生产聚合物纳米颗粒的方法和活性成分的制剂

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本发明提供一种组合物，该组合物包含聚合物纳米颗粒和至少一种与该纳米颗粒结合的农业活性化合物，其中，所述纳米颗粒的直径小于100nm，并且所述聚合物包括聚合电解质。

1.一种组合物，该组合物包含聚合物纳米颗粒和与该聚合物纳米颗粒结合的、至少一种有机的中性的非离子的农业活性化合物，其中所述聚合物纳米颗粒的直径小于100nm并且所述聚合物纳米颗粒是交联的，以及其中所述聚合物纳米颗粒包含塌缩的水溶性聚电解质，其中所述聚电解质在塌缩和交联之前具有至少约100000道尔顿的分子量。 2.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述聚合物纳米颗粒的尺寸小于50nm。 3.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述聚合纳米颗粒包含多个塌缩的水溶性聚电解质分子，每个聚电解质分子在塌缩和交联之前具有至少约100000道尔顿的分子量。 4.一种分散体，该分散体包含权利要求1所述的组合物，其中，所述农业活性化合物以高于其在不含聚合物纳米颗粒的情况下的溶解度的浓度分散。 5.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述水溶性聚电解质选自聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚苯乙烯磺酸盐、壳聚糖、聚二甲基二烯丙基氯化铵、聚烯丙基胺盐酸盐、它们的共聚物或接枝聚合物以及它们的组合。 6.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述农业活性化合物的至少一部分位于所述聚合物纳米颗粒的内部。 7.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述农业活性化合物的至少一部分位于所述聚合物纳米颗粒的表面。 8.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述农业活性化合物在暴露于溶剂之后仍与所述聚合物纳米颗粒结合在一起。 9.根据权利要求1所述的组合物，其在应用后提供延长或持续的释放。 10.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述农业活性化合物通过触发释放被释放。 11.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述聚合物纳米颗粒具有空腔。 12.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述聚合物纳米颗粒具有网络结构。 13.根据权利要求1所述的组合物，其中，与所述聚合物纳米颗粒结合的农业活性化合物在土壤中的迁移率不同于不与所述聚合物纳米颗粒结合的农业活性化合物。 14.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述农业活性化合物为疏水的。 15.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述农业活性化合物在约5至约9的pH下是中性的。 16.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述农业活性化合物在约6至约8的pH下是中性的。 17.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述水溶性聚电解质具有至少约250000道尔顿的分子量。 18.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述农业活性化合物选自杀螨剂(acaricides)、杀藻剂、杀鸟剂、杀菌剂、杀真菌剂、除草剂、杀虫剂、杀螨药(miticides)、软体动物杀灭剂、杀线虫剂、灭鼠剂、杀病毒剂、杀藻剂、驱鸟剂、交配破坏剂、植物激活剂、拒食素、昆虫引诱剂和排斥剂。 19.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述农业活性化合物是选自氨基酸合成抑制剂、细胞膜破坏剂、脂质合成抑制剂、色素抑制剂、幼苗生长抑制剂、生长调节子和光合作用抑制剂及其组合的除草剂。 20.根据权利要求19所述的组合物，其中，所述农业活性化合物是选自氨基酸合成抑制剂、细胞膜破坏剂、脂质合成抑制剂、生长调节子及其组合的除草剂。 21.根据权利要求18所述的组合物，其中，所述农业活性化合物是杀真菌剂。 22.根据权利要求21所述的组合物，其中，所述杀真菌剂具有针对细胞呼吸、抑制细胞膜中的固醇生物合成或具有多位点接触活性的作用方式。 23.根据权利要求21所述的组合物，其中，所述杀真菌剂选自固醇生物合成抑制剂、醌-外部抑制剂及其组合。 24.根据权利要求21所述的组合物，其中，所述杀真菌剂是多种杀真菌剂的组合，第一杀真菌剂选自嘧菌酯、吡唑醚菌酯、肟菌酯和氟嘧菌酯，以及第二杀真菌剂是固醇生物合成抑制剂。 25.根据权利要求23所述的组合物，其中，所述杀真菌剂是选自嘧菌酯、吡唑醚菌酯、肟菌酯、氟嘧菌酯及其组合的醌-外部抑制剂。 26.根据权利要求21所述的组合物，其中，所述杀真菌剂是嘧菌酯。 27.根据权利要求22所述的组合物，其中，所述杀真菌剂是固醇生物合成抑制剂。 28.根据权利要求22所述的组合物，其中，所述杀真菌剂是酞酰胺或氯腈。 29.根据权利要求21所述的组合物，其中，所述杀真菌剂选自克菌丹和/或百菌清。 30.根据权利要求18所述的组合物，其中，所述农业活性化合物是杀虫剂。 31.根据权利要求30所述的组合物，其中，所述杀虫剂具有选自钠通道调节子、氯通道抑制剂、烟碱乙酰胆碱受体激动剂及其组合的作用方式。 32.根据权利要求30所述的组合物，其中，所述杀虫剂选自除虫菊酯、菌素(mectins)及其组合。 33.根据权利要求32所述的组合物，其中，所述杀虫剂是选自氯氟氰菊酯、联苯菊酯及其组合的除虫菊酯。 34.根据权利要求33所述的组合物，其中，所述杀虫剂是氯氟氰菊酯或联苯菊酯。 35.根据权利要求32所述的组合物，其中，所述杀虫剂是选自阿维菌素、埃玛菌素、埃玛菌素盐及其组合的菌素(mectin)。 36.一种组合物，该组合物包含聚合物纳米颗粒和与该聚合物纳米颗粒结合的、至少两种有机的中性的非离子的农业化合物的组合，其中所述聚合物纳米颗粒的直径小于100nm并且所述聚合物纳米颗粒是交联的，其中所述聚合物纳米颗粒包含塌缩的水溶性聚电解质，其中所述聚合物在塌缩和交联之前具有至少约100000道尔顿的分子量，以及其中农业化合物的组合是杀虫剂和杀真菌剂的组合。 37.根据权利要求36所述的组合物，其中，所述杀真菌剂是选自嘧菌酯、吡唑醚菌酯、肟菌酯、氟嘧菌酯及其组合的醌-外部抑制剂以及所述杀虫剂是选自氯氟氰菊酯、联苯菊酯和吡虫啉的除虫菊酯或新烟碱。 38.根据权利要求36所述的组合物，其中，所述杀真菌剂是固醇脱甲基抑制剂及其组合以及所述杀虫剂是选自氯氟氰菊酯、联苯菊酯和吡虫啉的除虫菊酯或新烟碱。 39.一种组合物，该组合物包含聚合物纳米颗粒和与该聚合物纳米颗粒结合的、至少两种有机的中性的非离子的农业化合物的组合，其中所述聚合物纳米颗粒的直径小于100nm并且所述聚合物纳米颗粒是交联的，其中所述聚合物纳米颗粒包含塌缩的水溶性聚电解质，其中所述聚合物在塌缩和交联之前具有至少约100000道尔顿的分子量，以及其中农业化合物的组合是除虫菊酯和新烟碱的组合。 40.根据权利要求39所述的组合物，其中，所述新烟碱选自吡虫啉、噻虫嗪、啶虫脒及其组合。 41.根据权利要求40所述的组合物，其中，所述新烟碱是吡虫啉。 42.根据权利要求39所述的组合物，其中，所述杀虫剂是除虫菊酯和新烟碱的组合。 43.根据权利要求42所述的组合物，其中，所述杀虫剂是联苯菊酯和吡虫啉的组合。

本申请为2009年9月25日提交的名称为“生产聚合物纳米颗粒的方 法和活性成分的制剂”、申请号为200980146986.0的发明专利申请的分案 申请。

相关申请

本申请要求2008年9月25日递交的美国临时专利申请序号61/100,0 68和2009年3月9日递交的美国临时专利申请序号61/158,483的优先权， 本文引入每一项的全部内容作为参考。

背景技术

纳米颗粒为由于小尺寸而可以常常具有独特性质的纳米尺寸的材料， 例如，金属、半导体、聚合物、有机物等。药物或农作物保护活性成分(AIs) 的聚合物纳米颗粒因为能减少制剂的使用、改进生物利用度、改良迁移或 控制释放的特性而引起特别的兴趣。已经发现具有中空内部的聚合物纳米 颗粒在很多应用中广泛使用，例如，药学药物的控制释放和农业、化妆品 和食品的活性成分(AIs)的控制释放。还发现它们可以保护生物活性物 种免于降解，并且可以用于从环境中除去污染物。

发明概述

本发明涉及农业活性成分可以与聚合纳米颗粒结合以改进所述活性 成分的效用的发现。除此之外，本发明还提供了多种生产和使用改进的活 性成分的方法。

在多个方面，本发明提供了包括聚合物纳米颗粒和至少一种与所述纳 米颗粒结合的农业活性成分的组合物。在一些实施方式中，所述纳米颗粒 的直径小于100nm。在一些实施方式中，所述聚合物包括聚电解质。在一 些实施方式中，所述农业活性成分化合物为有机化合物。

在一些实施方式中，所述农业活性化合物选自杀螨剂、杀真菌剂、杀 细菌剂、除草剂、抗生素、抗微生物剂、杀线虫剂(nemacide)、灭鼠剂、 昆虫病原体、信息素、化学不育剂、病毒、引诱剂、植物生长调节剂、昆 虫生长调节剂、驱虫剂、植物养分、诱食剂、杀菌剂以及它们的混合物。 在一些实施方式中，所述活性成分选自嘧菌酯、埃玛菌素(emamectin) 及其盐、阿维菌素(abermectin)及其盐、噻虫嗪(thiamethoxam)、草甘 膦、(2,4-二氯苯氧基)乙酸、阿特拉津、毒莠定、咪唑乙烟酸(imazethapyr) 或噻磺隆甲酯(thifensulfuron-methyl)以及它们的混合物。在一些实施方 式中，所述活性成分选自阿特拉津、新烟碱类杀虫剂(neonicitinoids)、 光合作用抑制剂、氨基酸合成抑制剂、生长调节子、除虫菊酯、阿维菌素 (avermectins)和嗜球果伞素(strobilurins)。

在一些实施方式中，所述纳米聚合物的尺寸小于50nm。在一些实施 方式中，所述纳米颗粒的尺寸小于20nm。在一些实施方式中，所述聚合 物包括多种聚合物分子。在一些实施方式中，所述聚合物纳米颗粒是交联 的。在一些实施方式中，所述交联步骤经由以下方法中的一种完成：电磁 辐射诱导的交联、化学诱导的交联或热诱导的交联。

在各种实施方式中，本发明提供了包括聚合物纳米颗粒和至少一种与 所述纳米颗粒结合的农业活性成分的分散体，其中，所述活性成分以在不 存在聚合物纳米颗粒的情况下高于其溶解度的浓度分散。

在一些实施方式中，所述聚合物选自聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚苯 乙烯磺酸盐、壳聚糖、聚二甲基二烯丙基氯化铵、聚烯丙基胺盐酸盐或它 们的共聚物或接枝聚合物以及它们的组合。

在一些实施方式中，所述活性成分的至少一部分位于所述聚合物纳米 颗粒的内部。在一些实施方式中，所述活性成分的至少一部分位于所述聚 合物纳米颗粒的表面。在一些实施方式中，所述活性成分在暴露于溶剂中 之后仍与聚合物纳米颗粒结合在一起。

在各种实施方式中，本发明在应用后提供延长或持续的释放。在一些 实施方式中，对释放的触发选自pH改变、温度改变、大气压力改变、渗 透压改变、暴露于水中、暴露于溶剂中、剪切力改变、制剂的应用、暴露 于细菌中、暴露于酶中、暴露于电磁辐射中和暴露于自由基中。在一些实 施方式中，所述活性成分通过触发释放的方式被释放。在一些实施方式中， 所述聚合物纳米颗粒具有空腔。在一些实施方式中，所述聚合物纳米颗粒 具有网络结构。在一些实施方式中，与所述聚合物纳米颗粒结合的活性成 分在土壤中的迁移率不同于不与所述聚合物纳米颗粒结合的活性成分。在 一些实施方式中，聚合物具有亲水和疏水的部位。在一些实施方式中，所 述聚合物纳米颗粒可以干燥的形式回收并再分散在合适的溶剂中。

在一些实施方式中，所述活性成分为嘧菌酯、埃玛菌素及其盐、阿维 菌素及其盐、噻虫嗪、草甘膦、(2,4-二氯苯氧基)乙酸、阿特拉津、毒莠定、 咪唑乙烟酸或噻磺隆甲酯以及它们的混合物。在一些实施方式中，所述活 性成分为阿特拉津、新烟碱类杀虫剂、光合作用抑制剂、氨基酸合成抑制 剂、生长调节子、除虫菊酯、阿维菌素和嗜球果伞素。

在各个方面，本发明提供了一种制造聚合物纳米颗粒的方法，包括以 下步骤：在使其带电的溶液条件下将聚电解质溶解在水溶液中，在这种条 件下加入带相反电荷的物质，使所述聚合物塌缩，并且将所述聚合物交联。 在一些实施方式中，所述交联步骤经由以下方法中的一种完成：电磁辐射 诱导的交联、化学诱导的交联或热诱导的交联。

在一些实施方式中，所述带相反电荷的物质为活性成分。

在一些实施方式中，将所述带相反电荷的物质从聚合物纳米颗粒中移 除。在一些实施方式中，通过调节pH、过滤、透析或它们的组合将所述 带相反电荷的物质从所述聚合物纳米颗粒中除去。

在一些实施方式中，所述方法还包括将活性成分与所述聚合物纳米颗 粒结合的步骤。

在一些实施方式中，所述方法包括除去所述溶剂的步骤。在一些实施 方式中，通过冻干、蒸馏、过滤、萃取、选择性溶剂去除、透析或蒸发将 所述溶剂除去。在一些实施方式中，所述方法包括将所述纳米颗粒再分散 于合适的溶剂中的步骤。

在一些实施方式中，所述方法包括农业活性化合物，该农业活性化合 物选自杀螨剂、杀真菌剂、杀细菌剂、除草剂、抗生素、抗微生物剂、杀 线虫剂、灭鼠剂、昆虫病原体、信息素、化学不育剂、病毒、引诱剂、植 物生长调节剂、昆虫生长调节剂、驱虫剂、植物养分、诱食剂、杀菌剂以 及它们的混合物。

在一些实施方式中，所述方法包括尺寸小于50nm的纳米聚合物。在 一些实施方式中，所述方法包括尺寸小于20nm的纳米聚合物。在一些实 施方式中，所述方法包括多种聚合物分子。在一些实施方式中，所述方法 包括交联的聚合物纳米颗粒。

在一些实施方式中，所述方法包括聚合物，该聚合物选自聚丙烯酸、 聚甲基丙烯酸、聚苯乙烯磺酸盐、壳聚糖、聚二甲基二烯丙基氯化铵、聚 烯丙基胺盐酸盐或它们的共聚物或接枝聚合物以及它们的组合。在一些实 施方式中，所述方法包括所述活性成分的一部分位于所述聚合物纳米颗粒 的表面。

