микроинкапсулированная инсектицидная композиция

Формула изобретения

1. Пестицидная композиция, содержащая:

фосфорорганический пестицид и

полимер, образующий стенку капсулы, которая по меньшей мере частично инкапсулирует фосфорорганический пестицид, образуя микрокапсулу, где стенка имеет среднюю толщину от приблизительно 5 нм до приблизительно 25 нм, где указанная микрокапсула имеет средний диаметр в диапазоне от приблизительно 2 мкм до приблизительно 6 мкм,

где термин «приблизительно» подразумевает плюс или минус 10% от указанного значения;

где фосфорорганический пестицид выбирают из группы, состоящей из: ацефата, азинфос-метила, хлорфенвинфоса, хлорэтоксифоса, хлорпирифос-метила, диазинона, диметоата, дисульфотона, этопрофоса, фенитротиона, фентиона, фенамифоса, фостиазата, малатиона, метамидофоса, метидатиона, ометоата, оксидеметон-метила, паратиона, паратион-метила, фората, фосмета, профенофоса и трихлорфона;

где стенка образуется межфазной поликонденсацией

по меньшей мере одного маслорастворимого мономера, выбранного из группы, состоящей из: диизоцианатов, полиизоцианатов, хлорангидридов двухосновных кислот, хлорангидридов многоосновных кислот, сульфонилхлоридов и хлорформиатов; и

по меньшей мере одного водорастворимого мономера, выбранного из группы, состоящей из: диаминов, полиаминов, водорастворимых диолов и водорастворимых полиолов.

2. Пестицидная композиция по п.1, где стенка капсулы имеет среднюю толщину от приблизительно 8 нм до приблизительно 12 нм, где указанная микрокапсула имеет средний диаметр в диапазоне от приблизительно 2 мкм до приблизительно 6 мкм.

3. Пестицидная композиция по п.1, где фосфорорганический пестицид представляет собой хлорпирифос.

4. Пестицидная композиция по п.3, где микрокапсулы содержат от приблизительно 15 мас.% до приблизительно 35 мас.% хлорпирифоса.

5. Пестицидная композиция по п.4, где указанная композиция демонстрирует токсичность против самок крыс более чем приблизительно 5000 мг/кг и LC ₅₀ при регулировании численности хлопковой тли сразу после внесения менее чем приблизительно 30 ч./млн хлорпирифоса.

6. Пестицидная композиция по п.4, где указанная композиция демонстрирует токсичность против самок крыс более чем приблизительно 2500 мг/кг и LC₅₀ при регулировании численности малой совки сразу после внесения менее чем приблизительно 400 ч./млн хлорпирифоса.

7. Способ получения микрокапсул, включающий стадии:

получения фосфорорганического инсектицида и по меньшей мере одного мономера;

смешивания фосфорорганического инсектицида и по меньшей мере одного мономера; и

формирования микрокапсул, где мономер образует полимер, из которого формируется стенка, причем эта стенка по меньшей мере частично окружает порцию инсектицида, образуя указанную микрокапсулу, где стенка имеет среднюю толщину от приблизительно 5 нм до приблизительно 25 нм, и указанная микрокапсула имеет средний диаметр в диапазоне от приблизительно 2 мкм до приблизительно 6 мкм;

где термин «приблизительно» подразумевает плюс или минус 10% от указанного значения;

где полимер получают межфазной поликонденсацией по меньшей мере одного маслорастворимого мономера, выбранного из группы, состоящей из диизоцианатов, полиизоцианатов, хлорангидридов двухосновных кислот, хлорангидридов многоосновных кислот, сульфонилхлоридов и хлорформиатов; и

по меньшей мере одного водорастворимого мономера, выбранного из группы, состоящей из: диаминов, полиаминов, водорастворимых диолов и водорастворимых полиолов;

где фосфорорганический пестицид выбирают из группы, состоящей из: ацефата, азинфос-метила, хлорфенвинфоса, хлорэтоксифоса, хлорпирифос-метила, диазинона, диметоата, дисульфотона, этопрофоса, фенитротиона, фентиона, фенамифоса, фостиазата, малатиона, метамидофоса, метидатиона, ометоата, оксидеметон-метила, паратиона, паратион-метила, фората, фосмета, профенофоса и трихлорфона.

8. Способ получения по п.7, где стенка капсулы имеет среднюю толщину от приблизительно 8 нм до приблизительно 12 нм, причем указанная микрокапсула имеет средний диаметр в диапазоне от приблизительно 2 мкм до приблизительно 6 мкм.

9. Способ получения по п.7, где указанный фосфорорганический пестицид представляет собой хлорпирифос.

10. Способ по п.9, где указанная микрокапсула содержит от приблизительно 15 мас.% до приблизительно 35 мас.% хлорпирифоса.

11. Способ регулирования численности насекомых, включающий стадии: получения инсектицидной композиции, состоящей из микрокапсул, где микрокапсулы содержат:

фосфорорганический инсектицид; и

полимер, где полимер образует стенку, которая по меньшей мере частично инкапсулирует фосфорорганический пестицид с образованием микрокапсулы, причем стенка имеет среднюю толщину от приблизительно 5 нм до приблизительно 25 нм, и средний диаметр указанной микрокапсулы находится в диапазоне от приблизительно 2 мкм до приблизительно 6 мкм, где термин «приблизительно» подразумевает плюс или минус 10% от указанного значения; и

нанесения указанного инкапсулированного инсектицида на популяцию насекомых или на область, расположенную в непосредственной близости от популяции насекомых.

12. Способ регулирования численности насекомых по п.11, где полимер, образующий указанную стенку, получают межфазной поликонденсацией:

по меньшей мере одного маслорастворимого мономера, выбранного из группы, состоящей из диизоцианатов, полиизоцианатов, хлорангидридов двухосновных кислот, хлорангидридов многоосновных кислот, сульфонилхлоридов и хлорформиатов; и

по меньшей мере одного водорастворимого мономера, выбранного из группы, состоящей из: диаминов, полиаминов, водорастворимых диолов и водорастворимых полиолов; и

фосфорорганический инсектицид выбран из группы, состоящей из: ацефата, азинфос-метила, хлорфенвинфоса, хлорэтоксифоса, хлорпирифос-метила, диазинона, диметоата, дисульфотона, этопрофоса, фенитротиона, фентиона, фенамифоса, фостиазата, малатиона, метамидофоса, метидатиона, ометоата, оксидеметон-метила, паратиона, паратион-метила, фората, фосмета, профенофоса и трихлорфона.

13. Способ регулирования численности насекомых по п.11, где стенка имеет среднюю толщину от приблизительно 8 нм до приблизительно 12 нм, причем указанная микрокапсула имеет средний диаметр в диапазоне от приблизительно 2 мкм до приблизительно 6 мкм.

14. Способ регулирования численности насекомых по п.11, где фосфорорганический пестицид представляет собой хлорпирифос.

15. Способ регулирования численности насекомых по п.14, где указанная композиция демонстрирует токсичность против самок крыс более чем приблизительно 5000 мг/кг и значение LC₅₀ при регулировании численности хлопковой тли сразу после нанесения менее чем приблизительно 30 ч./млн хлорпирифоса.

16. Способ регулирования численности насекомых по п.14, где указанная композиция демонстрирует токсичность против самок крыс более чем приблизительно 2500 мг/кг и значение LC₅₀ при регулировании численности малой совки сразу после нанесения менее чем приблизительно 400 ч./млн хлорпирифоса.

Описание изобретения к патенту

Перекрестные ссылки на родственные заявки

Настоящая заявка претендует на приоритет предварительной заявки на патент США с порядковым номером 61/157339, поданной 4 марта 2009, которая непосредственно включена в настоящую заявку с помощью ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

Различные аспекты и варианты осуществления настоящего изобретения в основном относятся к композициям микроинкапсулированных пестицидов, которые обладают полезными биологическими, коммерческими и/или экологическими свойствами.

Предпосылки изобретения

Регулирование численности насекомых играет важную роль в современном сельском хозяйстве, хранении пищевых продуктов и гигиене. В настоящее время значительную роль в регулировании численности насекомых играют инкапсулированные инсектицидные композиции, которые являются безопасными и эффективными. Свойства применяемых инкапсулированных инсектицидных композиций включают высокую начальную токсичность против целевых вредителей, легкость применения, стабильность, низкую токсичность против других животных в районе 2500 мг/кг и значительное время действия на окружающую среду. Считалось, что некоторые из этих свойств находятся в противоречии друг с другом, и разработка применяемых инсектицидных композиций часто включает создание составов с характеристиками, которые отражают баланс между этими свойствами.

Принимая во внимание большую пользу и значимость инкапсулированных инсектицидов, существует насущная и постоянная потребность в новых инсектицидных композициях, которые демонстрируют благоприятные физические, химические, биологические и экологические свойства. Различные аспекты и варианты осуществления изобретения, раскрытые в настоящей заявке, стремятся удовлетворить эту потребность.

Сущность изобретения

Один из аспектов настоящего изобретения относится к пестицидной композиции, содержащей фосфорорганический пестицид, и полимер; где полимер образует стенку капсулы, которая по меньшей мере частично инкапсулирует фосфорорганический пестицид, формируя микрокапсулу, причем стенка имеет среднюю толщину от приблизительно 5 нм до приблизительно 25 нм, и указанная микрокапсула имеет средний диаметр в диапазоне от приблизительно 2 микронов до при приблизительно 6 микронов. В одном из вариантов осуществления стенка микрокапсулы имеет среднюю толщину от приблизительно 8 нм до приблизительно 12 нм, причем указанная микрокапсула имеет средний диаметр в диапазоне от приблизительно 2 микронов до приблизительно 6 микронов.

