稻等大田作物。
五氟磺草胺OD制備難度較大,OD需要更多的表面活性劑,制作油基懸浮體系比制作水基懸浮體系更難,高濃度制劑表現(xiàn)更甚。當(dāng)初,五氟磺草胺OD的開(kāi)發(fā)者巧妙地進(jìn)行了產(chǎn)品設(shè)計(jì),既避開(kāi)了高濃度制劑的相應(yīng)難題,又量體裁衣地把低含量OD的配方空間優(yōu)勢(shì)用足,并充分考慮了增效這一關(guān)鍵點(diǎn)。
五氟磺草胺OD產(chǎn)品使用大包裝、在大面積農(nóng)田中使用,能充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。但使用小鋁箔包裝,時(shí)有粘袋現(xiàn)象而影響使用,故需較高水平的制劑技術(shù)以保證產(chǎn)品的低粘度。
由此證明:制劑的加工水平不在乎含量高低,而在于它的適應(yīng)和效果。
3.2 五氟磺草胺懸浮劑產(chǎn)品
懸浮劑是五氟磺草胺位列第二的主要?jiǎng)┬汀?
懸浮劑只有一個(gè)產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng),即22%五氟磺草胺SC,為中低含量制劑,以便留出足夠的配方空間提高藥物噴施性能。用于水稻移栽田,推薦藥土法,封閉處理。
懸浮劑制備有難度,尤其在水基化制劑中奧氏熟化傾向顯著,高濃度制劑表現(xiàn)更甚。當(dāng)初,五氟磺草胺懸浮劑的開(kāi)發(fā)者避開(kāi)了高濃度制劑的相應(yīng)難題又量體裁衣地把中低含量懸浮劑的配方空間優(yōu)勢(shì)用足,解決了制劑的穩(wěn)定性。五氟磺草胺懸浮劑2013年進(jìn)入市場(chǎng)。
五氟磺草胺SC設(shè)計(jì)為中低含量的制劑產(chǎn)品,這是一個(gè)明智的選擇。以此可以有足夠的配方空間提高產(chǎn)品的潤(rùn)濕、滲透等應(yīng)用性能,這對(duì)保證藥效是至關(guān)重要的。同時(shí)充分考慮了配方的設(shè)計(jì)和其使用方法。
22%五氟磺草胺SC登記作物為水稻移栽田,防治一年生雜草。使用方法為莖葉處理和藥土法。既能經(jīng)莖葉的吸附、滲透后吸收,又能通過(guò)根系向上傳導(dǎo),使藥效得以充分發(fā)揮。草齡大或干旱天氣建議加“助劑”,可提高除草效果。
3.3 五氟磺草胺其它劑型的開(kāi)發(fā)
從防治對(duì)象對(duì)五氟磺草胺吸收傳導(dǎo)的特點(diǎn)看,顆粒劑也是一個(gè)很好的劑型選擇。通過(guò)根系向上傳導(dǎo)發(fā)揮藥效而揚(yáng)其所長(zhǎng)。顆粒劑可經(jīng)撒施使用,省工省時(shí),環(huán)境成本小,且緩釋、節(jié)水、節(jié)藥。用于水田防治草害將會(huì)有很好的市場(chǎng)前景。
從五氟磺草胺的物化性質(zhì)分析,其顆粒劑不宜用吸附法制備,擠壓法應(yīng)可行。
顆粒劑的含量理論上不能太高,需要考慮使用方式和使用量。
3.4 五氟磺草胺的復(fù)配制劑
五氟磺草胺單劑對(duì)千金子防效表現(xiàn)不一。從兼治、延緩抗性的目的出發(fā),五氟磺草胺的復(fù)配制劑也是未來(lái)重點(diǎn)推廣的品種。目前登記的復(fù)配產(chǎn)品有:①
60 g/L五氟磺草胺·氰氟草酯OD;②16%五氟磺草胺*氰氟草酯OD;③
4%五氟磺草胺·吡嘧磺隆OD;④21%五氟磺草胺·氯氟吡氧乙酸OD;⑤
10%五氟磺草胺·精噁唑禾草靈OD;⑥39.8%五氟磺草胺·丁草胺SE(懸乳劑)……