在一些实施方式中，所述方法包括结合步骤，该结合步骤本身包括以 下步骤：将所述聚合物纳米颗粒溶解在合适的第一溶剂中；通过加入包含 活性成分的第二溶剂，使所述聚合物纳米颗粒膨胀；并且除去所述第二溶 剂。

在一些实施方式中，所述方法包括结合步骤，该结合步骤本身包括以 下步骤：将所述聚合物纳米颗粒和活性成分溶解在合适的第一溶剂中；加 入第二溶剂；并且除去所述第一溶剂。

在一些实施方式中，所述方法包括结合步骤，该结合步骤本身包括以 下步骤：将所述聚合物纳米颗粒和活性成分溶解在合适的溶剂中；并且除 去所述溶剂。

在各个方面，本发明提供了将活性成分与聚合物纳米颗粒结合的方 法，包括以下步骤：将所述聚合物纳米颗粒溶解在合适的第一溶剂中；通 过加入包含活性成分的第二溶剂，使所述聚合物纳米颗粒膨胀；并且除去 所述第二溶剂。

在各个方面，本发明提供了将活性成分与聚合物纳米颗粒结合的方 法，包括以下步骤：将所述聚合物纳米颗粒和活性成分溶解在合适的第一 溶剂中；加入第二溶剂；并且除去所述第一溶剂。

在各个方面，本发明提供了将活性成分与聚合物纳米颗粒结合的方 法，包括以下步骤：将所述聚合物纳米颗粒和活性成分溶解在合适的溶剂 中；并且除去所述溶剂。

在所述方法的一些实施方式中，所述第一溶剂为水。在所述方法的一 些实施方式中，所述第二溶剂不能在所述第一溶剂中混溶。在所述方法的 一些实施方式中，所述第二溶剂能在所述第一溶剂中部分地混溶。

在各个方面，本发明提供了使聚合物纳米颗粒包含活性成分的方法， 包括以下步骤：将聚电解质溶解在合适的溶剂中；将活性成分与所述聚电 解质结合；并且使所述聚电解质塌缩。

在一些实施方式中，所述活性成分与所述聚电解质的结合导致所述聚 电解质的塌缩。在一些实施方式中，所述塌缩是由溶剂条件的改变、温度 的改变、pH的改变而引起的。

在一些实施方式中，所述包含活性成分的聚合物纳米颗粒是交联的。 在一些实施方式中，所述活性成分是经化学改性的。

在各个方面，本发明提供了将包含聚合物纳米颗粒和至少一种与所述 纳米颗粒结合的农业活性成分的组合物应用于植物、种子或土壤的方法。 在一些实施方式中，所述组合物作为气溶胶在农作物上喷洒。在一些实施 方式中，所述组合物为制剂的一部分，该制剂具有存在于溶液中的其它成 分。在一些实施方式中，所述处理方法基本上不含附加的表面活性剂。

附图的简要说明

图1为示例性的包含活性成分的聚合物纳米颗粒的示意图。活性成分 可以结合于所述纳米颗粒的内部或表面。

图2为聚电解质在所述活性成分周围直接塌缩的示意图。A：聚电解 质处于伸展的构型。B：活性成分的加入以及聚电解质在活性成分周围的 塌缩。C：交联。

图3表明了从改性聚电解质到聚合物纳米颗粒的形成过程。A：具有 疏水基团的聚电解质处于伸展的构型。B：改性聚电解质的塌缩。C：交联。

图4表明了从无机金属离子到聚合物纳米颗粒的形成过程。A：聚电 解质处于伸展的构型。B：具有金属盐的聚电解质的塌缩。C：塌缩后的聚 电解质的交联。D：金属离子的去除。E：聚合物纳米颗粒。

图5表明了从金属氢氧化物纳米颗粒到聚合物纳米颗粒的形成过程。 A：聚电解质处于伸展的构型。B：具有金属氢氧化物前体离子的聚电解质 的塌缩。C：塌缩后的聚电解质的交联。D：金属氢氧化物的形成。E：金 属氢氧化物的去除。F：聚合物纳米颗粒。

图6表明了从金属氢氧化物纳米颗粒到聚合物纳米颗粒的形成过程。 A：聚电解质处于伸展的构型。B：具有金属氧化物前体离子的聚电解质的 塌缩。C：塌缩后的聚电解质的交联。D：金属氧化物的形成。E：金属氢 氧化物的去除。F：聚合物纳米颗粒。

图7表明了将活性成分装载进入中空纳米颗粒的方法。A：在AI的存 在下使用合适的溶剂使纳米胶囊膨胀。B：使用可混溶的溶剂体系将AI 分散进入纳米胶囊。C：在AI的存在下使用不可混溶的溶剂使纳米胶囊膨 胀。

图8显示示例性的控制释放的测试装置和测试结果。A.控制释放实验 装置。B.TMX的控制释放性质。

图9显示装载HostasolYellow的聚合物纳米颗粒的示例性土壤迁移 率。A：装载HostasolYellow的中空聚合物纳米颗粒的洗脱液的UV-vis光 谱。B：不含中空聚合物纳米颗粒的HostasolYellow的洗脱液的UV光谱。

图10：包含氢氧化铝的(A)以及氢氧化铝被去除之后的(B，C)聚 电解质颗粒原子力显微镜(A，B)和透射电镜(TEM)(C)图。

各种实施方式的描述

在各个方面，本发明描述了使用聚电解质生产平均尺寸为1nm至800 nm的聚合物颗粒和聚合物凝胶颗粒的方法。这些颗粒的形状一般为球形 (例如，椭圆形、长方形等)，为溶胀的或不溶胀的，可以为中心中空的， 或可以具有空腔。所述颗粒可以包含活性成分。

在进一步描述本发明之前，提供本文所使用的术语的一般解释可能是 有帮助的。

本文所使用的术语“活性成分”指的是农药试剂中的活性化合物或活 性化合物的混合物，或活性药物成分或活性药物成分的混合物。其也可以 包括具有生物活性但通常不认为是活性成分的物质，比如香料、风味化合 物、激素、均聚、寡聚或多聚核酸、或多肽等。

本发明的活性成分的示例性类别包括杀螨剂(acaricides)、杀藻剂、 杀鸟剂、杀菌剂、杀真菌剂、除草剂、杀虫剂、杀螨药(miticides)、软体 动物杀灭剂、杀线虫剂、灭鼠剂、杀病毒剂、杀藻剂、驱鸟剂、交配破坏 剂(matingdisrupter)、植物激活剂、拒食素、昆虫引诱剂和排斥剂。

除草剂的活性成分可以用作氨基酸合成抑制剂、细胞膜破坏剂、脂质 合成抑制剂、色素抑制剂、幼苗生长抑制剂、生长调节子、光合作用抑制 剂。

氨基酸合成抑制剂的活性成分的例子包括，但不限于，咪唑乙烟酸 (2-[4,5-二氢-4-甲基-4-(1-甲基乙基)-5-氧络-1H-咪唑-2-基]-5-乙基-3-吡啶 羧酸)、噻吩磺隆(3-[[[[(4-甲氧基-6-甲基-1,3,5-三嗪-2-基)氨基]羰基]氨基] 磺酰]-2-噻吩羧酸)、噻磺隆甲酯(3-[[[[(4-甲氧基-6-甲基-1,3,5-三嗪-2-基) 氨基]羰基]氨基]磺酰]-2-噻吩羧酸甲酯)、草甘磷(N-(磷酰基甲基)甘氨酸)。

细胞膜破坏剂的活性成分的例子包括，但不限于，敌草快(6,7-二氢 二吡啶并[1,2-a:2′,1′-c]吡嗪二盐(6,7-dihydrodipyrido[1,2-a:2′,1′-c] pyrazinediium))、百草枯(1,1′-二甲基-4,4′-联吡啶)。

脂质合成抑制剂的活性成分的例子包括，但不限于，炔草酯 ((2R)-2-[4-(5-氯-3-氟-2-吡啶氧基)苯氧基]丙酸炔丙基酯)、肟草酮 (2-[1-(乙氧基亚氨基)丙基]-3-羟基-5-(2,4,6-三甲基苯基)-2-环已烯-1-酮)。 色素抑制剂的活性成分的例子包括，但不限于，甲基磺草酮(2-[4-(甲基磺 酰)-2-硝基苯]-1,3-烯己二酮)、异恶草松(2-[(2-氯苯基)甲基]-4,4-二甲基-3- 异恶唑烷酮)。

幼苗生长抑制剂的活性成分的例子包括，但不限于，异丙甲草胺(2- 氯-N-(2-乙基-6-甲基苯)-N-(2-甲氧基-1-甲基乙基)乙酰胺)、氟乐灵(2,6- 二硝基-N,N-二丙基-4-(三氟甲基)苯胺)、氟吡草腙(2-[1-[[[(3,5-二氟苯基) 氨基]羰基]亚肼基]乙基]-3-吡啶甲酸)。

生长调节子的活性成分的例子包括，但不限于，2,4-D(2,4-二氯苯氧 基)乙酸)、麦草畏(3,6-二氯-2-甲氧基苯甲酸)、MCPA((4-氯-2-甲基苯氧 基)乙酸)、毒莠定(4-氨基-3,5,6-三氯-2-吡啶甲酸)、绿草定([(3,5,6-三氯 -2-吡啶基)氧基]乙酸)。

光合作用抑制剂的活性成分的例子包括，但不限于，阿特拉津(6-氯 -N-乙基-N-(1-甲基乙基)-1,3,5-三嗪-2,4-二胺)、赛克津(4-氨基-6-(1,1-二甲 基乙基)-3-(甲硫基)-1,2,4-三嗪-5(4H)-酮)、除草定(5-溴-6-甲基-3-(1-甲基丙 基)-2,4(1H,3H)-嘧啶二酮)、丁噻隆(N-[5-(1,1-二甲基乙基)-1,3,4-噻二唑-2- 基]-N,N’-二甲脲)、敌稗(N-(3,4-二氯苯基)丙酰胺)、噻草平(3-(1-甲基乙 基)-1H-2,1,3-苯并噻二嗪-4(3H)-酮2,2-二氧化物)、溴草腈(3,5-二溴-4-羟基 苯甲腈)、达草特(O-(6-氯-3-苯基-4-哒嗪基)S-辛基硫代碳酸酯)。

杀虫剂的活性成分可以用作乙酰胆碱酯酶抑制剂、GABA-门氯通道拮 抗剂(gatechloridechannelantagonist)、钠通道调节子、烟碱乙酰胆碱受 体激动剂、氯通道激活剂、保幼激素类似物(juvenilehormonemimics)、 非特异(多位点)抑制剂、选择性昆虫喂养阻断剂、螨虫生长抑制剂、线 粒体ATP合成酶的抑制剂、通过破坏质子梯度进行氧化磷酸化的解偶联 剂、烟碱乙酰胆碱受体通道阻断剂、甲壳素生物合成抑制剂(0型和1型)、 蜕皮破坏剂、蜕皮素受体激动剂、真蛸胺受体激动剂、线粒体复合物I电 子传输抑制剂、线粒体复合物III电子传输抑制剂、线粒体复合物IV电子 传输抑制剂、电压依赖性钠离子通道的阻断剂、乙酰辅酶A羧化酶抑制剂 和兰尼碱受体调节剂。

乙酰胆碱酯酶抑制剂的活性成分的例子包括，但不限于，氨基甲酸盐 (例如，卡巴呋喃(2,3-二氢-2,2-二甲基-7-苯并呋喃基甲酸酯)、丁硫克百威 (2,3-二氢-2,2-二甲基-7-苯并呋喃基[(二丁基氨基)硫醇]甲基氨基甲酸酯)) 和有机磷酸酯化学药品(例如，毒死蜱-甲基(O,O-二甲基O-(3,5,6-三氯-2- 吡啶基)硫代磷酸酯))。

GABA-门氯通道拮抗剂的活性成分的例子包括，但不限于，氯丹 (1,2,4,5,6,7,8,8-八氯-2,3,3a,4,7,7a-六氢-4,7-亚甲基-1H-茚)、硫丹 (6,7,8,9,10,10-六氯-1,5,5a,6,9,9a-六氢-6,9-亚甲基-2,4,3-苯并二氧硫庚3-氧 化物)、乙虫腈(5-氨基-1-[2,6-二氯-4-(三氟甲基)苯基]-4-(乙基亚磺酰)-1H- 吡唑-3-腈)、氟虫腈(5-氨基-1-[2,6-二氯-4-(三氟甲基)苯基]-4-[(三氟甲基) 亚磺酰]-1H-吡唑-3-腈)。

钠离子通道调节子的活性成分的例子包括，但不限于，DDT (1,1′-(2,2,2-三氯亚乙基)双[4-氯苯])、甲氧氯(1,1′-(2,2,2-三氯亚乙基)双 [4-甲氧基苯])、除虫菊酯化合物(例如，联苯菊酯((2-甲基[1,1′-二苯]-3- 基)甲基(1R,3R)-顺式-3-[(1Z)-2-氯-3,3,3-三氟-1-丙烯基]-2,2-二甲基环丙烷 羧酸酯)、氯氟氰菊酯((R)-氰基(3-苯氧基苯基)甲基(1S,3S)-顺式-3-[(1Z)-2- 氯-3,3,3-三氟-1-丙烯基]-2,2-二甲基环丙烷羧酸酯)、除虫菊素((RS)-3-烯 丙基-2-甲基-4-氧代环戊烯基-2-烯基(1R,3R)-2,2-二甲基-3-(2-甲基-1-丙烯 基)环丙烷羧酸酯)、胺菊酯((1,3,4,5,6,7-六氢-1,3-二氧代-2H-异吲哚-2-基) 甲基2,2-二甲基-3-(2-甲基-1-丙烯基)环丙烷羧酸酯)。