В одном из вариантов осуществления микрокапсула содержит по меньшей мере один пестицид, выбранный из группы фосфорорганических пестицидов, а именно из группы, включающей: ацефат, азинфос-метил, хлорфенвинфос, хлорэтоксифос, хлорпирифос-метил, диазинон, диметоат, дисульфотон, этопрофос, фенитротион, фентион, фенамифос, фостиазат, малатион, метамидофос, метидатион, ометоат, оксидеметон-метил, паратион, паратион-метил, форат, фосмет, профенофос и трихлорфон. В другом варианте осуществления микрокапсула включает фосфорорганический пестицид хлорпирифос. В еще одном варианте осуществления, микрокапсула содержит, по меньшей мере, от приблизительно 15 масс.% до приблизительно 35 масс.% хлорпирифоса.

В одном из вариантов осуществления микрокапсула формируется при межфазной конденсации, в которой участвует по меньшей мере один маслорастворимый мономер, выбранный, например, из группы, состоящей из: диизоцианатов, полиизоцианатов, хлорангидридов двухосновных кислот, хлорангидридов многоосновных кислот, сульфонилхлоридов и хлорформиатов; и по меньшей мере один водорастворимый мономер, выбранный из группы, состоящей, например, из: диаминов, полиаминов, водорастворимых диолов и водорастворимых полиолов.

В одном из вариантов осуществления, микрокапсулы по настоящему изобретению демонстрируют значения токсичности в отношении самок крыс выше чем приблизительно 5000 мг/кг и значения LC₅₀ при регулировании численности хлопковой тли (APHIGO) сразу после нанесения менее чем приблизительно 30 ч./млн хлорпирифоса. В еще одном варианте осуществления, микрокапсулы по настоящему изобретению демонстрируют значения токсичности в отношении самок крыс выше чем приблизительно 2500 мг/кг и значения LC₅₀ при регулировании численности малой совки (LAPHEG) сразу после нанесения менее чем приблизительно 400 ч./млн хлорпирифоса.

Другой аспект настоящего изобретения относится к способу получения микрокапсул с инсектицидными свойствами, включающему стадии получения фосфорорганического инсектицида и по меньшей мере одного мономера; смешивания фосфорорганического инсектицида и по меньшей мере одного мономера; и формирования микрокапсул, причем мономер превращается в полимер, а именно полимер, образующий стенку, где эта стенка хотя бы частично охватывает порцию инсектицида, формируя микрокапсулу, причем стенка имеет среднюю толщину от приблизительно 5 нм до приблизительно 25 нм, и микрокапсула имеет средний диаметр в диапазоне от приблизительно 2 микронов до приблизительно 6 микронов. В одном из вариантов осуществления, полимер, образующий по меньшей мере часть стенки микрокапсулы, получают межфазной поликонденсацией по меньшей мере одного маслорастворимого мономера, выбранного из группы, включающей: диизоцианаты, полиизоцианаты, хлорангидриды двухосновных кислот, хлорангидриды многоосновных кислот, сульфонилхлориды и хлорформиаты; и по меньшей мере одного водорастворимого мономера, выбранного из группы, включающей: диамины, полиамины, водорастворимые диолы и водорастворимые полиолы.

В одном из вариантов осуществления микрокапсула с инсектицидными свойствами образована полимером, который хотя бы частично окружает фосфорорганический инсектицид, например, хлорпирифос. Полимер образует стенку капсулы, которая по меньшей мере частично окружает порцию хлорпирифоса, причем эта стенка имеет среднюю толщину от приблизительно 8 нм до приблизительно 12 нм, в то время как микрокапсула имеет средний диаметр в диапазоне от приблизительно 2 микронов до приблизительно 6 микронов. В одном из вариантов осуществления микрокапсула содержит не менее приблизительно 10 масс.% хлорпирифоса. В еще одном варианте осуществления полимерная стенка микрокапсулы по меньшей мере частично окружает по меньшей мере один фосфорорганический пестицид, выбранный из группы, которая включает: ацефат, азинфос-метил, хлорфенвинфос, хлорэтоксифос, хлорпирифос-метил, диазинон, диметоат, дисульфотон, этопрофос, фенитротион, фентион, фенамифос, фостиазат, малатион, метамидофос, метидатион, ометоат, оксидеметон-метил, паратион, паратион-метил, форат, фосмет, профенофос, трихлорфон и т.п.

Еще один аспект настоящего изобретения относится к способу регулирования численности насекомых, включающему стадии: получения частиц инсектицидной композиции, где указанные частицы включают фосфорорганический инсектицид и полимер, причем полимер образует стенку капсулы, которая хотя бы частично инкапсулирует фосфорорганический пестицид с образованием микрокапсулы, где стенка микрокапсулы имеет среднюю толщину от приблизительно 5 нм до приблизительно 25 нм, и микрокапсула имеет средний диаметр в диапазоне от приблизительно 2 микронов до приблизительно 6 микронов; и нанесения указанного инкапсулированного инсектицида на поверхность, например, листьев, стеблей или ствола растения.

Один из вариантов осуществления настоящего изобретения представляет собой способ регулирования численности насекомых, который включает стадии: формирования микрокапсул с инсектицидными свойствами, где микрокапсула включает стенку, сформированную путем межфазной поликонденсации по меньшей мере одного маслорастворимого мономера, выбранного из группы, состоящей из диизоцианатов, полиизоцианатов, хлорангидридов двухосновных кислот, хлорангидридов многоосновных кислот, сульфонилхлоридов и хлорформиатов; и по меньшей мере одного водорастворимого мономера, выбранного из группы, состоящей из: диаминов, полиаминов, водорастворимых диолов и водорастворимых полиолов; и по меньшей мере один фосфорорганический инсектицид, который выбран из группы, состоящей из: ацефата, азинфос-метила, хлорфенвинфоса, хлорэтоксифоса, хлорпирифос-метила, диазинона, диметоата, дисульфотона, этопрофоса, фенитротиона, фентиона, фенамифоса, фостиазата, малатиона, метамидофоса, метидатиона, ометоата, оксидеметон-метила, паратиона, паратион-метила, фората, фосмета, профенофоса и трихлорфона, где стенка из полимерного компонента по меньшей мере частично окружает порцию инсектицида с образованием микрокапсулы. В одном из вариантов осуществления микрокапсула включает от приблизительно 15 масс.% до приблизительно 35 масс.% хлорпирифоса. В одном из вариантов осуществления, микрокапсула, применяемая для регулирования численности насекомых, имеет стенку со средней толщиной от приблизительно 8 нм до приблизительно 12 нм, причем средний диаметр указанной микрокапсулы находится в диапазоне от приблизительно 2 микронов до приблизительно 6 микронов.

Еще один вариант осуществления изобретения представляет собой микроинкапсулированный фосфорорганический инсектицид, применяемый для контроля за численностью насекомых, со значением токсичности в отношении самок крыс более чем приблизительно 5000 мг/кг и LC₅₀ при регулировании численности насекомых, например, хлопковых тлей, сразу после нанесения менее чем приблизительно 30 ч./млн хлорпирифоса. В еще одном варианте осуществления микрокапсулы имеют значение токсичности для самок крыс более чем приблизительно 2500 мг/кг и LC₅₀ для регулирования численности насекомых, например, малой совки сразу после нанесения менее чем приблизительно 400 ч./млн хлорпирифоса.

Другие отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения будут изложены ниже по тексту в подробном описании изобретения, и отчасти они будут легко понятны специалисту в данной области техники из этого описания или выявлены при практической реализации изобретения, описанного в настоящей заявке, включая следующее далее подробное описание, формулу изобретения, а также приложенные чертежи.

Следует понимать, что как приведенное выше по тексту общее описание, так и приведенное ниже по тексту подробное описание вариантов осуществления настоящего изобретения, предназначены для предоставления общих сведений или основ для понимания природы и характерных черт заявленного изобретения. Сопровождающий иллюстративный материал включен для более глубокого понимания изобретения, входит в состав данного описания и составляет его часть. Чертежи иллюстрируют различные варианты осуществления изобретения и в совокупности с описанием служат для объяснения принципов и особенностей воплощения настоящего изобретения.

Краткое описание иллюстративного материала

На фиг.1 изображена зависимость значений LC₅₀ (в частях на миллион ч./млн) хлорпирифоса от DAT (времени в днях после нанесения) для различных инсектицидных композиций при тестировании их эффективности против малой совки (LAPHEG).

На фиг.2 изображена зависимость значений LC₅₀ (в ч./млн хлорпирифоса) от DAT для различных микрокапсульных и контрольных составов хлорпирифоса при тестировании их эффективности против хлопковой тли (APHIGO).

Подробное описание изобретения

С целью содействия пониманию основных принципов настоящего изобретения далее по тексту будут описаны предпочтительные варианты осуществления изобретения, и для их описания будут использоваться конкретные формулировки. Тем не менее, следует понимать, что эти формулировки не предполагают наложения ограничений на объем изобретения, и в этот объем включены такие изменения, модификации и дальнейшие приложения принципов настоящего изобретения, которые обычно приходят на ум специалисту в той области техники, к которой относится изобретение.