五氟磺草胺的可復(fù)配性很強(qiáng),隨著復(fù)配制劑的開(kāi)發(fā),將促進(jìn)復(fù)配劑型研究水平的提高,這些主要有:SE(SC+EW)、ZC(CS+SC)、ZE(CS+SE)等。
需注意,復(fù)配必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的配方和藥效實(shí)驗(yàn)篩選。切忌重復(fù)性低劑量使用某種農(nóng)藥,由此必將誘導(dǎo)其抗性的產(chǎn)生。
4 對(duì)五氟磺草胺制劑的評(píng)價(jià)
4.1 對(duì)五氟磺草胺可分散油懸浮劑的評(píng)價(jià)
(1)五氟磺草胺OD是農(nóng)藥新劑型可分散油懸浮劑推廣應(yīng)用史上的一座里程碑
2005年,五氟磺草胺以25 g/L OD的產(chǎn)品形態(tài)上市,主要的劑型僅為兩個(gè):OD和SC。其中90%以上的市場(chǎng)份額為OD所占。
五氟磺草胺可分散油懸浮劑以其優(yōu)秀的藥效和推廣業(yè)績(jī)證明:許多可以制得可濕性粉劑、液劑,類似五氟磺草胺的高熔點(diǎn)原藥,其劑型定位并非一定選擇傳統(tǒng)劑型不可!由此產(chǎn)生的價(jià)值應(yīng)遠(yuǎn)大于五氟磺草胺OD產(chǎn)品自身!
(2)定位于中低含量制劑是取得成功的重要因素
五氟磺草胺原藥的理化性能說(shuō)明它具備制得更高含量OD的可能。但它的開(kāi)發(fā)者們卻定位在低含量。這不單純是為了應(yīng)用方便,更在于配方留有足夠的余地來(lái)增添其它性能,尤其能充分考慮配方本身的增效作用,使其產(chǎn)品能同時(shí)滿足各種環(huán)境、各種防治對(duì)象的要求。終于使它能走遍天下。這又證明:制劑的水平不在乎含量高低,而在于它的適應(yīng)和效果。
(3)為迅速進(jìn)入世界各地推廣提供了條件
五氟磺草胺上市的2005年,世界多國(guó)限制使用有毒有害溶劑、普及環(huán)境友好農(nóng)藥劑型正進(jìn)入高潮,眾多國(guó)家對(duì)農(nóng)藥的登記提出新的要求,有的還頒布了相應(yīng)的農(nóng)藥登記管理措施。正是由于將五氟磺草胺劑型定位在OD上,使它能繞過(guò)在環(huán)境和生態(tài)要求方面所設(shè)置的登記障礙,為快速進(jìn)入市場(chǎng)提供了條件。
(4)是制劑技術(shù)積累的結(jié)果
五氟磺草胺可分散油懸浮劑的開(kāi)發(fā)能迅速獲得高水平產(chǎn)業(yè)化,是制劑技術(shù)積累和發(fā)展的結(jié)果。
4.2 對(duì)五氟磺草胺其他劑型發(fā)展的評(píng)價(jià)
4.2.1 懸浮劑
2013年新推出的22%懸浮劑,是五氟磺草胺的第二主要?jiǎng)┬停扑]藥土法,封閉處理,更能發(fā)揮藥物的內(nèi)吸性能。當(dāng)然,它用在大田噴施表現(xiàn)也不錯(cuò)。
可以預(yù)見(jiàn),SC在五氟磺草胺制劑產(chǎn)品中的占比將會(huì)增加。
4.2.2 顆粒劑
五氟磺草胺制成GR用于土壤處理或根施,使藥物通過(guò)根系吸收傳導(dǎo)至植株莖葉各部,施藥方便、省工省時(shí)、具有緩釋功能,其用藥的市場(chǎng)頗大,應(yīng)作為五氟磺草胺的重要輔助劑型予以產(chǎn)業(yè)化。
4.2.3 復(fù)配制劑
復(fù)配制劑應(yīng)作為五氟磺草胺專利過(guò)期后最重要的制劑研究方向。