烟碱乙酰胆碱受体激动剂的活性成分的例子包括，但不限于，烟碱和 新烟碱(例如，啶虫脒、吡虫啉、噻虫嗪)。

氯离子通道激活剂的活性成分的例子包括，但不限于，米尔贝霉素 (milbemycins)(例如，密灭汀((6R,25R)-5-O-二甲基-28-脱氧-6,28-环氧 -25-乙基米尔贝霉素B与(6R,25R)-5-O-二甲基-28-脱氧-6,28-环氧-25-甲基 米尔贝霉素B的混合物)和阿维菌素(avermectins)(例如，阿巴美丁 (abamectin)(80％的(2aE,4E,8E)-(5′S,6S,6’R,7S,11R,13S,15S,17aR,20R, 20aR,20bS)-6′-[(S)-仲丁基]-5′,6,6′,7,10,11,14,15,17a,20,20a,20b-十二氢 -20,20b-二羟基-5′,6,8,19-四甲基-17-氧代螺[11,15-亚甲基-2H,13H,17H-呋 喃并[4,3,2-pq][2,6]苯并双氧环八癸炔-13,2′-[2H]吡喃]-7-基2,6-双脱氧 -4-O-(2,6-双脱氧-3-O-甲基-α-L-阿拉伯糖基-己吡喃基)-3-O-甲基-α-L-阿拉 伯糖基-己吡喃糖苷和20％的(2aE,4E,8E)-(5′S,6S,6′R,7S,11R,13S, 15S,17aR,20R,20aR,20bS)-5′,6,6′,7,10,11,14,15,17a,20,20a,20b-十二氢 -20,20b-二羟基-6′-异丙基-5′,6,8,19-四甲基-17-氧代螺[11,15-亚甲基 -2H,13H,17H-呋喃并[4,3,2-pq][2,6]苯并双氧环八癸炔-13,2′-[2H]吡喃]-7-基 2,6-双脱氧-4-O-(2,6-双脱氧-3-O-甲基-α-L-阿拉伯糖基-己吡喃基)-3-O-甲 基-α-L-阿拉伯糖基-己吡喃糖苷的混合物，或阿维菌素B1)、埃玛菌素苯甲 酸酯((4′R)-4′-脱氧-4′-(甲氨基)阿维菌素B1苯甲酸酯(盐))。

线粒体ATP合成酶抑制剂的活性成分的例子包括，但不限于，丁醚脲 (N-[2,6-双(1-甲基乙基)-4-苯氧基苯基]-N’-(1,1-二甲基乙基)硫脲)、炔螨 特(2-[4-(1,1-二甲基乙基)苯氧基]环己基2-丙炔基亚硫酸盐)、四氯杀螨砜 (1,2,4-三氯-5-[(4-氯苯基)磺酰基]苯)。

甲壳素生物合成抑制剂(0型)的活性成分的例子包括，但不限于， 苯甲酰脲(例如，双三氟虫脲(N-[[[2-氯-3,5-双(三氟甲基)苯基]氨基]羰 基]-2,6-二氟苯甲酰胺)、双氟苯隆(N-[[(4-氯苯)氨基]羰基]-2,6-二氟苯甲 酰胺)、伏虫隆(N-[[(3,5-二氯-2,4-二氟苯基)氨基]羰基]-2,6-二氟苯甲酰 胺)。

乙酰辅酶A羧化酶抑制剂的活性成分的例子包括，但不限于，特窗酸 (tetronicacid)和四胺酸(tetramicacid)衍生物(例如，螺螨酯(3-(2,4- 二氯苯基)-2-氧-1-氧杂螺[4.5]癸-3-烯-4-基2,2-二甲基丁酸酯))。

杀真菌剂的活性成份可以针对核酸合成、有丝分裂和细胞分裂、呼吸 作用、蛋白合成、信号转导、脂质和膜的合成、固醇在膜中的生物合成、 葡聚糖的合成、寄主植物防御诱导、多位点接触活性和其它不能识别的作 用方式。

针对核酸合成的活性成分的例子包括，但不限于，酰基丙氨酸(例如， 甲霜灵-M(metalxyl-M)(甲基N-(2,6-二甲基苯基)-N-(甲氧基乙酰基)-D- 丙氨酸酯))，异噻唑啉酮(isothiazolones)(例如，2-辛基-4-异噻唑啉-3- 酮)。

针对有丝分裂和细胞分裂的活性成分的例子包括，但不限于，苯并咪 唑(例如，噻苯咪唑(2-(4-噻唑基)-1H-苯并咪唑))、托布津(例如，托布津- 甲基(二甲基[1,2-双(3-乙氧甲酰基-2-硫脲基)苯(methyl(dimethyl[1,2- phenylenebis(iminocarbonothioyl)]bis[carbarnate]))))、甲苯酰胺(例如，苯 酰菌胺(3,5-二氯-N-(3-氯-1-乙基-1-甲基-2-氧代丙基)-4-甲基苯甲酰胺))、吡 啶基甲基-苯甲酰胺(例如，氟吡菌胺(2,6-二氯-N-[[3-氯-5-(三氟甲基)-2-吡 啶基]甲基]苯甲酰胺))。

针对呼吸作用的活性成分的例子包括，但不限于，甲酰胺化合物(例 如，氟酰胺(N-[3-(1-甲基乙氧基)苯基]-2-(三氟甲基)苯甲酰胺)、萎锈灵(5,6- 二氢-2-甲基-N-苯基-1,4-氧硫杂环己二烯-3-甲酰胺))、甲氧基丙烯酸酯化合 物(例如，嘧菌酯((E)-[2-[6-(2-氰基苯氧基)嘧啶-4-基氧]苯基]-3-甲氧基 丙烯酸甲酯)、吡唑醚菌酯(甲基[2-[[[1-(4-氯苯基)-1H-吡唑-3-基]氧代]甲基] 苯基]甲氧氨基甲酸酯)、肟菌酯((αE)-α-(甲氧亚胺基)-2-[[[[(1E)-1-[3-(三氟 甲基)苯基]亚乙基]氨基]氧代]甲基]苯基乙酸甲酯)、氟嘧菌酯 ((1E)-[2-[[6-(2-氯苯氧基)-5-氟-4-嘧啶基]氧代]苯基](5,6-二氢-1,4,2-噁二嗪 -3-基)甲酮O-甲基肟))。

针对多位点接触活性的活性成分的例子包括，但不限于，二硫代氨基 甲酸盐化合物(例如，福美双(四甲基硫代过氧化二碳酸二酰胺))、苯邻二 甲酰亚胺化合物(例如，克菌丹(3a,4,7,7a-四氢化-2-[(三氯甲基)硫代]-1H- 异吲哚-1,3(2H)-二酮))、氯腈化合物(例如，百菌清(2,4,5,6-四氯-1,3-苯二 甲腈))。

本文所使用的术语“聚电解质”指的是含有电离或可电离基团的聚合 物。所述电离或可电离基团可以为阳离子、阴离子或两性离子。优选的阳 离子基团为氨基或季胺基，而优选的阴离子基团为羧酸、磺酸和磷酸。聚 电解质可以为均聚物、共聚物(随机、交替、接枝或嵌段)。它们可以为 合成的或天然存在的，并且可以为直链、支链、超支化或树枝状。关于阳 离子聚合物，例子包括，但不限于，聚(烷基胺)、聚(环乙亚胺)(PEI)、 聚(二甲基二烯丙基氯化铵)(PDDA)、聚(赖氨酸)、壳聚糖或任意聚阳 离子聚合物的混合物。关于阴离子聚合物，例子包括，但不限于，聚丙烯 酸(PAA)、聚甲基丙烯酸(PMA)、聚苯乙烯磺酸(PSS)、聚谷氨酸、藻 酸、羧甲基纤维素(CMC)、腐殖酸或聚阴离子聚合物的混合物。

本文所使用的术语“介质”指的是用于形成聚合溶液的溶剂(或溶剂 的混合物)。溶剂可以为均质(homogeneous)的或非均质(heterogeneous) 的，但不限于，水、有机的、全氟化的、离子液体或液体二氧化碳(CO2)， 或这些溶剂的混合物。在各种实施方式中，所述溶剂为水。

组合物

一方面，本发明提供了包含活性成分的聚合物纳米颗粒。图1表明了 示例性的纳米颗粒-活性成分组合物。所述聚合物纳米颗粒-活性成分组合 物可以具有不存在于单独的组成成分中的改进的物理和化学性质。例如， 所述聚合物纳米颗粒可以促进所述活性成分的水溶性而不影响所述活性 成分的功效。在一些实施方式中，与活性成分自身或一般的活性成分制剂 中的活性成分相比，所述聚合物纳米颗粒可以增加或减少所述活性成分的 土壤迁移率。在一些实施方式中，所述聚合物纳米颗粒可以用于控制土壤 的目标区域的土壤迁移率。一些活性成分，尽管通常在其标明的应用中是 有效的，但由于低水溶性、叶摊(leafspreading)(或在叶片表面上的润湿 性)、角质层渗透或通常在植物中的低迁移性而导致使用效率低下。这需 要在制剂中使用额外的化合物和更高浓度的所述活性成分。活性成分制剂 一般使用表面活性剂(例如，胺乙氧基化物)和有机溶剂来克服这些问题， 然而，这些表面活性剂和有机溶剂可能具有毒性、环境或其它负面结果。 本发明的包含活性成分的聚合物纳米颗粒可能降低或甚至消除对表面活 性剂、有机溶剂的需要，并且在保持相近效率水平的同时降低所述活性成 分的浓度需求。

所述聚合物纳米颗粒可以包含聚电解质并且可以按照现有发明的方 法制备。所述聚合物纳米颗粒可以含有一种或多种聚合物分子，这些聚合 物分子可以为相同类型的聚合物或不同的聚合物。在聚合物纳米颗粒中， 所述一种或多种聚合物的分子量可以为约100,000至250,000道尔顿，约 大于250,000道尔顿，约5,000至100,000道尔顿，或约少于5,000道尔顿。 如果使用多种聚合物，它们的分子量可以不相近；例如，所述聚合物纳米 颗粒可以包含高分子量和低分子量的聚合(丙烯酸)聚合物。

如果低分子量聚合物和高分子量聚合物具有互补的功能基团，则分子 量的不同可能是有效的；例如，如下文所描述的参与“点击”化学的能力。 在这种情况下，在所述纳米聚合物中，所述低分子量聚合物作为所述高分 子量聚合物的交联剂。

所述聚合物纳米颗粒可以为交联的，通过化学或光或粒子辐射(例如， γ辐射)。可以调整交联的密度以控制物质从所述聚合物纳米颗粒的内部输 送至纳米颗粒的周围。所述聚合物纳米颗粒的内部可以具有不连续的空 腔，或可以为多孔的网络。在各种实施方式中，所述纳米颗粒的平均直径 落于一个或多个范围之间：约1nm至约10nm；约10nm至约30nm；约 15nm至约50nm；约50nm至约100nm；约100nm至约300nm。需要 理解的是术语“平均直径”并不是意指复合纳米颗粒的任何一种特定的对 称性(例如，球形、椭圆体等)。相反，所述纳米颗粒可以为高度不规则 和不对称的。

所述聚合物纳米颗粒可以包含亲水性(电离的、可电离的或极性不带 电荷的)和疏水性区域。如果所述聚合物纳米颗粒包含在极性或亲水性溶 剂中的聚电解质，所述聚电解质可以自我组织以使其表面富集电离的或可 电离的基团而其内部富集疏水性基团。这可能发生在比较亲水性或极性的 溶剂中。在疏水性溶剂中，可能发生相反的过程；即所述聚电解质可以自 我组织以使其表面富集疏水性基团而其内部富集电离的或可电离的基团。 这种效应可以通过适当地选择含有亲水性和疏水性区域的聚电解质来增 强；这也可以通过改性所述聚电解质来增强，例如将疏水性区域加至所述 聚电解质。

所述聚合物的改性可以通过多种方法进行，包括接合、共聚合、接枝 和聚合或暴露于自由基。改性可以被设计为在制备聚合物纳米颗粒之前、 过程中或之后。在聚合物纳米颗粒制备过程中的聚合物改性的一个例子包 括聚丙烯酸。在合适的条件下，暴露于UV的聚丙烯酸的会脱去一些羧基， 因此增加了体系的疏水性。类似的处理方法可以用于其它类型的聚合物。 聚合物的改性可以在合适的条件下通过滴定、光谱或核磁共振(NMR)进 行观察。聚合物改性也可以通过排阻色谱或亲和色谱进行观察。所述聚合 物纳米颗粒的疏水性和亲水性区域可以通过溶剂效应进行观察。如果纳米 颗粒在第一极性溶剂例如水中为可分散的，这就很清楚它一定具有接触表 面的亲水性。这也可以通过表面电荷分析例如ζ(zeta)电势测量确定。如 果还能通过加入可混溶的、部分混溶的或不混溶的比第一极性溶剂更疏水 的第二溶剂使所述聚合物膨胀，那么这表明所述纳米颗粒的内部存在疏水 性。可以通过用光散射观察颗粒尺寸的变化或由于溶剂分配进入所述纳米 颗粒而引起不可混溶第二溶剂相的消失来观察膨胀。使用第一疏水性溶剂 和第二亲水性溶剂的相反的实验可以用于观察疏水性基团在纳米颗粒表 面和亲水性基团在纳米颗粒内部的富集。

本发明所述的聚合物纳米颗粒包含活性成分。所述活性成分可以共价 结合至所述聚合物或与所述聚合物物理结合。生产包含化学结合至所述聚 合物的活性成分的聚合物纳米颗粒的方法的一个例子已经在本说明书的 其它地方描述。所述活性成分也可以以非共价的方式与所述聚合物纳米颗 粒的聚合物进行物理或化学结合。如果所述聚合物纳米颗粒包含多种聚合 物，所述活性成分可以与聚合物纳米颗粒中的一种或多种聚合物化学或物 理结合。物理结合的定义为非共价相互作用，例如电荷-电荷相互作用、疏 水性相互作用、聚合物链缠结、亲和配对相互作用、氢键、范德华力或离 子相互作用。

可选择地，所述活性成分与所述聚合物纳米颗粒之间并不相互作用， 但活性成分可以被限制在聚合物纳米颗粒内部或与聚合物纳米颗粒结合， 因为它在物理上被限制(例如，空间上)而不能从聚合物纳米颗粒中逃脱。 所述活性成分可以主要位于所述聚合物纳米颗粒的内部、聚合物纳米颗粒 的表面、或贯穿整个聚合物纳米颗粒。如果所述聚合物纳米颗粒具有空腔， 所述活性成分可以主要位于空腔的内部。如果所述聚合物纳米颗粒具有疏 水性区域，所述活性成分可以与疏水性区域或非疏水性区域结合，这取决 于活性成分的化学性质。

本发明还提供了包含活性成分的聚合物纳米颗粒的制剂。可以通过各 种方式将本发明的包含活性成分的聚合物纳米颗粒制成制剂。在某些情况 下，它们可以通过冷冻干燥、喷雾干燥、盘式干燥、真空干燥或其它干燥 方法干燥成固体。一旦干燥，它们可以贮存一定时间，随后，当需要使用 时，它们可以重新悬浮于合适的溶剂中。在一些实施方式中，所述干燥的 固体可以被制粒、制成片剂，用于处理。

在一些实施方式中，可以将在溶剂中的包含活性成分的聚合物纳米颗 粒制成凝胶。这可以通过除去所述溶剂直至凝胶化发生而完成。在一些实 施方式中，所述溶剂为含水的。一旦凝胶化发生，形成的凝胶可以直接贮 存和输送或通过加入溶剂使之重新分散于溶剂中。在一些实施方式中，可 以将包含活性成分的聚合物纳米颗粒制成悬浮剂、分散体或乳剂。这可以 通过本领域公知的标准制剂技术完成。