В одном из вариантов осуществления, изобретение относится к микроинкапсулированной пестицидной композиции, которая содержит по меньшей мере один пестицид, предназначенный для уничтожения или контроля численности по меньшей мере одного вредителя растений. В некоторых композициях этот пестицид представляет собой или, по меньшей мере, содержит хотя бы один фосфорорганический пестицид. Применимые фосфорорганические пестициды содержат, не ограничиваясь этим, следующие соединения и их различные производные: ацефат, азинфос-метил, хлорфенвинфос, хлорэтоксифос, хлорпирифос-метил, диазинон, диметоат, дисульфотон, этопрофос, фенитротион, фентион, фенамифос, фостиазат, малатион, метамидофос, метидатион, ометоат, оксидеметон-метил, паратион, паратион-метил, форат, фосмет, профенофос, трихлорфон и т.п.

Оболочка микрокапсулы может быть образована полимером, который полностью или частично покрывает ядро капсулы, обогащенное пестицидом. Оболочка микрокапсулы может состоять из стенки, где стенка изготовлена из полимера. Некоторые подходящие полимеры, которые могут применяться для создания стенки микрокапсулы, содержат по меньшей мере один тип мономера, молекулы которого связываются друг с другом с образованием полимера. В одном из вариантов осуществления, полимерная стенка образуется в результате межфазной поликонденсации одного мономера, который преимущественно растворим в воде, и другого мономера, который преимущественно нерастворим в воде. Подходящие преимущественно нерастворимые в воде мономеры, которые могут применяться для формирования стенки микрокапсулы, включают, не ограничиваясь перечисленными, такие соединения, как диизоцианаты, полиизоцианаты, хлорангидриды двухосновных кислот, хлорангидриды многоосновных кислот, сульфонилхлориды, хлорформиаты и т.п. Подходящие преимущественно растворимые в воде мономеры, которые могут применяться для формирования стенки микрокапсулы, включают, не ограничиваясь этим, такие соединения, как диамины, полиамины, водорастворимые диолы и водорастворимые полиолы.

Стенка, являющаяся по меньшей мере частью оболочки некоторых микрокапсул, имеет среднюю толщину от приблизительно 5 нм до приблизительно 25 нм, причем микрокапсула может также иметь средний диаметр в диапазоне от приблизительно 2 микронов до приблизительно 6 микронов. В некоторых вариантах осуществления, стенка микрокапсулы имеет среднюю толщину от приблизительно 8 до приблизительно 12 нм, где указанные микрокапсулы имеют средний диаметр в диапазоне от приблизительно 2 микронов до приблизительно 6 микронов.

В настоящей заявке термин «приблизительно» подразумевает плюс или минус десять процентов от указанного значения или диапазона значений. Например, «приблизительно» 12 включает значения, находящиеся в диапазоне от 10,8 до 13,2; фраза «приблизительно 10 масс.%» относится к составам, которые включают от 9 до 11 масс.%; и т.п.

Микрокапсулы по различным аспектам и вариантам осуществления настоящего изобретения демонстрируют хорошие показатели токсичности против популяций целевых насекомых и значения LD₅₀ против самок крыс, в диапазоне, превышающем приблизительно 2500 мг/кг. В одной серии вариантов осуществления, микрокапсулы имеют значения LD₅₀ для самок крыс в диапазоне более чем приблизительно 5000 мг/кг, причем, как правило, эти величины выражают в виде отношения количества пестицида в составе к массе тела тестового млекопитающего. В еще одном варианте осуществления, эти микрокапсулы демонстрируют значения LD₅₀, измеренные для самок крыс, порядка приблизительно 2500 мг действующего инсектицида. Кроме того микрокапсулы эффективны для уничтожения, подавления или отпугивания вредителей. Некоторые варианты осуществления хорошо подходят для обработки или регулирования численности популяции насекомых при контакте с насекомыми. Например, одна композиция включает приблизительно 25 масс.% хлорпирифоса и имеет значение LC₅₀ против хлопковой тли (APHIGO) приблизительно 30 ч./млн хлорпирифоса, при нанесении препарата микрокапсул на популяцию насекомых или на область, расположенную рядом с популяцией насекомых.

В еще одном варианте осуществления, микрокапсулы по настоящему изобретению применимы для обработки грызущих насекомых, например, малой совки (LAPHEG). В одном из вариантов осуществления, состав содержит приблизительно 25 масс.% хлорпирифоса и имеет значение LC₅₀ для регулирования численности малой совки сразу после нанесения приблизительно 450 ч./млн, или менее приблизительно 400 ч./млн хлорпирифоса, если микроинкапсулированный препарат наносят на область растения, расположенную рядом с популяцией насекомых. В следующем варианте осуществления, состав содержит приблизительно 25 масс.% хлорпирифоса и имеет значение LC ₅₀ против хлопковой тли (APHIGO) приблизительно 50 ч./млн, при нанесении препарата микрокапсул на растения, считая по итоговому количеству, или менее 30 ч./млн хлорпирифоса. В еще одном варианте осуществления, микрокапсулы применимы для обработки грызущих насекомых, например, малой совки (LAPHEG). В одном из вариантов осуществления, состав содержит приблизительно 20 масс.% хлорпирифоса и имеет такую же эффективность регулирования численности малой совки сразу после нанесения, как и Lorsban®, при применении в количестве, соответствующем 185-1000 ч./млн хлорпирифоса. Этот же состав более эффективен при регулировании численности малой совки, чем Lorsban®, через пять дней после нанесения.

Другой аспект настоящего изобретения относится к способу получения микрокапсул с инсектицидными свойствами. В одном из вариантов осуществления, этот способ включает стадию получения инсектицида, например, фосфорорганического инсектицида, и по меньшей мере одного соединения, которое можно использовать для формирования покрытия, которое по крайней мере частично покрывает инсектицид, формируя хотя бы частичный барьер между инсектицидом и окружающей средой. В одном из вариантов осуществления, это покрытие, оболочку или по крайней мере компоненты стенки микрокапсулы формируют из мономера, который можно ввести в реакцию с аналогичным или другим мономером с образованием полимера, из которого формируется стенка микрокапсулы. Дополнительные стадии могут включать смешивание инсектицида и компонентов, образующих стенку, и взаимодействие хотя бы некоторых из этих компонентов с образованием структуры стенки, которая по меньшей мере частично покрывает, окружает, или изолирует инсектицид в части микрокапсулы.

В одном из вариантов осуществления, инсектицид, применяемый для формирования микрокапсул по настоящему изобретению, представляет собой фосфорорганическое соединение, например, одно из таких соединений, как: ацефат, азинфос-метил, хлорфенвинфос, хлорэтоксифос, хлорпирифос-метил, диазинон, диметоат, дисульфотон, этопрофос, фенитротион, фентион, фенамифос, фостиазат, малатион, метамидофос, метидатион, ометоат, оксидеметон-метил, паратион, паратион-метил, форат, фосмет, профенофос, трихлорфон и т.п. В одном из вариантов осуществления инсектицид представляет собой хлорпирифос.

В одном из вариантов осуществления полимер, содержащий по меньшей мере часть стенки микрокапсулы, формируют путем межфазной поликонденсации по меньшей мере одного маслорастворимого мономера, выбранного из группы, включающей диизоцианаты, полиизоцианаты, хлорангидриды двухосновных кислот, хлорангидриды многоосновных кислот, сульфонилхлориды и хлорформиаты; и по меньшей мере одного водорастворимого мономера, выбранного из группы, включающей: диамины, полиамины, водорастворимые диолы и водорастворимые полиолы.

В одном из вариантов осуществления, микрокапсула с инсектицидными свойствами образована полимером, который хотя бы частично окружает фосфорорганический инсектицид, например, хлорпирифос. Этот полимер образует стенку, которая хотя бы частично окружает порцию хлорпирифоса, и эта стенка имеет среднюю толщину от приблизительно 8 нм до приблизительно 12 нм. В другом варианте осуществления, эта стенка имеет среднюю толщину от приблизительно 5 до приблизительно 25 нм. В одном из вариантов осуществления микрокапсула имеет средний диаметр в диапазоне от приблизительно 2 микронов до приблизительно 6 микронов.

Еще один аспект настоящего изобретения относится к способу регулирования численности насекомых, включающему стадии: получения частиц инсектицидной композиции, где указанные частицы включают фосфорорганический инсектицид и полимер, причем полимер образует стенку капсулы, которая по меньшей мере частично инкапсулирует фосфорорганический пестицид с образованием микрокапсулы, где стенка микрокапсулы имеет среднюю толщину от приблизительно 5 нм до приблизительно 25 нм, и сама микрокапсула имеет средний диаметр в диапазоне от приблизительно 2 микронов до приблизительно 6 микронов; и нанесения указанного инкапсулированного инсектицида на поверхность, например, листьев, стеблей или ствола растения.