在一些实施方式中，所述聚合物纳米颗粒可以为与之结合的活性成分 提供增强的溶解性、分散性、稳定性或其它功能性。此种情况的一个例子 是当包含活性成分的基于聚电解质的聚合物纳米颗粒分散于含水溶剂中。 如果活性成分的溶解度低于聚电解质，那么它与该聚电解质纳米颗粒的结 合可以增加它在溶剂中溶解或分散的能力。这对于将低水溶性的活性成分 应用于需要增加水溶性或分散性的制剂或应用中是特别有利的。在某些情 况下，由于聚合物纳米颗粒为所述活性成分提供额外的溶解性、分散性、 稳定性或其它功能性，所以可以减少或消除某些制剂添加剂例如配方 (formulants)、表面活性剂、分散体或辅助剂的使用。在各种实施方式中， 使得体系不需要加入表面活性剂。与活性成份结合的聚合物纳米颗粒可以 含有离子型和非离子型两种表面活性剂成分。这表明所述纳米颗粒可以具 有极好的通过表皮层的渗透性。含有可调的聚环氧乙烷部分的表面活性剂 可以降低彻底除草所必需的草甘磷的量。所增加的效率是由在植物中增加 的水合作用和增加的运动(移位)而导致的增加的表皮渗透性所引起的。

此外，在硬水应用中可能增加使用的活性成分的量，特别是对于带电 的活性成分，例如草甘磷。这是因为该活性成分可能被硬水离子失活，所 以需要使用更多的活性成分以获得相同的功效。如果所述聚合物纳米颗粒 含有电离的或可电离的基团，它将是天然的硬水离子清除剂。在种种实施 方式中，在700ppm硬水中，它们将以典型的应用速率基本上清除所有的 硬水离子。

在一些实施方式中，包含活性成分的聚合物纳米颗粒增强了活性成分 的物理和化学性质，包括，例如土壤迁移率和水溶性。在某些实施方式中， 包含活性成分的聚合物纳米颗粒可以增加活性成分的土壤迁移率。所述活 性成分的低土壤迁移率可能是由活性成分与土壤表面或有机物质的结合 引起的，或由低水溶性导致的活性成分的低扩散性引起的。通过提供包含 该活性成分的聚合物纳米颗粒，可以增加土壤迁移率。如果包含活性成分 的聚合物纳米颗粒为可溶于或分散于水的，它可以提供增强的通过土柱的 扩散性。如果该聚合物纳米颗粒为稳定的并且不附着于土壤颗粒的表面或 土壤中有机物质的表面，这是可以增强的。这种效应可能由多种现象引起， 包括与不含聚合物纳米颗粒的活性成分相比增加的水溶性或分散性，由相 对于土壤中的孔而言小的颗粒尺寸而引起的增加的通过土柱的扩散性。

在某些实施方式中，所述聚合物纳米颗粒的结合也可以进行调整或改 性。这可以通过对所述聚合物的表面化学改性完成。土壤包含不同的带电 部分，根据不同的土壤，包括负电荷和正电荷部分。可以通过使用不同的 聚电解质或不同聚合物的共混物进行调整聚合物纳米颗粒与土壤表面的 相互作用。通过改变纳米颗粒的聚合物组成，可以改变其对土壤表面的亲 和力，并因此改变纳米颗粒的迁移率。例如，如果聚合物包含对土壤表面 有高亲和力的基团，可以用例如将降低它们与土壤表面的亲和力的非离子 型表面活性-类型的聚合物对它们进行改性。或者，如果聚合物不包含对土 壤表面有高亲和力的基团，但需要将纳米颗粒固定在土壤中，可以用对土 壤表面有高亲和力的基团对这些聚合物进行改性。这些基团可以包括，但 不限于，胺、酰胺、季胺、或某些情况下为羧基。这还可以通过提供包含 已含有对土壤表面有高亲和力的化学基团的活性成分的聚合物纳米颗粒 实现。

也可以对包含活性成分的聚合物纳米颗粒进行控制以获得活性成分 的触发、缓慢或控制释放。如果所述聚合物纳米颗粒在合适的溶剂中被制 成制剂，则活性成分从聚合物纳米颗粒中的释放可以以不同方式进行。首 先，释放可以为扩散介导的(diffusionmediated)。可以通过增加或减少聚 合物纳米颗粒的交联密度改变扩散介导释放的速率。也可以根据活性成分 在聚合物纳米颗粒中的位置改变速率；即它主要位于聚合物纳米颗粒的内 部、主要位于聚合物纳米颗粒的表面或分散于整个聚合物纳米颗粒中。

在某些实施方式中，如果活性成分位于聚合物纳米颗粒的表面和聚合 物纳米颗粒的内部，释放可以包括两个阶段；位于聚合物纳米颗粒表面的 活性成分的释放进行“突然”释放，之后是活性成分从纳米颗粒内部进行 较缓慢的扩散介导的释放。释放速率也取决于活性成分是否对组成聚合物 纳米颗粒的一种聚合物或多种聚合物具有化学亲和力或结合。活性成分和 聚合物纳米颗粒之间的较强烈的化学亲和力或结合暗示活性成分更缓慢 地从聚合物纳米颗粒中释放，反之亦然。因此，可以通过化学改性调整具 有不同疏水性的聚合物纳米颗粒以满足基于相似相容的原则将活性成分 与装载到不同疏水性的纳米颗粒的要求。

在某些情况下，纳米颗粒的释放可以被触发。触发机制可以包括，但 不限于，pH改变、溶剂条件、盐的加入或去除、温度的改变、渗透或气 压的改变、光的存在或聚合物降解试剂例如酶、细菌和自由基的加入。例 如，如果聚合物纳米颗粒包含多元酸，并且纳米颗粒的环境的pH改变， 该多元酸可能从其质子化状态变为非质子化状态或相反。这可能改变活性 成分与所述聚合物纳米颗粒或所述聚合物的结合的亲和力。如果亲和力降 低，这可能导致活性成分的触发释放。周围盐或离子浓度的改变以及周围 温度和压力的改变可以导致组成纳米颗粒的聚合物的结构变换 (reorganization)。聚合物结构变换可以将结合的活性成分转移至纳米颗粒 的外部。将纳米颗粒暴露于光(例如，UV射线)或其它聚合物降解试剂 例如酶和自由基，可以通过聚合物降解引发所述活性成分的释放。可以通 过测量与纳米颗粒结合的活性成分的量，并且将它与在纳米颗粒环境中 “游离”的活性成分的量进行比较检测活性成分从纳米颗粒的释放。这可 以通过分别对纳米颗粒和它们的环境进行取样而完成；例如，通过例如膜 过滤分离纳米颗粒并随后用HPLC或UV光谱测量在每个部分中的活性成 分。这样做的一种方法包括使用切向流过滤胶囊(tangentialflowfiltration capsule)，如实施例中所描述的。在某些情况下，与纳米颗粒结合的活性 成分需要通过加入溶剂进行萃取。

聚合物塌缩

聚合物在溶液中的构型是由溶液的多种条件决定的，包括其与该溶剂 的相互作用、其浓度和可能存在的其它物质的浓度。聚合物可以根据pH 值、离子强度、交联剂、温度和浓度进行构型变化。对于聚电解质，当处 于高电荷密度时，例如，当所述聚合物的“单体”单位全部带电，则由于 相似带电单体单位之间的静电排斥而采取伸展的构型。通过加入盐或改变 pH降低该聚合物的电荷密度可以导致伸展的聚合物链转变至更紧密包裹 的球状即塌缩的构型。塌缩转变是通过在足够小的电荷密度时聚合物各部 分之间的吸引作用超过静电排斥力而驱使的。相似的转变可以通过改变聚 合物的溶剂环境来诱导。这种塌缩的聚合物本身为纳米尺寸，并且其本身 是纳米颗粒。可以通过改变溶剂条件驱使不带电荷的聚合物发生相似的塌 缩转变，例如对于具有低临界溶剂温度的聚合物，比如，聚(n-异丙基丙 烯酰胺)(“NIPAM”)。或者，可以在合适的条件下通过非溶剂的加入使不 带电荷的聚合物塌缩。在本说明书和权利要求中，术语“塌缩的聚合物” 指的是约为球状，通常为球体，但也为具有纳米尺寸的长的或多叶构型的 塌缩聚合物。可以通过颗粒间的交联永久保持塌缩的构型。所述交联化学 包括氢键的形成、化学反应以形成新键或与多价离子的配位。交联剂可以 在聚合物塌缩之后加入。

接合

聚合物的一部分功能基团例如聚电解质可以用于接合或可以转变为 其它功能基团。在这些应用中，这些功能基团可以用于例如交联、吸附位 点、聚合、颗粒间和颗粒内的稳定。例如，双功能分子，含有一个醇基团 和一个潜在的甲基丙烯酸酯基团的甲基丙烯酸2-羟乙酯(HEMA)可以通 过形成酯键与聚丙烯酸(PAA)的羧酸基团反应，将该羧酸基团转变为甲 基丙烯酸酯基团。当暴露于UV辐射或温度升高时，该甲基丙烯酸酯基团 可以交联。结果，可以设计所述PAA链上连附的大量甲基丙烯酸酯基团， 并且因此可以控制交联的程度。另一个例子，含有一个酰氯和一个潜在的 甲基丙烯酸酯基团的甲基丙烯酰氯可以通过形成酰胺键与壳聚糖的胺基 反应，将该胺基团转变为甲基丙烯酸酯基团。当暴露于UV辐射或温度升 高时，该甲基丙烯酸酯基团可以交联。结果，可以设计所述壳聚糖主链上 连附的大量甲基丙烯酸酯基团，并且因此可以控制交联的程度。

另一个例子，含有一个末端醇基团的以甲氧基为末端的聚乙二醇 (mPEG)可以与聚丙烯酸的羧酸基团反应以形成酯键，将mPEG连附于 PAA聚合物上。结果，连附于聚合物链的大量mPEG基团可以被设计和控 制。mPEG改性的聚合物，例如PAA，具有多种特性。

由mPEG改性的聚合物形成的纳米颗粒可以通过羧酸基团的静电相 互作用或PEG基团之间的空间排斥或两者的结合而被稳定。另一个例子， 烯丙基、乙烯基、苯乙烯基、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯基团可以被接合至 聚电解质以作为可聚合部分发挥作用。可以与阴离子聚合物中的羧酸部分 反应并且并且可以留下可交联的基团的双功能分子的例子包括，但不限 于，甲基丙烯酸2-羟乙酯(HEMA)、2-丙烯酸羟基乙酯(HEA)、N-(2- 羟丙基)甲基丙烯酰胺、N-(2-氨丙基)甲基丙烯酰胺盐酸盐、N-(2-氨乙基) 甲基丙烯酰胺盐酸盐、甲基丙烯酸2-氨基乙基酯盐酸盐、烯丙胺、烯丙醇、 1,1,1-三羟甲基丙基烯丙基醚。药物分子、活性成分化合物或生物分子也可 以被接合至聚电解质上以便传递目标分子。荧光分子也可以被结合至聚电 解质上以作为荧光探针发挥作用。简单的疏水性基团，例如短的烷基链， 可以接附聚电解质上以增加聚合物的pH敏感性或出于其它目的。互补的 反应性基团也可以被结合至同一条聚合物链上或不同的聚合物分子以增 加交联。这些分子的组合也可以被结合入同一条聚合物链上或不同的聚合 物分子，各个分子满足不同的目的。例如，一个可聚合的基团，HEMA， 和活性成分分子可以被改性而接附同一条聚合物链上，然而HEMA基团 用于交联而活性成分用于促进活性成分的装载或提供活性。

接合可以在聚合物纳米颗粒制备之前或之后进行。

交联

在某些实施方式中，需要交联本发明所述的聚合物颗粒。交联可以通过光、温度、化学剂量试剂或在催化剂的存在下诱导。交联可以发生在塌缩的纳米颗粒的表面层或内部的特定区域或贯穿整个颗粒。光诱导的交联可以在空气中或在惰性的环境中，含有或不含有光引发剂的情况下，通过UV和不同波长的可见光激发。在UV波长范围激活的光引发剂的例子包括，但不限于，苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰)-氧化膦(IRGACURE819,Ciba公司)、乙酰苯和苯甲酮，例如2-羟基-2-甲基苯丙酮。在可见波长范围激活的光引发剂的例子包括，但不限于，苯偶酰和苯偶姻化合物，和樟脑醌。交联反应也可以在存在或不存在催化剂的情况下通过加入外部的交联剂诱导。用于交联PAA的外部交联剂的例子，例如，包括，但不限于，双官能或多官能醇(例如，乙二醇、2,2′-乙烯二氧双(乙胺)、甘油、聚乙二醇)，双官能或多官能胺基(例如，乙二胺、聚醚胺(Huntsman)、聚乙烯亚胺)。该反应也经常需要催化剂。此类催化剂包括，但不限于，碳化二亚胺化合物，例如，N-(3-二甲基氨丙基)-N′-乙烯碳化二亚胺盐酸盐)("EDC")。化学交联剂的其它例子包括，但不限于，双官能或多官能氮杂环丙烷(例如，XAMA-7，BayerMaterialScienceLLC)，双官能或多官能环氧或二价或多价离子。

为了促进由光或热引发的交联反应，可聚合基团可以被共价接附聚电 解质链上。将可聚合基团接附聚电解质链上的方法是公知的。此类反应的 例子包括，但不限于，例如，酯化、酰胺化、加成或缩合反应。可聚合基 团的例子包括，但不限于，烯丙基、乙烯基、苯乙烯基、丙烯酸酯和甲基 丙烯酸酯部分。可以与阴离子聚合物中的羧酸部分反应并且可以留下用于 交联基团的分子的例子包括，但不限于，甲基丙烯酸2-羟基乙酯、丙烯酸 2-羟基乙酯、N-(2-羟丙基)甲基丙烯酰胺、N-(2-氨丙基)甲基丙烯酰胺盐酸 盐、N-(2-氨乙基)甲基丙烯酰胺盐酸盐、甲基丙烯酸2-氨基乙基酯盐酸盐、 烯丙胺、烯丙醇、1,1,1-三羟甲基丙基烯丙基醚。

在一些实施方式中，使用结合有互补反应对的聚电解质。这些反应基 团可以在以特定的条件下被激活和控制。在形成聚合物颗粒后，这些反应 基团并不反应，直到加入催化剂。叠氮化物和炔烃之间的典型反应被称为 “点击反应”，并且该反应的常见的催化体系为Cu(SO4)/抗坏血酸钠。在 某些实施方式中，这种类型的反应可以用于化学交联。

在某些实施方式中，含有羧酸酯或胺的聚电解质可以基于碳二亚胺化学使用合适的二胺基或二羧基功能交联剂和激活剂进行交联。用于激活羧基形成酰胺基的典型的试剂，包括，但不限于，N-乙烷基-N′-(3-二甲基氨丙基)碳二亚胺盐酸盐、二环己基碳二亚胺、N,N’-二异丙基碳二亚胺。双胺基功能交联剂包括，但不限于，乙二胺、O,O′-双(2-氨乙基)十八乙二醇、PEG-二胺、1,3-二胺丙烷、2,2′-乙烯二氧双(乙胺)、聚醚胺(Huntsman)、聚乙烯亚胺)。

通过聚合物塌缩形成聚合物颗粒

在各个方面，本发明描述了生产包含活性成分的聚合物纳米颗粒的方 法。在一种实施方式中，所述聚合物包括聚电解质，并且所述纳米颗粒指 的是聚电解质纳米颗粒。包含活性成分的聚电解质纳米颗粒可以通过各种 方式生产。一个例子，通过例如胶束、凝聚或其它类似的制剂技术将聚电 解质吸附活性成分以产生包含活性成分的聚电解质纳米颗粒。

在各种实施方式中，也可以通过使聚电解质在活性成分周围的塌缩来 生产所述聚合物纳米颗粒。如图2所示。对于聚电解质，当处于高电荷密 度时，例如，当所述聚合物的“单体”单位全部带电，则由于相似带电单 体单位之间的静电排斥而采用伸展的构型。通过加入盐降低聚合物的电荷 密度可以导致伸展的聚合物链转变至更紧密包裹的球状，即塌缩的构型。 所述塌缩转变是通过在足够小的电荷密度时聚合物部分之间的吸引作用 超过静电排斥力而驱使的。如果需要，在一些实施方式中，该塌缩的构型 可以通过聚合物的交联永久存在。在一种实施方式中，包含活性成分的聚 合物纳米颗粒可以通过包括以下步骤的方式生产：(a)在使其带电的溶液 条件下将聚电解质溶解在水溶液中，并且(b)在这种条件下加入带相反 电荷的活性成分。如果需要，可以诱导得到的与活性成分结合的聚合物纳 米颗粒形成颗粒间的交联以稳定与纳米颗粒结合的活性成分。交联的程度 可以用于控制将活性成分释放至纳米颗粒的周围。在一些实施方式中，可 以除去部分的水以获得浓缩的分散体或将水完全除去以产生干的固体。在 一些实施方式中，可以将第二溶剂加入所得到的分散体中以使包含活性成 分的纳米颗粒沉淀。在一些情况下，对所述纳米颗粒而言，所述第二溶剂 为非溶剂。

也可以通过其它的方式由聚电解质生产聚合物颗粒。在一些实施方式 中，它包括以下步骤：(a)将聚合物溶解在水溶液中，(b)将活性成分与 该聚合物结合，并且(c)引起该聚合物塌缩。如果需要，金属离子或其 它物质可以代替活性成分使用。例如，如果对聚合物有亲和力的活性成分 在塌缩前加入，则得到的物质则为包含活性成分的聚合物纳米颗粒。在另 一种实施方式中，可以除去部分的水以获得浓缩的分散体或将水完全除去 以产生干的固体。在另一种实施方式中，可以将第二溶剂加入所得到的分 散体中以使包含活性成分的纳米颗粒沉淀。在一些情况下，对所述纳米颗 粒而言，所述第二溶剂为非溶剂。

聚合物和与聚合物结合的物质之间的潜在亲和力包括任何已被发现 彼此之间具有亲和力的化学基团。这些可以包括特异性或非特异性相互作 用。非特异性相互作用包括静电作用、氢键、范德华力、疏水-疏水结合、 π-π堆积(π-πstackings)。特异性反应可以包括核苷酸-核苷酸、抗体-抗原、 生物素-链霉抗生素蛋白或糖-糖相互作用，其中，聚合物具有这些亲和配 对的一半的功能性，而与该聚合物结合的物质(例如，活性成分)具有另 一半。

导致聚合物在与之结合或将要与之结合的活性成分(例如，活性成分) 周围塌缩的潜在方法可以包括降低聚合物在溶剂中的溶解度。在一些实施 方式中，这可以通过加入所述聚合物的非溶剂而完成。例如，如果聚合物 为聚丙烯酸并且溶剂为水，则可以加入高盐乙醇溶液使该聚合物缩成塌缩 的构型并且从溶液中沉淀出来。所得到的产物可以回复并重悬浮于水中。 使聚合物塌缩的其它方法包括通过改变溶液的温度改变溶解度，例如，对 于具有低临界溶液温度的体系，例如，聚(n-异丙基丙烯酰胺)(“NIPAM”)。 如果所述聚合物为聚电解质，则也可以在活性成分和聚合物之间的结合已 经发生之后，通过加入盐或改变pH而诱导聚合物塌缩。

在各种实施方式中，一个相似的过程可以用于疏水性活性成分，该疏 水性活性成分在水中于较高的温度下可以溶解至有限的程度，但在室温相 对不可溶。在一种实施方式中，该方法包括以下步骤：(a)在聚合物和盐 存在的情况下，于升高的温度下使活性成分在水中饱和，(b)冷却该混合 物。冷却该混合物后，活性成分将沉淀出，并且所述聚合物由于活性成分 与聚合物之间的特异性或非特异性相互作用而将在活性成分周围塌缩。例 如，在NaCl存在的情况下，于升高的温度下，将聚(磺酸钠)和在溶液 中饱和的百菌清(一种杀真菌剂)混合。将该混合物冷却至较低温度后， 两种物质都沉淀出，但聚(磺酸钠)可以在百菌清周围沉淀出。如果需要， 可以诱导所得到的聚合物胶囊包封的活性成分纳米颗粒形成颗粒间的交 联以将活性成分稳定在纳米颗粒内。交联的程度可以用于控制活性成分释 放至纳米颗粒的周围。

在一些实施方式中，由改性的聚电解质生产聚合物颗粒的方法包括以 下步骤：(a)将疏水性基团接合至聚电解质链上，(b)在使其带电的溶液 条件下将该疏水改性的聚电解质溶解在水溶液中，使所述疏水基团在分子 间结合，并且(c)将所述聚合物交联。当聚电解质被疏水性基团改性时， 所述塌缩转变是由不存在盐的情况下的疏水反应驱使的，如图3所示。

可以通过例如粘度测定法，对塌缩进行监测。一般聚合物溶液表现出 比溶解它们的溶剂更高的粘度。特别对于聚电解质而言，塌缩前的聚合物 溶液可以具有非常高的粘度，具有糖浆状稠度。在通过塌缩形成聚合物胶 囊包封的活性成分的纳米颗粒后，该纳米颗粒的良好分散的样品可能表现 出低得多的粘度。在塌缩后甚至塌缩中的降低的粘度可以利用振动粘度计 或例如奥斯特瓦尔德粘度计或其它本领域所公知的方法在合适的条件下 测量。

可以通过动态光散射(DLS)、原子力显微镜(AFM)或透射电镜(TEM) 表明纳米颗粒的形成。在DLS中，纳米颗粒的形成是通过相对于相同浓度 下活性成分溶液的颗粒尺寸或相同浓度下聚合物包封剂溶液的颗粒尺寸 而言，平均颗粒尺寸的降低来表明的。在TEM或AFM中，可以直接观察 到纳米颗粒。

如果需要，可以诱导聚合物纳米颗粒形成如前文所描述的颗粒间或颗 粒内的交联。在某些实施方式中，可以通过交联以稳定活性成分或与所述 聚合物纳米颗粒结合的带相反电荷的物质。交联的程度可以用于控制活性 物质或带相反电荷的物质释放至纳米颗粒的周围。

在一定条件下，本发明制备的再分散固体可能以高于活性成分的溶解 度的浓度再分散。所述聚合物胶囊包封的纳米颗粒的再分散性可以通过聚 合物包封剂的溶解度测定。例如，如果聚合物包封剂为高度可溶于水的， 由该聚合物胶囊包封的活性成分的纳米颗粒将以高浓度分散于水中，即使 该活性成分本身不是高度可溶于水的。这可以通过以超过它的溶解极限再 分散时，活性成分没有沉淀而观察到。以更高的浓度再分散的能力在程种 制剂中都具有应用性。

由无机金属盐形成聚合物颗粒

在一些实施方式中，在没有结合活性成分的情况下形成聚合物纳米颗 粒。活性成分在纳米颗粒完全形成之后与纳米颗粒结合。结合的步骤可以 通过各种不同的方法完成，每种包括多个不同的步骤。

在一种实施方式中，生产聚合物纳米颗粒的方法包括以下步骤：(a) 在使其带电的溶液条件下将聚电解质溶解在水溶液中，(b)在这种条件下加 入带相反电荷的物质，使所述聚合物塌缩，(c)交联，并且(d)除去所述 带相反电荷的物质。描述该方法的一个实施方式的示意图如图4所示。得 到的聚合物纳米颗粒可以具有中空的结构、空腔或可以为多孔的网络结 构。该聚合物纳米颗粒能够被活性成分装载。在某些实施方式中，所述带 相反电荷的物质为金属离子，例如来自金属盐。可以通过前文所描述的任 一方法使所得的聚合物纳米颗粒交联。

无机金属盐的例子包括，但不限于，碱金属和碱土金属盐，例如NaCl、 KCl、KI、NaF、LiCl、LiBr、LiI、CsCl、CsI、MgCl2、MgBr2、CaCl2。 在某些实施方式中，所述金属盐可以为过渡金属系列的硝酸盐或氯化物 盐。过渡金属盐的例子为，但不限于，Zn(NO3)2、ZnCl2、FeCl2、FeCl3、 Cu(NO3)2。也可以使用其它金属盐，例如硝酸铝、硝酸铋、硝酸铈、硝酸 铅。在其他实施方式中，所述盐可以为铵的硝酸盐、氯化物、碘化物、溴 化物或氟化物。

除去带相反电荷的物质可以通过调整pH完成。例如，如果所述聚电 解质含有羧酸作为其可电离基团，可以通过加入矿物或有机酸使体系酸 化，以除去所述带相反电荷的物质。这将置换所述带相反电荷的物质并且 使所述羧酸质子化。类似的方法可以用于为强酸或弱酸或强碱或弱碱的可 电离的物质。

透析或类似的膜分离方法可以用于用不同的带电物质置换带电物质， 所述不同的带电物质可能对交换或装载活性成分更合适。置换的程度将取 决于所述带相反电荷的物质与可电离基团之间的亲和力，并且也取决于可 电离基团的离子化程度(例如，酸或碱的强或弱)。

置换的程度也将取决于调整后溶液的pH。例如，如果聚合物为高分 子量聚丙烯酸，则在pH为约0.1至约3.5，在某些实施方式为约1.5至约 2.0的水中，带相反电荷的物质可以大量除去，并且也可以通过在相似的 pH值下透析水除去。在某些实施方式中，带相反电荷的物质可以被除去 并且被不会影响聚合物颗粒装载活性成分的更温和的带电物质取代。例 如，如果Fe(III)被用作塌缩试剂，用Na+透析可以除去Fe(III)并且置 换为Na+。

在一些实施方式中，生产聚合物纳米颗粒的方法包括以下步骤：(a) 在使其带电的溶液条件下将聚电解质溶解在水溶液中，(b)在这种条件下加 入带相反电荷的物质，使所述聚合物塌缩，(c)改变该溶液条件以由该带 相反电荷的物质形成不可溶的纳米颗粒，(d)交联，并且(e)改变该溶 液条件以除去该纳米颗粒。在某些实施方式中，所述纳米颗粒为氢氧化物、 氧化物、碳酸盐或羟基氧化物。

在某些实施方式中，所述带相反电荷的物质为金属离子，例如，来自 金属盐，并且所述氢氧化物为金属氢氧化物，在这种情况下，步骤(c) 可以通过调整pH完成。如果所述带相反电荷的物质为金属离子，它可以 通过调整pH转变为氢氧化物。分散体的pH在金属离子转变为金属氢氧 化物的过程中发挥关键作用。金属离子一般可以通过使溶液变碱而转化为 金属氢氧化物，pH范围为约7值约14(例如，从约7.5值约8.5；约8.5 至约10；约10至约14)。金属氢氧化物至金属氧化物的转变可以受多种 方式的影响，包括加热至例如使氢氧化物脱水，形成氧化物。如果为部分 脱水，则得到混合的氧化物/氢氧化物，被称为羟基氧化物。如果加热是在 溶液中进行，则温度范围可以为25-100℃；50-100℃；70-90℃。在一些实 施方式中，可以通过从包含聚合物颗粒和氢氧化物的溶液中回收干的固体 并且加热而由氢氧化物形成氧化物。加热的温度应当足够高以使氢氧化物 转变为氧化物而又不会不利地影响所述聚合物(例如，分解所述聚合物)。 温度范围将取决于金属和聚合物以及想要得到的结果。在一些实施方式 中，所述金属氢氧化物、氧化物或羟基氧化物可以通过分解复合物而形成。 例如，钛(IV)双(乳酸铵)二氢氧化物(TALH)可以作为在水溶液中形成TiO2的前体。在酸性(pH3)或碱性(pH10)条件下TALH的分解导致TiO2 的形成。表明从金属氧纳米颗粒形成聚合物纳米颗粒的例子如图6所示。 如果不可溶的纳米颗粒为碳酸盐，它可以通过在步骤(c)中加入碳酸盐 而形成，并且可以用类似的技术除去。

步骤(e)，除去纳米颗粒，可以通过调整pH至将导致纳米颗粒在溶 液中溶解的条件而完成。分散体的pH在除去纳米颗粒中也发挥了重要作 用。金属氢氧化物一般溶解于pH为酸性的水，这可以包括范围为约0.1 至约2.5；约1.5至约2.0；约1至约6；约2至约5；或约2至约4的pH 值。金属氢氧化物也可以通过在相似的pH值下用水透析而溶解。氧化物、 羟基氧化物或碳酸盐可以用类似的方式除去。

使用改性的聚电解质形成聚合物颗粒

改性的聚电解质可以在同一条聚合物主链上含有不止一种类型的功 能基团，例如，可聚合基团(HEMA)和活性成分分子，或如前文所描述 的一个反应对的两种功能基团(用于点击反应的炔烃和叠氮化物)。另外， 各自含有反应对的一种反应基团的两种聚电解质的混合物也可以产生聚 合物颗粒，例如炔烃改性的PAA和叠氮化物改性的PAA。在一种实施方 式中，改性的聚电解质可以产生聚合物颗粒。图3表明了产生这些颗粒的 步骤。这些步骤包括(a)根据前文所描述的步骤，用例如HEMA改性PAA， 产生pH敏感的聚合物，(b)将该HEMA改性的PAA溶解在pH>6的水中， (c)降低该溶液的pH(pH<6)，并且(d)交联。以这种方法生产的聚合 物颗粒的平均尺寸范围为50至1000nm。在一些实施方式中，颗粒尺寸可 以由pH值控制。当pH值范围为约5至约6时产生大尺寸，当pH值范围 为约3值约5时产生小尺寸。