Один из вариантов осуществления относится к способу регулирования численности насекомых, который включает стадии: формирования микрокапсулы с инсектицидными свойствами, где эта микрокапсула включает стенку, образованную при межфазной поликонденсации по меньшей мере одного маслорастворимого мономера, выбранного из группы, состоящей из диизоцианатов, полиизоцианатов, хлорангидридов двухосновных кислот, хлорангидридов многоосновных кислот, сульфонилхлоридов и хлорформиатов; и по меньшей мере одного водорастворимого мономера, выбранного из группы, состоящей из: диаминов, полиаминов, водорастворимых диолов и водорастворимых полиолов; и по меньшей мере один фосфорорганический инсектицид, выбранный из группы, состоящей из: ацефата, азинфос-метила, хлорфенвинфоса, хлорэтоксифоса, хлорпирифос-метила, диазинона, диметоата, дисульфотона, этопрофоса, фенитротиона, фентиона, фенамифоса, фостиазата, малатиона, метамидофоса, метидатиона, ометоата, оксидеметон-метила, паратиона, паратион-метила, фората, фосмета, профенофоса, трихлорфона и т.п., причем полимерная стенка хотя бы частично окружает порцию инсектицида, образуя микрокапсулу. В одном из вариантов осуществления, микрокапсула содержит по меньшей мере приблизительно 10 масс.% хлорпирифоса. В одном из вариантов осуществления, микрокапсула, применяемая для регулирования численности насекомых, имеет стенку, средняя толщина которой составляет от приблизительно 8 нм до приблизительно 12 нм, причем средний диаметр указанной микрокапсулы находится в диапазоне от приблизительно 2 микронов до приблизительно 6 микронов.

В следующем варианте осуществления изобретение относится к микроинкапсулированному фосфорорганическому инсектициду, применяемому для регулирования численности насекомых, который имеет значение токсичности против самок крыс, превышающее приблизительно 5000 мг/кг, и значение LC₅₀ сразу после применения при контроле численности насекомых, например, хлопковой тли (APHIGO) менее чем приблизительно 30 ч./млн хлорпирифоса. В еще одном варианте осуществления, микрокапсулы имеют значение токсичности против самок крыс, превышающее приблизительно 2500 мг/кг, и значение LC₅₀ сразу после применения при контроле численности насекомых, например, малой совки (LAPHEG) менее чем, приблизительно 400 ч./млн хлорпирифоса.

Один из очень успешных подходов, предпринятых производителями пестицидов для создания инсектицидных композиций, которые демонстрируют сбалансированность полезных свойств, заключался в инкапсулировании инсектицидных соединений с применением материалов, которые проявляют низкую токсичность или вообще не проявляют токсичности по отношению к целевой популяции насекомых, и/или которые являются более устойчивыми, и/или с которыми проще обращаться, чем с самим инсектицидом.

Эти инкапсулированные композиции, как правило, демонстрируют по меньшей мере одно дополнительное желаемое свойство по сравнению с не инкапсулированным инсектицидом.

Важное значение имеют композиции на основе частиц, в т.ч. микрокапсул, которые содержат по меньшей мере одно соединение, токсичное по отношению хотя бы к одному из видов насекомых, в частности, к видам насекомых, которые служат переносчиком заболеваний животных и человека или создают угрозу для коммерчески значимых видов растений. Соединения, проявляющие токсичность по отношению к насекомым, включают, не ограничиваясь этим, фосфорорганические соединения, например, ацефат, азинфос-метил, хлорфенвинфос, хлорэтоксифос, хлорпирифос-метил, диазинон, диметоат, дисульфотон, этопрофос, фенитротион, фентион, фенамифос, фостиазат, малатион, метамидофос, метидатион, ометоат, оксидеметон-метил, паратион, паратион-метил, форат, фосмет, профенофос, трихлорфон и т.п.

Другим классом молекул, обладающих инсектицидными свойствами, являются хлорорганические соединения, и в их число входят такие вещества, как гептахлор, дихлордифенилтрихлорэтан, дикофол, эндосульфан, хлордан, мирекс и пентахлорфенол. Другим классом инсектицидов и репеллентов насекомых являются пиретроиды, т.е. аналоги природных соединений, встречающихся в ромашке Pyrethrum, и в их число входят, например, аллетерин, бифентрин, циперметрин, дельтаметрин, перметрины, праллетрин, ресметрин, сумитрин, тетраметрин, тралометрин, трансфлурин и имипротрин. Еще один класс инсектицидов образуют соединения, подобные природному соединению никотин, и, помимо никотина, этот класс инсектицидов и репеллентов насекомых включает следующие соединения: ацетамиприд, клотианидин, имидаклоприд, нитенпирам, тиаклоприд и тиаметоксам.

Способы и соединения, которые подходят для формирования частиц, включают любой способ, который может применяться для формирования оболочки, слоя, покрытия или стенки. Как правило, действующий ингредиент в таких частицах в основном расположен внутри стенки, хотя для формирования частиц полное покрытие действующего ингредиента не является строго необходимым; составы включают частицы, в которых по меньшей мере часть действующего ингредиента соприкасается со стенкой или даже находится за пределами хотя бы части стенки.

Один из способов формирования частиц, который включает полное или частичное формирование стенки, функция которой заключается в полном или частичном отделении инсектицида от массы растворителя или окружающей среды, заключается в межфазной поликонденсации мономеров. Говоря вкратце, смесь мономеров подвергают конденсации с целью формирования полимерной стенки в присутствии, по меньшей мере, одного инсектицида. Стенка, содержащая полимер, в основном формирует внешнюю границу частицы; инсектицид может быть в основном сконцентрирован в частице, ограниченной непрерывной или прерывистой стенкой, которая формирует внешние очертания частицы. Мономеры, которые могут применяться для формирования частиц способом межфазной поликонденсации, могут включать в основном маслорастворимый мономер или группу таких мономеров, и водорастворимый мономер или группу таких водорастворимых мономеров. Маслорастворимые мономеры включают, например, соединения, выбранные из группы, в которую входят: диизоцианаты, полиизоцианаты, хлорангидриды двухосновных кислот, хлорангидриды многоосновных кислот, сульфонилхлориды, хлорформиаты и т.п. Водорастворимые мономеры включают, например, соединения, выбранные из группы, в которую входят: диамины, полиамины, водорастворимые диолы и водорастворимые полиолы.

Для получения инсектицида или репеллента насекомых с желаемыми характеристиками необходимо добиться, чтобы препарат обладал широким набором различных свойств. Эти свойства включают токсичность по отношению к насекомым или, по крайней мере, отпугивающее действие на целевых насекомых или ограничение их развития и/или способности к размножению. Другое желаемое свойство включает низкую токсичность или, в идеальном случае, отсутствие токсичности в отношении других животных, например, млекопитающих, в частности, людей, или в отношении растений, или нецелевых, в частности, полезных видов насекомых.

Другим желаемым свойством является предсказуемый и, в большинстве случаев, продолжительный период двукратного уменьшения эффективности (период полураспада) против целевых вредителей. Пестицидные композиции, которые сохраняют эффективность против популяции целевых вредителей в течение продолжительного периода времени, можно применять с целью контроля над целевыми вредителями не так часто или в меньших исходных количествах, что позволяет экономить трудозатраты, энергию и материалы. С другой стороны, составы, имеющие длительные периоды полураспада, например, период полураспада которых значительно превышает продолжительность сезона роста данной культуры, или времени максимального заражения целевыми вредителями, могут, в некоторых ситуациях, считаться источником опасности для окружающей среды.

Еще одним желаемым свойством является предсказуемое и, в большинстве случаев, продолжительное время пребывания инсектицида на защищаемом растении. Нанесение пестицидных композиций, демонстрирующих продолжительное время пребывания на растении, может привести к снижению издержек, поскольку в течение сезона роста или периода ожидаемого заражения необходимо меньшее число нанесений. Хотя можно перечислить идеальные свойства идеального инсектицида, из-за различий в способах применения идеальных пестицидов не существует. Поэтому цель заключается в создании пестицида с определенными свойствами, который при необходимости можно применять в различных конкретных условиях.

В настоящей заявке раскрыты микроинкапсулированные пестициды в форме частиц, обладающих такой толщиной стенки и таким размером, которые способствуют их применению в различных условиях. Неожиданно оказалось, что эти варианты осуществления включают инсектицидные композиции, с таким размером частиц и такой толщиной стенки, которые позволяют этим частицам демонстрировать высокую начальную активность по обездвиживанию насекомых (нокдаун-эффект, паралич насекомых), включая контактную активность против целевых насекомых, значения токсичности LD ₅₀ против самок крыс порядка 2500 мг/кг и, в некоторых случаях, более высокое или предпочтительное остаточное содержание препарата на растениях.

Далее будет приведено подробное описание вариантов осуществления настоящего изобретения, примеры которых проиллюстрированы приложенными чертежами. Во всех случаях, когда это возможно, на чертежах и в таблицах будет использована одна и те же нумерация, для ссылок на одни и те же или подобные соединения, композиции, устройства и т.п.

ПРИМЕРЫ

Специалисту в данной области техники должно быть очевидно, что в настоящее изобретение можно внести различные модификации и варианты, не отступая от сути и не выходя за пределы объема изобретения. Таким образом, имеется в виду, что настоящее изобретение охватывает эти модификации и варианты, при условии, что они входят в объем приложенной формулы изобретения и ее эквивалентов.

Материалы и методики

В таблице 1 суммированы химические и физические свойства некоторых новых и некоторых контрольных составов, содержащих хлорпирифос и микрокапсулы. Эти капсулы получали межфазной конденсацией, пример осуществления которой описан в типовой методике.

Таблица 1
Составы на основе капсул
Номер партии	CCS-0	CCS-1	CCS-2	CCS-3
Целевой диаметр капсулы (мкм)	3	3	6	6
Целевая толщина стенок капсулы	5	10	5	10
Хлорпирифос (масса в г)	15,552	15,419	15,574	15,522
Ароматические соединения ряда ксилолов1	9,313	9,251	9,344	9,313

Полиметилен полифенилизоцианат (г) 2	0,165	0,330	0,083	0,165
Этилендиамин (г)3	0,040	0,079	0,020	0,040
Поли(виниловый спирт)GL 03 PVA (г)4	2,275	2,275	1,400	1,400
Бентонитовая глина (г) 5	0,455	0,455	0,455	0,455
Ксантановая камедь (г)6	0,057	0,057	0,057	0,057
Полимерное ПАВ (г)7	1,266	1,266	0,779	0,779
Вода (г)	32,570	32,926	33,266	33,445
Измеренный диаметр капсулы (мкм)	3,3	3,5	6,2	5,9
Контрольные составы: Lorsban 4E - NAF-163 Pyrinex ME - имеющаяся в продаже суспензия капсул хлорпирифоса, поставляемая на европейский рынок фирмой Bayer. 1 Aromatic 100 (г), Exxon Mobile Corp., Fairfax, VA. 2 PAPI® 27, Dow Plastics, Midland, MI. 3 Sigma-Aldrich. 4 Gohsenol GL03 (г) компании Nippon Gohsei. 5 Veegam®, RT Vanderbilt, Inc. 6 Kelzan® S, Kelco, Co. 7 Atlox® 4913, Croda.

Получение суспензий микрокапсул

Типовые массы компонентов, применяемых для приготовления суспензии микрокапсул, приведены выше по тексту в разделе «материалы». Использовалась следующая методика получения суспензий. В 4-унциевую широкогорлую банку помещали указанное количество мономера изоцианата PAPI 27 (Dow Chemical). К PAPI 27 добавляли смесь ароматических углеводородов, содержащую 62,5 масс.% хлорпирифоса, получая 25 г органической фазы. Полученную смесь энергично перемешивали до однородного состояния. Готовили водную фазу, используя указанные количества поли(винилового спирта) (PVA, Gohsenol GL03, Nippon Gohsei), Veegam® (R.T. Vanderbilt) и Kelzan S® (Kelco) и добавляя достаточное количество деионизированной воды для получения в общей сложности 35 г водной фазы. Водную фазу добавляли к органической фазе, получая двухфазную смесь. Эту смесь эмульгировали с применением высокоскоростного миксера Silverson L4RT-A, используя стандартный агрегат для смешивания, снабженный 3,4-дюймовой трубкой и многоцелевой эмульгирующей головкой. Эмульгирование осуществляли, начиная перемешивание с относительно низкой скоростью (~1000 об/мин) и помещая наконечник агрегата для смешивания в водную фазу, с тем, чтобы он втягивал органическую фазу, пока она не будет хорошо эмульгирована. Затем скорость повышали дискретными ступенями. После каждого повышения скорости перемешивание останавливали и проводили измерение размера частиц. Этот процесс повторяли до получения частиц желаемого размера. Как правило, для достижения желаемого размера требовалась скорость ~4500-7500 об/мин. При перемешивании на пониженной скорости, позволявшей сохранить хорошее качество перемешивания, по каплям в виде 10% водного раствора добавляли амин, осуществляющий поперечное сшивание (этилендиамин (EDA), Aldrich). По окончании добавления амина, полученную суспензию капсул перемешивали в течение еще одной минуты, добавляли указанное количество Atlox 4913 (Uniqema), и проводили кратковременную заключительную гомогенизацию, завершая получение суспензии капсул.

Осторожно регулируя продолжительность времени перемешивания смеси и/или регулируя скорость миксера, можно получать инкапсулированные фосфорорганические инсектицидные композиции с различным размером капсул, имеющих различную толщину оболочки.

Подобным же образом, для получения микроинкапсулированных фосфорорганических инсектицидных композиций, имеющих различный размер капсулы и толщину оболочки, можно регулировать количество мономера, сшивающего агента, смачивающих агентов, буфера и т.п.

Измерение размера частиц в суспензиях микрокапсул

Распределение размеров частиц в суспензиях капсул определяли с использованием прибора для определения размеров частиц по рассеянию света Malvern Mastersizer 2000, снабженного узлом для работы с образцами малого объема, применяя программу версии 5.12. Перед измерениями образцы хорошо встряхивали или перемешивали для гарантии гомогенности. Распределение средних значений объема (VMD) для каждого состава приведено выше по тексту в разделе «материалы».

Вычисление толщины стенки капсулы

Расчет количества компонентов стенки капсулы, необходимых для получения стенки искомой толщины, основывался на геометрической формуле, выражающей объем сферы через величину ее радиуса. При определенных предположениях о морфологии ядра и оболочки, с учетом того, что ядро состоит из нерастворимых в воде компонентов, которые не входят в состав стенки (хлорпирифоса, растворителя), и оболочка состоит из способных к полимеризации материалов (масло- и водорастворимых мономеров), можно получить уравнение (1), которое связывает отношение объема ядра (V_C) к сумме объемов ядра и оболочки (V_S ) с соответствующими радиусами, где r_S означает радиус капсулы, включая оболочку, и l_S означает толщину оболочки.

Решая уравнение (1) для объема оболочки, получим:

Выражая соответствующие объемы через массы (m_i) и плотности (d_i) (m_S /d_S=V_S и m_C/d_C=V _C, где подстрочные коэффициенты S или C относятся к оболочке или ядру соответственно) и решая полученное уравнение для массы оболочки, получим:

Сравнивая уравнения (2) и (3), можно видеть, что влияние соотношения плотностей d_S/d _C заключается в появлении постоянного корректирующего коэффициента, если для вычисления количества компонентов стенки, необходимых для получения капсулы с желаемым размером и толщиной стенки, использовать массы. Если соотношение плотностей для ряда капсул остается постоянным, как в случае настоящего исследования, где во всех препаратах используются одни и те же материалы ядра и оболочки, удаление члена, отображающего соотношение плотностей, повлияет только на абсолютные значения толщины стенок, а не на их относительную разницу. Поскольку первостепенное значение имеет относительная разница, для упрощения расчетов применяли приближение, в котором убран множитель, описывающий соотношение плотностей, получая уравнение (4)

Осуществляя подстановки, а именно m _C=m_O-m_OSM, m_S=m_O +(f_WSM/OSM)m_OSM-m_C и f_WSM/OSM =m_WSM/m_OSM (соотношение масс водорастворимого мономера и маслорастворимого мономера), где m_O означает массу масляных компонентов (хлорпирифос, растворитель, маслорастворимый мономер), m_OSM означает массу маслорастворимого мономера, и m_WSM означает массу водорастворимого мономера, и решая уравнение для m_WSM, получим:

Для определения m_OSM в расчете в качестве исходного условия используется общее количество m _WSM. В настоящем исследовании водорастворимый мономер использовался в эквивалентном массовом соотношении 1:1 к маслорастворимому мономеру при получении всех препаратов суспензий капсул.

Биологические исследования для определения активности против типовых распространенных видов насекомых-вредителей

Pyrinex CS® является зарегистрированной торговой маркой Bayer Corporation. Этот продукт представляет собой инкапсулированную форму хлорпирифоса. Продукт, примененный в качестве контроля в описанном ниже эксперименте, был произведен Makhteshim Chemical Works, Be'er Sheva, Israel. Согласно спецификации по безопасности материалов, выпущенной поставщиком, Pyrinex CS обладает пероральной токсичностью, причем значение LD₅₀>20000 мг/кг.

Lorsban 4E представляет собой эмульгирующийся концентрат хлорпирифоса, поставляемый на рынок Dow Agro Sciences, Indianapolis, Indiana, USA. Согласно спецификации по безопасности материалов, которую можно получить у поставщика, Lorsban 4E имеет значение LD₅₀ для самок крыс, равное приблизительно 300 мг/кг.

Lorsban и Pyrinex CS выбраны в качестве контроля для большинства тестов, поскольку эти составы являются представителями двух противоположных типов составов, включающих хлорпирифос. Lorsban является эмульгирующимся концентратом, характеризующимся прекрасной парализующей активностью (нокдаун-эффектом) и значением LD₅₀ против самок крыс приблизительно 300 мг/кг, тогда как Pyrinex имеет значение LD₅₀ против самок крыс порядка приблизительно 20000 мг/кг и слабую парализующую активность. Данные о токсичности Lorsban и Pyrinex взяты из спецификаций по безопасности материалов производителей этих двух составов.

Активность против малой совки (LAPHEG): Растения в стадии роста 4-5 настоящего листа опрыскивали с применением самоходного опрыскивателя, настроенного таким образом, чтобы подавать раствор в количестве 200 л/га через насадку Teejet 8003 EVS при давлении 40 фунт/кв.дюйм. Для получения данных на момент начала эксперимента, растениям давали высохнуть, после чего отбирали образцы ткани листьев. Для тестов на количество оставшегося препарата, растения выдерживали в теплице при 80-100°F и относительной влажности 70-80%. Из листьев опрысканных растений вырезали диски 3×3 см и помещали по одному листовому диску в каждую лунку 32-луночного планшета для биологических анализов, на дне которых имелся тонкий слой агар-агара. 5 личинок малой совки на второй стадии роста помещали в центр каждого листового диска и закрывали планшет пластиковой крышкой. Личинок содержали в камере искусственного климата при 25°C/относительной влажности 40%. Подсчитывали смертность личинок через 24 часа после заражения паразитами листовых дисков, причем личинку считали мертвой, если она не могла двигаться, когда ее стимулировали прикосновением. Данные анализировали, применяя пробит-трансформацию log дозы для определения значений LC₅₀ и LC₉₀ и их 95% доверительных уровней.