装载活性成分

本发明所描述的聚合物颗粒可以用于携带活性成分。在一种实施方式 中，将活性成分与聚合物颗粒结合的方法包括以下步骤(a)将活性成分 和聚电解质颗粒溶解在合适的溶剂中，(b)除去所述溶剂。所得到的包含 被结合的活性成分的聚合物颗粒可以进一步用包括以下步骤的方法处理 (c)在合适的条件下，将该颗粒再悬浮于需要的溶剂中，并且可选地，(d) 从该溶剂中回收包含活性成分的干的颗粒。在一些实施方式中，可以加入 能促进活性成分与纳米颗粒之间的结合的试剂。该试剂可以为交联剂、配 位剂或改变活性成分或纳米颗粒的化学功能性的试剂，包括改变活性成分 或纳米颗粒的电荷或质子化状态的pH的改变。

在一些实施方式中，步骤(a)中所述合适的溶剂为可以溶解所述聚 电解质颗粒和所述活性成分的有机溶剂。合适的溶剂的例子包括甲醇、乙 醇和其它极性亲水溶剂。在某些应用中，所述活性成分需要悬浮在水中， 步骤(c)中的溶剂为含水溶剂或共溶剂。步骤(c)中合适的条件可以包 括调节温度、pH、离子强度或其它溶液条件，以影响包含被结合的活性成 分的聚合物颗粒的再悬浮。

对包含活性成分的基于羧基的聚合物颗粒，pH可以在约7.1至约11 之间调整，在一些情况下为约7至约8。对于其它的聚电解质，使它们再 悬浮在含水溶剂中的合适的条件通常包括调整pH以致于所述聚合物上的 足够的可电离基团电离化，以使它们能重悬浮在所述溶剂中。步骤(d) 为可选的，如果得到的颗粒需要以干燥的颗粒回收，这可以通过冷冻或喷 雾干燥、空气干燥、真空干燥或其它方法完成。

聚合物颗粒可以由非改性或改性的聚电解质获得，并且经由所描述的 步骤制备。它们可以包含金属离子、金属氢氧化物或金属氧化物。它们的 尺寸范围可以为约5至约300nm。它们可以只包括内部为空的的聚合物颗 粒，或可以包括可能为动态的空腔。它们也可以为多孔的但不具有离散的 空腔。或者，它们可以相对致密地压缩，但可以为膨胀的，或接受活性成 分。

在一些实施方式中，可以用不同的方法将聚合物纳米颗粒与活性成分 结合，包括以下步骤(a)将聚合物纳米颗粒溶解在合适的第一溶剂中，(b) 通过加入包含活性成分的第二溶剂，使所述聚合物纳米颗粒膨胀，(c)除 去所述第二溶剂。另一种方法包括以下步骤：(a)将聚合物纳米颗粒和活 性成分溶解在合适的第一溶剂中，(b)加入第二溶剂，使所述聚合物纳米 颗粒膨胀，(c)加入活性成分，或者加入包含活性成分的另一第二溶剂， 并且(d)除去所述第二溶剂。在某些实施方式中，所述第一溶剂可以为 亲水性的，并且所述第二溶剂可以为比所述第一溶剂更疏水。在某些实施 方式中，可以调整所述第一溶剂的性质(温度、pH等)，使得所述聚合物 纳米颗粒更亲水或更不亲水或处于更伸展或塌缩的构型。在某些实施方式 中，所述第一溶剂可以为含水的。在某些实施方式中，可以调整含水溶剂 的pH，使得含有可电离基团的聚合物纳米颗粒电离化。在某些实施方式 中，可以调整含水溶剂的pH，使得含有可电离基团的聚合物纳米颗粒不 电离。此类情况的一个例子，含有羧基的聚合物纳米颗粒在使羧基以酸性 形式存在的pH条件下可能更容易膨胀。在某些实施方式中，所述聚合物 纳米颗粒可以分散在所述第一溶剂中或只有部分可溶。在某些实施方式 中，可以通过蒸发、蒸馏、萃取、选择性溶剂去除、或透析除去所述第二 溶剂。在某些实施方式中，所述第二溶剂具有比所述第一溶剂更高的蒸汽 压。所述聚合物膨胀的量可以取决于聚合物纳米颗粒的类型。例如，亲水 性聚合物纳米颗粒的膨胀倾向可能取决于所述第二溶剂的性质。在某些实 施方式中，用极性第二溶剂将使亲水性聚合物纳米颗粒更膨胀。在某些实 施方式中，用疏水溶剂将使疏水性聚合物纳米颗粒更膨胀。在所述溶剂和 聚合物纳米颗粒中含有互相具有亲和力的化学基团，例如羧基和胺、酸和 碱等，也可能促进膨胀。可以通过光散射、色谱分析、冷冻透射电镜、基 于溶液的原子力显微镜测量所述颗粒的尺寸变化来观察聚合物纳米颗粒 的膨胀。或者，可以通过由于溶剂分配进入聚合物纳米颗粒而引起可观察 的第二溶剂相的消失来观察由不可混溶的第二溶剂引起的聚合物纳米颗 粒的膨胀。也可以通过粘度改变来观察膨胀。也可以通过光谱来观察膨胀。 一个典型的实施方式，如果包含活性成分的溶剂赋予活性成分一种光谱信 号，并且该光谱信号在与聚合物纳米颗粒结合时改变，这可以表明所述活 性成分的膨胀和结合。显示这些特征的分子为芘，它根据其微环境的疏水 性和亲水性改变其发射特性。

合适的第二有机溶剂的例子包括，但不限于，甲醇、乙醇、乙酸乙酯、 异丙醇、甲氧基丙醇、丁醇、DMSO、二氧六环、DMF、NMP、THF、丙 酮、二氯甲烷、甲苯或这些溶剂中的两种或多种的混合物。这些溶剂的一 些可以通过蒸发除去。在一些实施方式中，所述第一溶剂能在所述第二溶 剂中混溶。在一些实施方式中，所述第一溶剂和第二溶剂可部分混溶。在 一些实施方式中，所述第一溶剂和所述第二溶剂为不可混溶。

在一些实施方式中，可以用不同的方法使聚合物纳米颗粒与活性成分 结合，包括以下步骤(a)将聚合物纳米颗粒和活性成分溶解在合适的第 一溶剂中，(b)加入第二溶剂，(c)除去第一溶剂。

合适的第一溶剂的例子包括，但不限于，甲醇、乙醇、异丙醇、甲氧 基丙醇、丁醇、DMSO、二氧六环、DMF、NMP、THF、丙酮或这些溶剂 中的两种或多种的混合物。这些溶剂可以通过蒸发除去。在这些实施方式 中，所述第二溶剂能在所述第一溶剂中混溶，但对活性成分而言是不良溶 剂。所述第二溶剂可以为含水的。

与聚合物纳米颗粒结合的活性成分可以分散于整个聚合物纳米颗粒 中。它们也可以富集于聚合物纳米颗粒的某些区域，主要位于聚合物纳米 颗粒的表面或主要包含在聚合物纳米颗粒内部。如果聚合物纳米颗粒具有 一个或多个分散的空腔，所述活性成分可以包含在空腔内。表明用于装载 活性成分的不同方法的示意图如图7所示。

活性成分的表面活性试剂的形成

在各个方面，本发明还提供了生产活性成分(例如，表面-活性、活性 成分)的表面-活性试剂的方法。这些表面-活性活性成分可以通过多种方 法生产。在一种实施方式中，这将包括以下步骤(a)将含有功能基团的 不溶于水的活性成分与含有互补反应基团的水溶性试剂混合，(b)使反应 在室温或升高的温度下进行至完成，如果必要，除去副产物，并且，任选 地，(c)如果有使用，除去有机溶剂。如果需要，可以使用该反应的催化 剂。在某些条件下，所生产的活性成分的表面-活性试剂具有活性性质。在 其它条件下，活性成分的表面-活性试剂只有在有机会在溶液条件下时被激 活，比如，例如，可以引起所述活性成分从所述活性成分的表面-活性试剂 中释放的pH。

活性成分的表面活性试剂可以提供很多功能。它们可以帮助增加可以 装载入给定制剂的活性成分的量。由于它们的表面活性试剂特性，它们也 可以增加给定制剂的稳定性。它们也可以作为生产装载有活性成分的聚合 物纳米颗粒的前体或单体。它们也可以用于在制剂中装载多种活性成分， 其中，所述活性成分中的一种或两种以表面-活性活性成分被提供。

在各个方面，本发明提供了生产活性成分的表面-活性试剂的方法。这 些表面-活性活性成分可以通过多种方法生产，包括水溶性试剂和不溶于水 的活性成分之间的化学反应。在多种实施方式中，可以使用不溶于水的活 性成分的一个功能基团和水溶性试剂的一个互补基团之间的化学反应。在 多种实施方式中，所述化学反应可以为，但不限制于，酯化反应。

酯化反应将醇基团和羧酸基团连接形成酯键。酯化反应条件可以为室 温或升高的温度，存在或不存在有机溶剂，存在或不存在催化剂。在一种 实施方式中，酯化反应可以在含有羧酸部分的不溶于水的活性成分和含有 醇部分的水溶性试剂之间发生。相反，酯化作用也可以在含有羧酸部分的 可溶于水的活性成分和含有醇部分的不溶于水的试剂之间发生。

含有羧酸基团的合适的活性成分包括，但不限于，灭草剂的酸基团， 包括苯甲酸、芳氧基苯氧基丙酸、苯氧基乙酸、苯氧基丙酸、苯氧基丁酸、 吡啶甲酸；和喹诺酮药物，并且还包括，但不限于，西诺沙星、萘啶酸、 吡哌酸、氧氟沙星、左氧氟沙星、司帕沙星、托氟沙星、克林沙星、吉米 沙星、莫西沙星、加替沙星。

合适的水溶性试剂包括，但不限于，合适地封端的聚(乙二醇)或聚(丙 二醇)。在一种实施方式中，所述酯化反应发生在2,4-二氯苯氧基乙酸 ("2,4-D")的羧酸和甲氧基封端的聚(乙二醇)的末端醇基团之间，通过形成 酯键连接疏水性2,4-D分子和亲水性聚(乙二醇)，产生2,4-D的表面活性试 剂。在一种实施方式中，所述酯化反应在浓缩硫酸存在的情况于回流温度 在甲苯中进行。在一种实施方式中，所述酯化反应在不存在有机溶剂的情 况下于150℃在硅胶催化剂下进行。

活性成分的表面-活性试剂与包含活性成分的聚合物纳米颗粒的结合

在各个方面，所述表面-活性活性成分与包含活性成分的聚合物纳米颗 粒可以一起用于生产纳米颗粒，该纳米颗粒可以装载更多的活性成分并且 作为分散体更加稳定。所述表面-活性活性成分可以被吸收至纳米颗粒上。 在各种实施方式中，这可以包括以下步骤(a)合成表面-活性活性成分， (b)根据本发明制备包含活性成分的聚合物纳米颗粒，(c)将所述表面- 活性成分与包含活性成分的聚合物纳米颗粒的分散体混合。步骤(c)可 以以各种方式进行。可以直接将表面-活性成分加入到纳米颗粒分散体中。 在各种实施方式中，首先将表面-活性成分溶解在具有与所述纳米颗粒分散 体相似的pH的水中，然后加入到该纳米颗粒分散体中。在一些实施方式 中，以相反的顺序加入。在一些实施方式中，所述分散体和活性成分溶液 的pH可以为5至9之间。加入的表面-活性成分的量可以低于必要浓度以 形成不与纳米颗粒结合的表面-活性成分的分散微粒。在各种实施方式中， 可以将所述表面-活性成分均匀的加入到所述纳米颗粒分散体中。在一些实 施方式中，可以在制备包含活性成分的聚合物纳米颗粒的过程中加入所述 表面-活性成分。

由活性成分形成的聚合物

在各个方面，本发明提供了生产含有包含活性成分的纳米结构的聚合 物水溶液的方法。可以通过各种方式制备含有包含活性成分的纳米结构的 聚合物水溶液。例子包括，但不限于，将活性成分接枝于现有的水溶性单 体上，和无规地或可控制地将包含活性成分的单体与包含水溶性部分的单 体共聚合。在一种实施方式中，将活性成分接枝于现有的聚合物上将包括 以下步骤(a)将活性成分接枝于现有的水溶性聚合物上，并且(b)将该 接枝聚合物溶解在溶剂中。在一些实施方式中，这将包括以下步骤(a) 使活性成分功能化，(b)将该活性成分接枝于现有的水溶性聚合物上，并 且(c)将该接枝聚合物溶解在溶剂中。在某些实施方式中，所述聚合物 为可能能够或可能不能够塌缩的聚电解质。

形成纳米结构背后的驱动力可能由一种或多种以下因素造成：被接枝 的活性成分破坏的水分子之间的氢键；和/或活性成分基团之间的结合相互 作用。在低聚合物浓度下，接枝在同一条聚合物链上的活性成分基团之间 的分子内相互作用可能引起聚合物塌缩，形成纳米颗粒。随着聚合物浓度 的增加，塌缩的聚合物与相邻的塌缩聚合物的活性成分基团之间开始发生 分子间相互作用，两个塌缩的聚合物之间形成连接。随着聚合物浓度进一 步增加，聚合物链可以移动更靠近彼此，并且因此一个聚合物链至相邻的 聚合物链的活性成分的分子间相互作用将占主导。

在一些实施方式中，纳米颗粒可以通过前文所描述的技术使聚合物塌 缩而形成。在一些实施方式中，所述聚合物可以包括能够塌缩的不带电荷 的聚合物，例如聚(n-异丙基丙烯酰胺)(NIPAM)。活性成分基团之间的 结合相互作用可以为分子内的或分子间的或两者的结合，取决于聚合物的 浓度。

在一些实施方式中，将活性成分接枝至现有的聚合物上将包括以下步 骤(a)将活性成分功能化，例如2,4-D与乙二醇的单酯化反应，将2,4-D 分子连接到二醇分子的一端，(b)将合成的含有醇基团的活性成分通过酯 化反应接枝于含有羧基的聚合物上，并且(c)将所述AI-接枝的聚合物溶 解在水中，形成包含活性成分的纳米结构。

在各种实施方式中，可以通过将包含活性成分的单体与包含水溶性部 分的单体共聚合而制备含有包含活性成分的纳米结构的聚合物水溶液。包 含水溶性部分的单体的例子包括，但不限于，N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)、 丙烯酸末端的PEG、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸2-羟乙酯、苯乙烯 磺酸盐、乙烯基吡啶、烯丙胺、丙烯酸N,N-二甲氨乙酯、甲基丙烯酸N,N- 二甲氨乙酯。

在一些实施方式中，包含活性成分的无规共聚物的水溶液可以通过包 括以下步骤的过程制备(a)合成包含活性成分的单体，(b)将合成的单 体与包含水溶性部分的单体或单体的混合物共聚合，并且(c)将该共聚 物溶解在水中。在步骤(b)中的共聚合的条件可以为在引发剂的存在下 于升高的温度下在有机溶剂中。在一些实施方式中，包含活性成分的无规 共聚物的水溶液可以通过包括以下步骤的过程制备：(a)合成包含活性成 分的单体，(b)在高于聚(NIPAM)的低临界溶液温度的温度下使该包含 活性成分的单体与NIPAM进行乳液共聚合，形成包含活性成分的共聚物 颗粒，(c)将该反应的温度冷却至室温。在冷却后，微米尺寸的聚合物- 活性成分颗粒分解，共聚物溶解在水中，并且在相同或相邻的聚合物上的 活性成分结合形成纳米结构。

在一些实施方式中，包含活性成分的无规共聚物的水溶液可以通过包 括以下步骤的过程制备：(a)合成包含活性成分的单体，(b)在低pH下 使该包含活性成分的单体与甲基丙烯酸或丙烯酸进行乳液共聚合，形成包 含活性成分的共聚物颗粒，(c)将羧酸基团离子化。步骤(c)中可以选 择性地或额外地包括冷却该体系。冷却或离子化步骤使微米尺寸的聚合物 -活性成分颗粒分解，共聚物溶解在水中，并且在相同或相邻的聚合物链上 的活性成分结合形成纳米结构。

在一些实施方式中，包含活性成分嵌段共聚物的水溶液可以通过包含 以下步骤的过程制备：(a)合成包含活性成分的单体，(b)加入水溶性的 大分子引发剂，(c)通过该水溶性大分子引发剂使该合成单体聚合，形成 含有亲水性和疏水性嵌段的嵌段共聚物。在水溶液中，单个共聚物的疏水 性嵌段可以结合，形成包含活性成分的纳米结构。

将活性成分的表面-活性试剂用于聚合物颗粒的生产

在各个方面，活性成分的表面-活性试剂可以用于增加装载于包含活性 成分纳米结构的聚合物溶液中的活性成分。或者，活性成分的表面-活性试 剂可以用于在制备聚合物颗粒的过程中降低聚合物的平均直径。最后，活 性成分的表面-活性试剂可以用于降低聚合物溶液的粘度。

在一种实施方式中，这包括以下步骤：(a)合成包含活性成分的单体， (b)合成活性成分的表面-活性试剂，(c)将包含活性成分的单体与包含 离子基团的单体共聚合。所述共聚合可以为乳液聚合。在某些实施方式中， 所述共聚合可以为以低pH值在水中的乳液共聚合。所得到的聚合物颗粒 可以随后进行离子化并且分散在水中，产生含有聚合物颗粒的聚合物水溶 液，该聚合物颗粒含有包含与相同或相邻聚合物结合的活性成分的纳米结 构。

实施例

通过动态光散射(DLS)测量颗粒尺寸和尺寸分布。颗粒尺寸为至少 25次测量的平均值，并且以体积百分比的形式表示。

通过奥斯瓦尔德粘度计于21℃测量粘度。及时记录每种溶液或分散体 的粘度，这使得该溶液或分散体在粘度计的两个标记之间进行。

UV灯为254nm。

注：术语MxNy/PAA指的是与聚丙烯酸结合的MxNy纳米颗粒。所述 MxNy也可以为离子，例如Zn2+/PAA，这种情况下，它指的是包含Zn2+的 聚丙烯酸纳米颗粒。

A.通过常见的盐(NaCl)和UV处理的结合形成聚合物纳米颗粒

实施例1：通过用NaCl处理聚丙烯酸(PAA)溶液制备聚合物纳米 颗粒

在装有搅拌磁子的250毫升烧杯中，对固态PAA(0.100克，Mw＝ 450,000道尔顿)和去离子水(100克)进行称重。磁力搅拌该溶液至PAA 完全溶解，然后用1N的NaOH水溶液调pH至9.63。

将50克PAA水溶液(0.1重量％)转移至另一个装配有搅拌磁子的烧 杯中。在搅拌下，逐滴加入5毫升3M的NaCl。该溶液仍然为透明的。

将25克PAA水溶液和25克含有NaCl的PAA水溶液分别转移至两 个装配有搅拌磁子的烧杯中。在搅拌下，将该溶液暴露于UV灯5分钟。

表1：在存在或不存在NaCl、经过或不经过UV处理的PAA溶液的粘度 和DLS测量的汇总结果。

实施例2：通过用NaCl处理HEMA-改性的PAA溶液制备聚合物纳 米颗粒

HEMA改性的PAA的合成(低程度的HEMA接枝)：将固态PAA(3.0 克，Mw＝450,000道尔顿)和液态DMSO(100克)转移至250毫升的圆 底烧瓶中。磁力搅拌该烧瓶至PAA完全溶解。将固态4-(二甲胺)吡啶 (DMAP，0.34克)和液态甲基丙烯酸2-羟乙酯(HEMA，10.8克)转移 至该反应烧瓶中。搅拌该反应混合物至所有的DMAP完全溶解，然后加入 固态N-(3-二甲基氨丙基)-N’-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC，0.53克)。室温 下搅拌该反应混合物16小时。16小时后，将该混合物逐滴加入至含有700 毫升2-丙醇的1升烧杯中，产生沉淀。去掉上清液，并且该沉淀用2-丙醇 洗两遍(每次100毫升)。真空过夜除去残留的2-丙醇，得到固态的HEMA 改性的PAA。

HEMA-改性的PAA水溶液(0.83重量％)的制备：在装有搅拌磁子 的100毫升烧杯中，对固态的HEMA-改性的PAA(0.332克，Mw＝450,000 道尔顿)和去离子水(40克)进行称重。在搅拌该混合物时，通过加入1 NNaOH溶液将该溶液的pH稳定保持于8.0左右。碱性pH能更快地溶解 固体HEMA-改性的PAA。在固态聚合物完全溶解后，该溶液为透明的， 并且该溶液的pH经测量为7.9。

将PAA粉末(16.6克，Mw＝1800道尔顿)和133毫升去离子水加 入至上述HEMA-改性的PAA溶液中，并且搅拌直到该溶液为透明。其pH 为7.3。在用搅拌磁子搅拌下，缓慢地加入NaCl溶液(12.4毫升，3M)。 然后，加入2-羟基-2-甲基-苯丙酮(1.8毫克，97％)，并且搅拌3小时。 用UV照射该溶液1小时。在UV照射之前和之后，该溶液的粘度和颗粒 尺寸的表征如表2所示。

随后将上述溶液的pH调至2，聚合物颗粒从溶液中沉淀出。用pH2 的去离子水清洗该沉淀并且离心以除去上清液。这样重复三次，并且最终 将该沉淀溶解在水中，并且将pH调至6.5。

表2：存在或不存在NaCl、经过或不经过UV处理的HEMA-改性的PAA 溶液的粘度和DLS测量的汇总结果。

B.使用无机金属盐形成具有中空结构和空腔的聚合物纳米颗粒，并且交联 后腐蚀所得到的金属氧化物/氢氧化物：

实施例3：通过用Al(NO3)3处理聚丙烯酸溶液生产具有中空结构和空腔的 聚合物纳米颗粒(图1)

氢氧化铝-胶囊包封的PAA纳米颗粒的制备：将Al(NO3)3水溶液(25 mM，300毫升)加入装配有搅拌磁子的1升烧杯(A)中，通过进料泵将 NaOH水溶液(100mM，145mL)缓慢地加入该烧杯中。将聚丙烯酸水溶 液(Mw＝450KD，pH7，4mg/mL，300毫升)加入另一个1升烧杯(B) 中，并且用搅拌磁子搅拌。用3小时的时间通过进料泵将烧杯(A)中的 溶液缓慢地加入烧杯(B)中，同时通过持续加入NaOH水溶液(100mM) 将烧杯(B)中的溶液的pH维持于7。所得到的溶液于搅拌条件下在UV 灯(252nm)下经UV照射2小时。将该溶液在VirSonic超声仪(于50％ 功率)中超声10分钟，随后通过加入NaOH水溶液(100mM)将pH调 至8.5。将上述溶液用旋转式蒸发器(“rotovap”)浓缩10次。通过加入 NaCl/乙醇将所形成的PAA-胶囊包封Al(OH)3颗粒沉淀出。将该沉淀离心 并且用70％乙醇洗3次。将该沉淀重悬于去离子水中并且冷冻干燥以获得 干燥的粉末。用DLS测定该PAA-Al(OH)3胶囊包封颗粒，并且其平均尺 寸经测定为20nm。

通过EDC进行交联反应：将PAA/Al(OH)3水溶液(5毫克/毫升，500 毫升)加入装配有搅拌磁子的2升烧杯中。将2,2′-乙烯二氧双(乙胺)(2.5 毫摩尔，0.3705克于50毫升去离子水中)以0.5毫升/分钟的进料速度缓 慢加入上述搅拌溶液中。将该溶液于室温再搅拌2小时。用12小时的时 间将1-乙基-3-[3-二甲基氨丙基]碳二亚胺盐酸盐(0.985克于500毫升去离 子水中)缓慢加入该混合物中。将该反应混合物搅拌过夜。通过加入NaCl/ 乙醇溶液将该交联的聚合物/无机颗粒沉淀出。将该沉淀离心并且用70％ 乙醇洗3遍。将该沉淀重悬浮于去离子水中。

去除氢氧化铝颗粒：将HCl溶液(2N)加入该交联的聚合物/无机颗 粒(15毫克/毫升)的搅拌水溶液中，直至pH达到1.5。将得到的透明溶 液转移至透析管中(Spectra/Por透析膜，MWCO12-14,000)，并且于pH1.5 用去离子水透析3天，每天换3次水。通过加入NaOH(0.5N)调节该透 析溶液的pH至8.5，然后用去离子水透析1天，换水3次。将所得到的溶 液冷冻干燥以获得聚合物胶囊的干燥粉末。用DLS测定该聚合物胶囊，并 且平均尺寸经测定为20nm。

图10显示了包含氢氧化铝纳米颗粒的PAA聚合物颗粒(A)和去除 氢氧化铝后的聚合物颗粒(B)的AFM图片。包含氢氧化铝颗粒的PAA 比去除氢氧化铝颗粒后的PAA颗粒更大并且更硬。图10C还显示去除氢 氧化铝颗粒后的PAA颗粒的TEM照片。

C.通过酸化和UV/可见光处理的结合形成聚合物颗粒：

实施例4：通过用酸处理HEMA-改性的聚丙烯酸的方法生产聚合物颗粒

HEMA-改性的PAA的合成(高度HEMA接枝)：将固态PAA(2.0 克，Mw＝450,000道尔顿)和液态DMSO(100克)加入250毫升圆底烧 瓶中。磁力搅拌该烧瓶直至PAA完全溶解。将固态4-(二甲基氨)吡啶 (DMAP，0.34克)和液态甲基丙烯酸2-羟乙酯(HEMA，21.7克)加入 该反应烧瓶中。搅拌该反应混合物直至所有DMAP完全溶解，然后加入固 态的N-(3-二甲基氨丙基)-N’-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC，2.67克)。将该 反应混合物于室温搅拌16小时。16小时后，将该混合物逐滴加入含有900 毫升去离子水的1升烧杯中，产生沉淀。弃去上清液，用去离子水(500 毫升)清洗该沉淀2次。在标准0.100NNaOH(118毫升)的辅助下，将 该沉淀溶解于去离子水中(400毫升)，产生固体含量为0.73重量％且pH 为9.75的透明溶液。由这些结果计算HEMA接枝的程度，得到的值为27 摩尔％。

HEMA-改性的PAA水溶液(0.2重量％)的制备：在装配有搅拌磁 子的一个250毫升烧杯中，对27.4克HEMA-改性的PAA溶液和去离子水 (72.6克)进行称重。得到的混合物为透明的并且pH为8.90。在搅拌该 混合物下，逐滴加入盐酸水溶液(0.1N)。在pH约为6.5时，该透明溶液 变为半透明，随后，pH约为6.03时变为不透明。不透明的性质表明正在 形成大尺寸的聚合物颗粒。用DLS测定该聚合物颗粒，并且平均尺寸经测 定为211nm(100％体积密度)。

通过UV和可见光交联HEMA-改性的PAA颗粒：将一部分(5毫升) 该不透明的混合物转移至4个小瓶中。将微量的UV光引发剂(2-羟基-2- 甲基苯丙酮，HMPP，0.00088克)加入其中一个小瓶中。将可见光光引发 剂、苯偶酰(0.00137克)和樟脑醌(0.0021克)加入第二个和第三个小 瓶中。第四个小瓶不含有任何光引发剂。将这四个小瓶盖上盖子，用铝箔 包起来，并且于室温下搅拌16小时。打开不含任何光引发剂的小瓶和含 有UV光引发剂的小瓶的打开，并且将这两个小瓶暴露于UV灯下5分钟。 用氮气清洗另外两个小瓶5分钟，并且将这两个瓶子暴露于日光灯下10 分钟。

表3：暴露于辐射后聚合物颗粒的DLS测量的汇总结果

实施例5：通过用酸处理叠氮化物-改性的PAA和炔烃-改性的PAA的混 合物生产聚合物颗粒

3-叠氮丙醇的合成：在100毫升的圆底烧杯中，液态3-氯丙醇(10.0 克，1.0当量)和固态叠氮化钠(17.19克，2.5当量)于100℃在DMF中 反应40小时。将该反应混合物冷却至室温，倒入分液漏斗(reparatory funnel)中并用乙醚(300毫升)和盐水溶液(500毫升)萃取。分离出有 机层并且在MgSO4中干燥。于室温旋转蒸发除去乙醚溶液，得到粗的3- 叠氮丙醇(12.5克)。1H-NMR(δ,ppm)CDCl3：3.76-3.73(t,2H, HOCH2CH2CH2N3)，3.46-3.43(t，2H，HOCH2CH2CH2N3)，2.09(br-s,1H, OH)，1.86-1.80(m，2H，HOCH2CH2CH2N3)。IR纯物质(cm-1)：2100 (N＝N＝N)。

N 3 -改性的PAA的合成：将固态PAA(2.0克，Mw＝450,000道尔顿) 和液态DMSO(100克)加入250毫升圆底烧瓶中。磁力搅拌该烧瓶直至 PAA完全溶解。将固态4-(二甲基氨)吡啶(DMAP，0.34克)和粗的液态 3-叠氮丙醇(12.5克)加入该反应烧瓶中。搅拌该反应混合物直至所有 DMAP完全溶解，然后加入固态N-(3-二甲基氨丙基)-N’-乙基碳二亚胺盐 酸盐(EDC，2.67克)。将该反应混合物于室温下搅拌16小时。16小时后， 将该混合物逐滴加入含有900毫升去离子水的1升烧杯中，产生沉淀。弃 去上清液，用去离子水(每次500毫升)清洗该沉淀两次。在0.1NNaOH 的辅助下，将该沉淀溶解于去离子水中(400毫升)，并且得到固体含量为 0.78重量％且pH为9.70的透明溶液。