Активность против хлопковой тли (APHIGO). Сеянцы тыквы заражали хлопковой тлей, помещая на семядоли небольшие кусочки листьев тыквы, инфицированной тлей из лабораторной колонии (Aphis Gossypii). Перед обработкой тле давали распространиться по листьям в течение 24 часов. Растения тыквы опрыскивали тестируемым раствором, используя ручной распылитель Devilbis. Растения опрыскивали до стекания. Результаты контрольных опытов подсчитывали через 24 часа путем случайного выбора одного листа на каждом растении и подсчета имеющихся на нем живых тлей. Данные анализировали, применяя пробит-трансформацию log дозы для определения значений LC₅₀ и LC₉₀ и их 95% доверительных уровней. Для определения эффективности регулирования численности насекомых остаточными количествами препаратов, опрыскивали неинфицированные растения тыквы и выдерживали в теплице при 80-90°F/относительная влажность 70-80%. Через определенное время растения инфицировали по описанной выше методике и подсчитывали результаты через 24 часа.

Типовые методики, которые применялись для измерения остаточной эффективности различных тестируемых составов

Методика: Разбавляли составы, до достижения концентрации 1 кг хлорпирифоса/200 л объема распыляемого препарата и распыляли на 12 растений на стадии 2-3 листа (семядоли). Растения переносили в теплицу (80-90°F/относительная влажность 70-80%) и размещали таким образом, чтобы расход при опрыскивании составлял 200 л/га, т.е. 1 кг действ. ингредиента/га.

Отбор образцов: У группы обработанных растений на 0,3,7 и 14 день после обработки удаляли в общей сложности по три семядоли (ненастоящих листа). Листья взвешивали, помещали в 1-унциевый стеклянный сосуд, в который добавляли 10 мл ацетонитрила. Сосуд закрывали крышкой и встряхивали на вибростоле в течение 45 минут, таким образом, чтобы ацетонитрил во время встряхивания покрывал весь лист. Образец ацетонитрила пропускали через шприц с фильтром из политетрафторэтилена с размером пор 0,45 мкм в пузырек для ЖХ и подвергали анализу.

Анализ: Для измерения концентрации хлорпирифоса в экстракте применяли ЖХ/МС. Определение концентрации образцов не требовалось.

Методики, которые применялись для измерения токсичности различных составов против самок крыс

Методика теста для 2000 мг/кг

Цель этого исследования заключалась в определении потенциала тестируемых соединений оказывать летальное действие при фиксированной дозировке. Исходную дозу, равную 2000 мг/кг, вводили одной женской особи животного. Если первое животное выживало после введения дозы, тестируемое соединение последовательно вводили еще 4 самкам, вводя дозу в общей сложности пяти животным.

Методика теста для 5000 мг/кг

Трем другим животным последовательно вводили 5000 мг/кг. Если первая особь выживала после введения дозы, тестируемое вещество последовательно вводили двум другим самкам крыс. Если все животные выживали, тестирование прекращали и считали, что значение LD ₅₀ превышает 5000 мг/кг.

Животные, использованные для тестирования

Для этого исследования использовали крыс, масса которых в начале исследования составляла 113,0-143,2 г. Препараты вводили крысам, начиная с возраста приблизительно двух месяцев, и через 2-3 недели проводили вскрытие животных.

Линия животных и обоснование ее использования

Для экспериментов использовали самок крыс F344/DuCrl, поскольку они хорошо подходят для исследования острой пероральной токсичности, для них доступны исторические данные и имеется надежный коммерческий поставщик. Тестовых животных получали у Charles River Laboratories Inc. (Raleigh, North Carolina). Возраст животных в начале исследования составлял 8-11 недель.

Физическое состояние и акклимация животных

Всех животных при поступлении в лабораторию (полностью аккредитованную Международной Ассоциацией по Аттестации и Аккредитации Содержания Лабораторных Животных - AAALAC International) подвергали осмотру, который проводил лабораторный ветеринар или квалифицированный специалист по токсикологии животных под непосредственным наблюдением лабораторного ветеринара, с целью определения общего состояния здоровья и пригодности для целей исследования.

Содержание животных

Животных поселяли в клетки из нержавеющей стали по две-три особи на клетку в комнатах, рассчитанных на поддержание необходимых условий (температуры, влажности и светового цикла), и перед началом исследования адаптировали к лабораторным условиям в течение по меньшей мере одной недели. Животных поселяли в клетки из нержавеющей стали по одной особи на клетку. Относительную влажность поддерживали в диапазоне 40-70%. Среднюю температуру в комнате поддерживали на уровне 22±1°C (при максимальном допустимом отклонении ±3°C). Во всех комнатах с животными устанавливали световой цикл 12 часов свет/темнота, при включении света в 6:00 утра и выключении света в 18:00 вечера. Воздух в комнате обновлялся приблизительно 12-15 раз в час. Полы в клетках представляли собой сетку из металлической проволоки, которая была покрыта сверху впитывающей бумагой. Клетки были снабжены ручными кормушками и системой подачи воды клапанного типа, активируемой нажатием.

Рандомизация и идентификация

Крыс случайным образом распределяли по экспериментальным группам, используя компьютерную программу. Идентификацию животных осуществляли с помощью кодового числа, передаваемого имплантированным под кожу транспондером (BioMedic Data Systems, Seaford, Delaware).

Пища и вода

Животным давали корм LabDietâ Certified Rodent Diet #5002 (PMI Nutrition International, St.Louis, Missouri) в форме гранул. Пища и водопроводная вода давались без ограничений. Для подтверждения того, что рацион питания обеспечивает достаточное поступление питательных веществ и количественного определения содержания отдельных нежелательных примесей, PMI Nutrition International осуществляла анализ корма. Городской департамент водоснабжения периодически проводил анализ питьевой воды, которую отбирали из муниципальных источников, с целью определения химических параметров и биологических загрязнений. Кроме того, через определенные промежутки времени независимые экспертные службы осуществляли избирательные анализы для выявления химических загрязнений. Ни в пище, ни в воде не были обнаружены какие-либо нежелательные примеси, которые могли бы неблагоприятным образом повлиять на результаты исследования или их интерпретацию.

Благополучие животных

Согласно правилам департамента США о благополучии сельскохозяйственных животных, 9 CFR, подраздел A, части 1-4, благополучие животных и проведение действий, необходимых для осуществления описанных исследований, были рассмотрены и одобрены Институциональным Комитетом по Содержанию и Использованию Животных (IACUC). IACUC установил, что предложенные действия находятся в полном соответствии с упомянутыми Окончательными Правилами. Одобренными IACUC действиями по содержанию и использованию животных, которые следовало применять при описываемом исследовании, являлись Acute Tox 01, DCO 01 и Animal ID 01.

Расчет доз

Индивидуальные дозы рассчитывали на основе исходной массы тела животных (натощак). Все дозы вводили в единицах объема, с учетом удельного веса.

Введение препаратов

Введение препаратов отдельным животным производили последовательно. Временной интервал между введениями определяли исходя из времени начала, продолжительности и тяжести признаков отравления. Введение дозы следующему животному откладывали до появления обоснованной уверенности в выживании животного, получившего предыдущую дозу. Все животные получали дозы через пероральный зонд, в котором использовалась игла для принудительного питания из нержавеющей стали с шарообразным наконечником, соединенная с подходящим шприцем. Максимальный объем, вводимый за один раз, зависел от размеров животного. Этот объем не превышал 10 мл/кг.

Ежедневный осмотр

Как правило, животных осматривали в их клетках, и осмотр был предназначен для обнаружения значимых клинических аномалий, которые явно заметны при беглом осмотре, а также для наблюдения за общим состоянием здоровья животных. В ходе осмотра животных не брали в руки, если не считали это необходимым. Значимые отклонения, которые можно было обнаружить в ходе осмотра, включали, не ограничиваясь этим: пониженную/повышенную активность, патологические цикличные действия, издавание звуков, нескоординированные/замедленные движения, телесные повреждения, нервно-мышечные функции (судороги, фасцикуляции, тремор, конвульсии), изменение дыхания, синеву/бледность кожи и слизистых оболочек, тяжелые поражения глаз (разрыв), изменение консистенции фекальной массы и количества фекалий/мочи. Кроме того, определяли заболеваемость, смертность и возможность принимать пищу и воду хотя бы два раза в день.

Подробные клинические осмотры

Подробный клинический осмотр (DCO) проводили для всех крыс до введения тестируемых продуктов с целью сравнения с результатами осмотров, регистрируемыми на протяжении исследования. В день введения препаратов животных подвергали осмотру минимум два раза. DCO осуществляли каждый день (включая выходные и праздничные дни) на протяжении всего исследования. Ручной осмотр и осмотр в открытом пространстве включал тщательное изучение параметров физического состояния согласно установленному формату. Для подсчета результатов DCOs регистрировали только те данные, которые отличались от обычно ожидаемых. Осмотр проводился на основе справочника, причем этот справочник содержал большинство обычных физических и неврологических отклонений, наблюдаемых при исследовании токсичности. Поскольку в справочнике были приведены не все возможные симптомы, допускалось также описание в свободной форме.

Патология

Животным, которые подвергались вскрытию, будучи живыми, проводили анестезию вдыханием диоксида углерода, вскрывали и фиксировали им трахеи и умерщвляли обезглавливанием. Полное вскрытие всех животных проводилось ветеринарным патологоанатомом при содействии группы квалифицированных помощников. Вскрытие включало исследование наружных частей тканей и всех отверстий. Глаза обследовали in situ наложением смоченной стеклянной пластинки на все роговые оболочки. Вскрывали полость черепа и осматривали мозг, гипофиз и близлежащие ткани шейного отдела. Снимали кожу с тушки, раскрывали грудную и брюшную полость и осматривали внутренние органы. Затем все ткани и тушки выбрасывали.

Статистическая обработка результатов

Вычисляли средние значения и стандартные отклонения массы тела животных. По окончании введения каждой дозы, сведения о кратковременных и долговременных последствиях (результаты) вводили в программу OECD 425 AOT. Когда достигались условия остановки, вычисляли LC₅₀ и 95% доверительные интервалы.

Пример 1

Результаты и обсуждение

Исходные данные по остаточному количеству инсектицида на хлопчатнике для различных контрольных и экспериментальных составов приведены в таблице 2. Эти данные анализировали в Minitab, предполагая, что распад препаратов происходит по уравнению первого порядка, и подбирая кривую зависимости логарифма среднего остаточного количества препарата от времени (в днях).

Таблица 2 Данные по остаточному количеству инсектицида, полученные в тестах новых микрокапсул и контрольных составов
		Исходная масса листа			Исходный анализ CPF			Остаток, мг/кг
Состав	Конц. действ. ингр.	1	2	3	1	2	3	1	2	3	Средн.
Lorsban 4E	44,1 масс.%	0,621	0,475	0,591	51	48	32	410,6	505,3	270,7	457,9
Pyrinex CS	250 г/л	0,509	0,571	0,672	65	60	92	638,5	525,4	684,5	616,1
CCS-0	20,1 масс.%	0,661	0,853	0,446	53	29	74	400,9	170,0	829,6	615,3
CCS-1	19,9 масс.%	0,873	0,557	0,728	66	102	62	378,0	915,6	425,8	573,2
CCS-2	20,4 масс.%	0,655	0,67	0,461	59	75	39	450,4	559,7	423,0	477,7
CCS-3	20,3 масс.%	0,668	0,548	0,534	68	79	98	509,0	720,8	917,6	715,8
		Масса листа			Анализ через 6 дней			Остаток, мг/кг
Состав	Конц. действ. ингр.	1	2	3	1	2	3	1	2	3	Средн.
Lorsban 4E	44,1 масс.%	0,999	1,008	1,259	1,1	1,4	1,2	11,0	13,9	9,5	11,5
Pyrinex CS	250 г/л	1,303	1,207	1,244	22	30	34	168,8	248,6	273,3	230,2
CCS-0	20,1 масс.%	1,351	1,121	1,157	0,6	0,7	1,3	4,4	6,2	11,2	7,3
CCS-1	19,9 масс.%	1,108	1,051	1,356	6,8	6,1	5,9	61,4	58,0	43,5	54,3
CCS-2	20,4 масс.%	1,186	1,096	1,496	1,5	2,6	2,3	12,6	23,7	15,4	17,2
CCS-3	20,3 масс.%	1,419	1,183	1,007	2,1	3,8	3,7	14,8	32,1	36,7	27,9
		Масса листа			Анализ через 13 дней			Остаток, мг/кг
Состав	Конц. действ. ингр.	1	2	3	1	2	3	1	2	3	Средн.
Lorsban 4E	44,1 масс.%	1,45	1,021	1,027	0,7	0,5	1	4,8	4,9	9,7	6,5
Pyrinex CS	250 г/л	1,09	1,261	1,245	11,9	16,8	26,8	109,2	133,2	215,3	152,6
CCS-0	20,1 масс.%	1,029	1,264	1,334	0,8	1,2	1,2	7,8	9,5	9,0	8,8
CCS-1	19,9 масс.%	1,603	1,09	1,296	1,5	1,1	1,1	9,4	10,1	8,5	9,3
CCS-2	20,4 масс.%	1,343	1,297	1,305	1	0,6	0,8	7,4	4,6	6,1	6,1
CCS-3	20,3 масс.%	1,168	1,41	1,13	0,8	0,9	0,7	6,8	6,4	6,2	6,5

Период полураспада хлорпирифоса в данных экспериментах вычисляли исходя из наклона подогнанных линий (-0,693/наклон); данные, полученные для различных контрольных и экспериментальных составов, включающих хлорпирифос, показаны в таблице 3. Данные по периоду полураспада выражены в днях.

Таблица 3 Период полураспада хлорпирифоса как действующего ингредиента различных новых и контрольных инсектицидных композиций
Состав	Период полураспада (дни)
Lorsban 4E	2,2
Pyrinex CS	6,9
CCS-0	2,2
CCS-1	2,2
CCS-2	2,1
CCS-3	1,9

Кривые для Lorsban 4E и CCS-0 не являются такими же линейными, как другие кривые. Это может объясняться тем, что часть хлорпирифоса улетучилась или подверглась фотолизу в промежутке между измерениями, при измерении на 6-й день или вскоре после него. Вследствие этого возможно, что CCS-0 и Lorsban 4E имеют приблизительно одинаковое время полураспада, которое короче, чем получилось по результатам исследования, и его можно определить точнее, используя две первые точки графика. Хотя времена полураспада можно применять при определении профиля высвобождения капсулы, цель описываемого исследования заключалась в сравнении остаточного количества инкапсулированных составов. Все протестированные экспериментальные составы продемонстрировали такое же или более низкое остаточное содержание, чем контрольный препарат Lorsban 4E. Препарат Pyrinex включает очень толстые капсулы, и он очень сильно отличается от экспериментальных составов, включающих капсулы, демонстрируя существенно более продолжительный период полураспада и более высокое остаточное содержание через 13 дней. Экспериментальные составы на основе капсул (CCS-0, CCS-1, CCS-2, CCS-3) обеспечили более высокое остаточное содержание, чем эмульгирующийся концентрат хлорпирифоса Lorsban 4E, поставляемый на рынок корпорацией Dow, но значительно меньшее, чем Pyrinex, т.е. состав, включающий капсулы с относительно толстыми стенками, поставляемый на рынок компанией Bayer.

Биологические исследования: Данные тестирования различных составов, в т.ч. некоторых экспериментальных составов на малых совках (LAPHEG) показаны в таблице 4.

Данные тестирования составов на хлопковой тле показаны в таблице 7.

Сводка значений LC₅₀, определенных для LAPHEG, приведена ниже в таблице 5. Данные регистрировали сразу после обработки, а также через 4 и 7 дней после обработки составами.

Таблица 5 Значения LC50 (в ч./млн), полученные при измерении способности различных новых составов на основе микрокапсул и контрольных составов хлорпирифоса регулировать численность малой совки (LAPHEG) Значения LC50 при регулировании численности малой совки (LAPHEG)
Составы	0 день	4 день	7 день
Pyrinex ME	681,66	668,39	730,82
Lorsban 4E	529,43	716,02	874,6
CCS-0	441,46	572,1	1469,26
CCS-1	353,55	367,53	376,11
CCS-2	379,99	541,41	656,33
CCS-3	299,58	542,41	728,15

Эти данные представлены в графическом виде на фиг.1. Lorsban 4E не столь активен в момент обработки, как экспериментальные составы на основе микрокапсул, и его активность продолжает уменьшаться со временем. Активность Pyrinex практически не изменяется с течением времени, причем состав демонстрирует еще меньшую начальную активность, чем Lorsban 4E. Значения для состава на основе микрокапсул CCS-0 (3 микрона, 5 нм) внезапно возрастают после 4 DAT, даже несмотря на то, что этот состав демонстрирует более высокую активность, чем Lorsban 4E в 0 и 4 дней после обработки. Представленные данные показывают, что составы хлорпирифоса на основе микрокапсул CCS-1 и CCS-2 более активны, чем контрольный эмульгирующийся концентрат. Состав CCS-1 (размер частиц 3 микрона, толщина стенки 10 нм) продемонстрировал отличную исходную активность против таких насекомых, как LAPHEG, причем эта активность сохранялась на протяжении всех 7 дней теста. Составы CCS-2 (размер частиц 6 микронов, толщина стенки 5 нм) и CCS-3 (6 микронов, 10 нм) показали сходное изменение активности со временем, причем, как и в случае 3-микронных капсул, более высокая начальная активность была обнаружена у капсул с более толстыми стенками. Эти результаты кажутся правдоподобными, поскольку в этом тесте осуществлялась оценка токсичности хлорпирифоса против грызущих вредителей.

Таблица 6 Определение инсектицидной активности различных составов хлорпирифоса при тестировании на растениях перца, инфицированных малой совкой (LAPHEG)
№ эксперимента	Состав	Кол-во хлорпирифоса, ч./млн	0 день, % от контроля	2 день, % от контроля	5 день, % от контроля	8 день, % от контроля
13	Lorsban 4E	1000	100	100	100	13
14	Lorsban 4E	500	100	100	29	0
15	Lorsban 4E	250	100	92	13	0
16	Lorsban 4E	125	100	75	0	0
17	CCS-4	1000	100	100	100	100
18	CCS-4	500	100	100	100	21
19	CCS-4	250	100	100	75	0
20	CCS-4	125	100	63	17	0
21	без обработки		0	0	0	0

Любое инкапсулирование хлорпирифоса, которое замедляет его улетучивание, должно обеспечить более продолжительное действие, до тех пор, пока капсула высвобождает действующее вещество, при поедании ее личинкой. Более высокая исходная активность экспериментальных капсул предполагает наличие значительной потери хлорпирифоса при распылении состава Lorsban 4E, за то время, пока растения оставляют высыхать до отбора образцов. В то же время меньшая активность состава Pyrinex позволяет предположить, что хлорпирифос в этих капсулах не обладает такой же биодоступностью, как хлорпирифос в капсулах экспериментальных составов.

Полученные данные по биологической активности против негрызущих вредителей, а именно хлопковой тли (APHIGO), показаны в таблице 7. Значения LD₅₀, вычисленные из этих данных, показаны в таблице 8.

Таблица 8 Значения LC50 (ч./млн), полученные в результате измерения способности различных новых составов на основе микрокапсул и контрольных составов хлорпирифоса регулировать численность хлопковой тли (APHIGO) Данные регистрировали сразу после обработки, а также через 4 и 7 дней после обработки составами
Вычисленные значения LC50 (ч./млн)
Составы	0 день	4 день	7 день
CCS-0	20,54	40,30	95,71
CCS-1	28,65	65,06	138,16
CCS-2	39,98	101,12	209,7
CCS-3	34,51	76,61	185,64
Pyrinex ME	172,50	120,33	231,65
Lorsban 4E	34,93	103,77	255,27

И фиг.2 представляет собой график зависимости этих значений LC₅₀ от времени после обработки (DAT). Борьба с тлей является достаточно сложной задачей для большинства составов на основе капсул, поскольку основным путем действия инсектицида на этих вредителей является контакт с хлорпирифосом, а не попадание его в пищеварительный тракт. В начале данного исследования тлей непосредственно опрыскивали составами, ожидая, что инкапсулированные композиции не будут столь же активны, как эмульгированные концентраты. Неожиданно оказалось, что сразу после обработки экспериментальные составы на основе капсул обеспечивают равную или лучшую эффективность по сравнению с Lorsban 4E, при лучшей эффективности с течением времени. Ряд исследованных составов от лучшего к худшему выглядел следующим образом: CCS-0>CCS-1>CCS-3>CCS-2=L4E. Капсулы размером 3 микрона превосходили микрокапсулы размером 6 микронов, и микрокапсулы с более тонкими стенками были эффективнее микрокапсул с более толстыми стенками. Pyrinex в этом тесте показал низкую эффективность, как и можно было ожидать для состава на основе обычных капсул. Неожиданный результат заключался в том, что составы на основе микрокапсул CCS-0, CCS-1, CCS-2, CCS-3 продемонстрировали прекрасную эффективность против такого не грызущего вредителя, как хлопковая тля.

Как показано в таблице 9, инсектицидная активность различных составов хлорпирифоса была протестирована на растениях тыквы, инфицированной хлопковой тлей (APHIGO). Представленные в таблице величины означают проценты от контроля. Как видно из таблицы, регулирование численности хлопковой тли составом CCS-4 при содержании хлорпирифоса как 400, так и 100 ч./млн через 7 дней осуществляется лучше, чем составом Lorsban 4E.

Таблица 9
Состав	Содержание хлорпирифоса, ч./млн	0 дней после обработки, % от контроля	4 дня после обработки, % от контроля	7 дней после обработки, % от контроля
Lorsban 4E	400	99	81	41
Lorsban 4E	100	96	56	31
Lorsban 4E	25	83	30	39
CCS-4	400	100	97	98
CCS-4	100	98	72	77
CCS-4	25	92	29	32
Без обработки		0	0	0

Исследовали токсикологию микрокапсульных составов CCS-0 и CCS-1. Токсикологический показатель GL₅₀ состава CCS-0 при пероральном введении самкам крыс составлял приблизительно GL₅₀>2000 мг/кг; в то же время для состава CCS-1 значение LD₅₀ против самок крыс составляло LD₅₀>5000 мг/кг. Эти микрокапсулы демонстрировали также хорошую парализующую (нокдаун-эффект) остаточную активность против хлопковой тли (таблица 12). А также отличную парализующую и остаточную активность против малой совки (таблица 3). Остаточное действие было таким же хорошим, как у состава Lorsban 4E (таблица 14).

Таблица 12 Значения LC50 (в ч./млн хлорпирифоса), полученные при сравнении действия различных исследованных составов против хлопковой тли (APHIGO)
Состав хлорпирифоса	0 дней после обработки	4 дня после обработки	7 дней после обработки
Lorsban 4E	34,93	103,77	255,27
CCS-1	28,65	65,06	138,16
Pyrinex ME	172,5	120,33	231,65

Таблица 13 Значения LC50 (в ч./млн хлорпирифоса), полученные при сравнении действия различных исследованных составов против малой совки (LAPHEG)
Состав хлорпирифоса	0 дней после обработки	4 дня после обработки	7 дней после обработки
Lorsban 4E	529,43	716,02	874,6
CCS-1	353,55	367,53	376,11
Pyrinex ME	681,66	668,39	730,82

Таблица 14 Периоды полураспада остатков, измеренные для различных составов хлорпирифоса
Состав хлорпирифоса	Период полураспада (дни)
Lorsban 4E	2,2
CCS-1	2,2
Pyrinex ME	6,9

Пример 2

Результаты токсикологических исследований

Смертность

Все животные выжили в результате 14-дневного периода наблюдения. Данные по смертности, полученные при тестировании токсичности CCS-1 на самках крыс, представлены в таблице 10.

Таблица 10 Результаты исследования острой пероральной токсичности новых микрокапсул CCS-1 для крыс F344/DUCRL (по методике повышения-понижения) Смертность
Доза (мг/кг)	Число животных/дозу	Число умерших животных	Прибл. набл. время смерти
2000	5	0	-
5000	3	0	-

Смертельных случаев отмечено не было.

Клинические осмотры

Осуществляли тщательные осмотры отдельных животных и клинические осмотры крыс, получавших указанные дозы состава. У одной из пяти крыс, получавших дозу 2000 мг/кг, на 9-й день тестирования наблюдалось загрязнение паховой области мочой. У других четырех животных на протяжении всего исследования не было зафиксировано клинических нарушений. У двух из трех животных, получавших 5000 мг/кг, наблюдалось загрязнение вокруг глаз и загрязнение паховой области мочой, которое закончилось на 4-й день исследования. Третье животное не имело клинических признаков отклонений на протяжении всего исследования.

Масса тела

Регистрировали данные о средней и индивидуальной массе тела животных. По отношению к исходной массе тела, две крысы, получавшие дозу 5000 мг/кг, потеряли массу на 2-й день тестирования, но набрали массу в оставшееся время исследования. Все остальные животные, получавшие 2000 или 5000 мг/кг, набирали массу тела на протяжении всего исследования. Ощутимые проявления патологии отсутствовали.

Выводы из токсикологических исследований

В условиях проведенного исследования, значения LD₅₀ при остром пероральном отравлении самок крыс Fisher 344 для препарата CCS-1 составляли приблизительно более 5000 мг/кг. См. таблицу 11. Составы хлорпирифоса на основе микрокапсул, раскрытые в настоящем изобретении, обладали значением токсичности LD ₅₀ для самок крыс выше чем приблизительно 2500, и высокой парализующей активностью против двух распространенных видов вредителей растений. Не ограничиваясь какой-либо теорией или конкретным объяснением, эти результаты согласуются с тем, что микрокапсулы имеют наиболее выгодный размер и толщину стенки. Принимая во внимание, что можно получить широкий диапазон возможных размеров и толщины стенок микрокапсул, можно считать удачей, что были получены композиции по настоящему изобретению, демонстрирующие столь благоприятные биологические характеристики.

Таблица 11 Данные по пероральной токсичности, полученные при сравнении действия различных составов хлорпирифоса на крысах
Состав хлорпирифоса	LD 50 (мг/кг)
Lorsban 4E	300
CCS-1	>5000

Хотя настоящее изобретение было подробно изложено и проиллюстрировано с помощью чертежей и предшествующего описания, этот материал следует считать иллюстративным и не носящим ограничивающего характера, имея в виду, что были продемонстрированы и описаны только предпочтительные варианты осуществления изобретения и что желательно получение патентной защиты для всех изменений и модификаций, которые соответствуют сути изобретения. Равным образом, хотя настоящее изобретение было проиллюстрировано с привлечением конкретных примеров, теоретических аргументов, расчетов и иллюстраций, эти иллюстрации и сопровождающее их обсуждение не следует истолковывать как ограничение объема изобретения. Все упомянутые в настоящей заявке патенты, заявки на патенты, а также упоминавшиеся тексты, научные труды, публикации и т.д. включены в заявку во всей их полноте при помощи ссылок.