炔烃-改性的PAA的合成：将固态PAA(2.0克，Mw＝450,000道尔 顿)和液态DMSO(100克)加入250毫升圆底烧瓶中。磁力搅拌该烧瓶 直至PAA完全溶解。将固态4-(二甲基氨)吡啶(DMAP，0.34克)和液态 炔丙醇(9.34克)加入该反应烧瓶中。搅拌该反应混合物直至所有DMAP 完全溶解，然后加入固态N-(3-二甲基氨丙基)-N’-乙基碳二亚胺盐酸盐 (EDC，2.67克)。将该反应混合物于室温下搅拌16小时。16小时后，将 该混合物逐滴加入含有900毫升去离子水的1升烧杯中，产生沉淀。弃去 上清液，用去离子水(每次500毫升)清洗该沉淀两次。在0.1NNaOH 的辅助下，将该沉淀溶解于去离子水中(600毫升)，并且得到固体含量为 0.50重量％且pH为9.75的透明溶液。

由N 3 -改性的PAA/炔烃-改性的PAA的混合物制备聚合物颗粒，以及 以CuSO 4 /抗坏血酸钠为催化剂的交联反应：将N3-改性的PAA水溶液 (12.85克，0.78重量％)、炔烃-改性的PAA水溶液(20.04克，0.50重量％) 和去离子水(167.11克)称重至装配有搅拌子的250毫升的烧杯中。所得 到的混合物包含0.1重量％的聚合物，pH为8.03且粘度为359秒。将50 毫升该混合物转移至装有搅拌子的100毫升烧杯中。在搅拌和用pH计检 测pH下，将盐酸(1N)逐滴加入该烧杯。在pH约为6.2时，该透明溶 液变为半透明，随后，pH约为5.7时，变为不透明。停止酸化；测量该分 散体的粘度和颗粒尺寸。DLS测量方法测定该平均颗粒尺寸为128nm (100％体积密度)，并且其粘度于22℃为68秒。

将该不透明的混合物(25克)转移至装有搅拌子的50毫升烧杯中。 将新鲜制备的CuSO4(0.050克，0.063M)和抗坏血酸钠(0.050克，0.16 M)加入该混合物中。将该反应混合物于室温搅拌16小时。该反应混合物 的DLS测量显示该平均颗粒尺寸为142nm(100％体积密度)。增大该分 散体的pH至10，不透明的混合物仍然为不透明，而该平均颗粒尺寸增加 至222nm(100％体积密度)。与未经CuSO4/抗坏血酸钠处理的样品不同， 当该分散体的pH增大至6.5以上时，该不透明混合物变透明。该结果表 明CuSO4/抗坏血酸钠试剂的存在催化了叠氮基团和炔烃基团之间的交联 反应，从而在聚合物颗粒结构中固定。

D.结合活性成分的聚合物纳米颗粒的形成

实施例6：使用聚合物颗粒装载毒莠定

将2.5毫升甲醇、8.9毫克实施例3制备的聚合物颗粒和20.64毫克毒 莠定(4-氨基-3,5,6-三氯-2-吡啶羧酸)在10毫升的小玻璃瓶中混合。通过 加入2NHCl溶液将该溶液的pH维持于2。将上述溶液涡旋直至它变透明。 通过蒸发除去甲醇。将2毫升去离子水加入干燥的混合物中，并且通过加 入0.5NNaOH溶液将该溶液的pH维持于8。将该溶液涡旋直至它变透明。 将该溶液冷冻干燥以获得装载有毒莠定的聚合物颗粒的干粉末。通过 UV-Vis光谱测量每一步骤保留的毒莠定的量。

实施例7：使用聚合物颗粒装载咪唑乙烟酸

将1毫升甲醇、6.8毫克实施例3制备的聚合物颗粒和10毫克咪唑乙 烟酸(2-[4,5-二氢-4-甲基-4-(1-甲基乙基)-5-氧-1H-咪唑-2-基]-5-乙基-3-吡 啶羧酸)在5毫升的小玻璃瓶中混合。通过加入2NHCl溶液将该溶液的 pH维持于2。将上述溶液涡旋直至它变透明。通过蒸发除去甲醇。将1毫 升去离子水加入干燥的混合物中，并且通过加入0.5NNaOH溶液将该溶 液的pH维持于8。将该溶液涡旋直至它变透明。将该溶液冷冻干燥以获 得装载有咪唑乙烟酸的聚合物颗粒的干粉末。通过UV-Vis光谱测量每一 步骤保留的咪唑乙烟酸的量。

实施例8：使用聚合物颗粒装载噻磺隆甲酯(Thifensulfuron-methyl)

将8毫升甲醇、2.1毫克实施例3制备的聚合物颗粒和18.2毫克噻磺 隆甲酯(3-[[[[(4-甲氧基-6-甲基-1,3,5-三嗪-2-基)氨基]羰基]氨基]磺酰]-2-噻 吩羧酸甲酯)在10毫升的小玻璃瓶中混合。通过加入2NHCl溶液将该 溶液的pH维持于2。将上述溶液涡旋直至它变透明。通过蒸发除去甲醇。 将1毫升去离子水加入干燥的混合物中，并且通过加入0.5NNaOH溶液 将该溶液的pH维持于8。将该溶液涡旋直至它变透明。将该溶液冷冻干 燥以获得装载有噻磺隆甲酯的聚合物颗粒的干粉末。通过UV-Vis光谱测 量每一步骤保留的噻磺隆甲酯的量。

实施例9：使用聚合物颗粒装载噻虫嗪(Thiamethoxam)

将4毫升甲醇、3.1毫克实施例3制备的聚合物颗粒和28.5毫克噻虫 嗪在10毫升的小玻璃瓶中混合。通过加入2NHCl溶液将该溶液的pH维 持于2。将上述溶液涡旋直至它变透明。通过蒸发除去甲醇。将1毫升去 离子水加入干燥的混合物中，并且通过加入0.5NNaOH溶液将该溶液的 pH维持于8。将该溶液涡旋直至它变透明。将该溶液冷冻干燥以获得装载 有噻虫嗪的聚合物颗粒的干粉末。通过UV-Vis光谱测量每一步骤保留的 噻虫嗪的量。

实施例10：使用聚合物颗粒装载噻虫嗪

将4毫升甲醇、3.1毫克实施例1制备的聚合物颗粒和28.5毫克噻虫 嗪(3-[(2-氯-5-噻唑基)甲基]四氢化-5-甲基-N-硝基-4H-1,3,5-噁二嗪-4-亚 胺)在10毫升的小玻璃瓶中混合。通过加入2NHCl溶液将该溶液的pH 维持于2。将上述溶液涡旋直至它变透明。通过蒸发除去甲醇。将1毫升 去离子水加入干燥的混合物中，并且通过加入0.5NNaOH溶液将该溶液 的pH维持于8。将该溶液涡旋直至它变透明。将该溶液冷冻干燥以获得 装载有噻虫嗪的聚合物颗粒的干粉末。通过UV-Vis光谱测量每一步骤保 留的噻虫嗪的量。

实施例11：使用HEMA-改性的PAA(NaCl和UV处理)装载噻虫嗪

将4毫升甲醇、3.2毫克实施例4制备的HEMA-改性的PAA和28.4 毫克噻虫嗪(3-[(2-氯-5-噻唑基)甲基]四氢化-5-甲基-N-硝基-4H-1,3,5-噁二 嗪-4-亚胺)在10毫升的小玻璃瓶中混合。将HEMA-改性的PAA在NaCl 存在的情况下经过UV辐射处理。通过加入2NHCl溶液将该溶液的pH 维持于2。将上述溶液涡旋直至它变透明。通过蒸发除去甲醇。将2毫升 去离子水加入干燥的混合物中，并且通过加入0.5NNaOH溶液将该溶液 的pH维持于8。将该溶液涡旋直至它变透明。将该溶液冷冻干燥以获得 装载有噻虫嗪的HEMA-改性的PAA的干粉末。通过UV-Vis光谱测量每 一步骤保留的噻虫嗪的量。

实施例12：噻虫嗪(“TMX”)从聚合物纳米颗粒中的缓慢释放

将10毫克实施例9制备的固态纳米胶囊制剂和20毫升去离子水加入 50毫升的小玻璃瓶中(含有密封盖)。缓慢释放测试从加入去离子水时开 始计时。然后将上述溶液通过Minimate切向流过滤胶囊(TFF，3K，Omega membrane，PALL)连续泵送。该测试装置如图8A所示。在需要的时间间 隔通过渗透收集0.2毫升从该释放介质得到的样品，多余的渗透物立即返 回至该小玻璃瓶。

将所有得到的样品用去离子水稀释至合适的TMX浓度，然后用 UV-vis分析以通过TMX在水中的校正曲线对TMX的浓度进行定量。具 体测试时间点的缓慢释放速度的计算是基于对测试中得到的样品中的 TMX的定量，这通过根据各自时间点绘制释放％来表示。典型的缓慢释放 的特性如图8B所示。

实施例13：使用HEMA-改性的PAA颗粒装载阿特拉津

将50微升乙酸乙酯、1.2毫克实施例2制备的聚合物颗粒和1毫升去 离子水在5毫升的小玻璃瓶中混合。该溶液的pH经测量为3。搅拌上述 溶液直至油相消失。然后加入120微升阿特拉津(6-氯-N-乙基-N-(1-甲基 乙基)-1,3,5-三嗪-2,4-二胺)的乙酸乙酯溶液(阿特拉津在溶液中的浓度： 22毫克/毫升)，并搅拌直至油相消失。通过蒸发除去乙酸乙酯以形成悬浮 液。将该溶液冷冻干燥以获得装载有阿特拉津的聚合物颗粒的干粉末。通 过UV-Vis光谱测量每一步骤保留的阿特拉津的量。

实施例14：使用HEMA-改性的PAA颗粒装载噻虫嗪

将100微升乙酸乙酯、1.2毫克实施例2制备的聚合物颗粒和1毫升 去离子水在5毫升的小玻璃瓶中混合。该溶液的pH经测量为3。搅拌将 上述溶液直至油相消失。然后加入6.5毫克噻虫嗪(TMX，95％)并搅拌 直至TMX消失。通过蒸发除去乙酸乙酯以形成悬浮液。将该溶液冷冻干 燥以获得装载有TMX的聚合物颗粒的干粉末。通过UV-Vis光谱测量每一 步骤保留的TMX的量。

实施例15：使用HEMA-改性的PAA颗粒装载嘧菌酯(Azoxystrobin)

将11.32毫克实施例2制备的聚合物颗粒、5.9毫克嘧菌酯 ((E)-[2-[6-(2-氰基苯氧基)嘧啶-4-基氧]苯基]-3-甲氧基丙烯酸甲酯)和4 毫升甲醇在10毫升的小玻璃瓶中混合。该溶液的pH为3。在搅拌的条件 下缓慢加入8.15克水(0.119毫升/分钟)。通过蒸发除去甲醇以形成悬浮 液。将该溶液冷冻干燥以获得装载有嘧菌酯的聚合物颗粒的干粉末。通过 UV-Vis光谱测量每一步骤保留的嘧菌酯的量。

实施例16：使用PAA颗粒装载嘧菌酯

将3毫升甲醇、11.0毫克实施例3制备的聚合物颗粒和5.3毫克嘧菌 酯在10毫升的小玻璃瓶中混合。将上述溶液涡旋直至它变透明。通过蒸 发除去甲醇。将5毫升去离子水加入干的混合物中，通过加入0.5NNaOH 溶液将该溶液的pH调至7。搅拌该溶液以形成悬浮液。将该溶液冷冻干 燥以获得装载有嘧菌酯的聚合物颗粒的干粉末。通过UV-Vis光谱测量每 一步骤保留的嘧菌酯的量。

实施例17：使用PAA颗粒装载嘧菌酯

将12.8毫克实施例3制备的聚合物颗粒、6.0毫克嘧菌酯和4毫升甲 醇在10毫升的小玻璃瓶中混合。该溶液的pH经测定为3。在搅拌的条件 下缓慢加入6.0克水(0.119毫升/分钟)。通过蒸发除去甲醇以形成悬浮液。 将该溶液冷冻干燥以获得装载有嘧菌酯的聚合物颗粒的干粉末。通过 UV-Vis光谱测量每一步骤保留的嘧菌酯的量。

E.用活性成分使聚电解质塌缩

实施例18：被阳离子的聚烯丙胺包覆的2,4-二氯苯氧基乙酸(2,4-D)纳 米颗粒的生产

将固态2,4-二氯苯氧基乙酸(2,4-D)(0.158克，0.72毫摩尔)和新鲜 的去离子水(50毫升)加入具有搅拌子的100毫升的玻璃烧杯中。将该介 质与pH计相连，并且读数为2.76。往该搅拌的分散体中逐滴加入NaOH 水溶液(10N)。随着pH增加，更多的固体2,4-D溶解，该分散体变得更 加透明。最后，所有的固体2,4-D完全溶解，并且该溶液变透明。该溶液 的pH和粘度于25.4℃经测量为10.76和0.93cP。用相同的仪器测量纯水 的粘度，于26.4℃显示值为0.92cP，以供参考。

在另一个装有搅拌磁子的烧杯(250毫升)中，加入固态聚烯丙胺 (PAH，Mw＝70,000)(0.5克，5.5毫摩尔)和50毫升去离子水，得到1 重量％的PAH水溶液。该溶液为澄清的，于26.0℃时pH值为3.47并且粘 度为3.00cP。然后，通过进料泵将2,4-D水溶液加入搅拌的PAH溶液中， 产生被PAH包覆的活性成分的纳米颗粒。完成这次添加需要15分钟。该 纳米颗粒分散体为浅黄透明的。测量该分散体的pH和粘度，于25.1℃显 示值为4.79和1.69cP。需要注意的是在该纳米颗粒分散体中PAH的最终 浓度为最初溶液的一半。为了比较，制备了该浓度的PAH，测量粘度，于 24.6℃得到的值为2.25cP，该值比所述塌缩的纳米颗粒(1.69cP于25.1℃) 高。粘度测量的结果显示当加入带电的2,4-D时，PAH聚合物由伸展的构 型塌缩。另外，通过体积密度分布对动态光散射(DLS)进行分析，显示 该塌缩颗粒的平均直径为约7nm。

实施例19：被阳离子的聚(二甲基二烯丙基氯化胺)(PDDA)包覆的2,4- 二氯苯氧基乙酸(2,4-D)纳米颗粒的生产

在转移至2升的玻璃烧杯前，将固态2,4-二氯苯氧基乙酸(2,4-D)(16.0 克，72.4毫摩尔)磨成精细的粉末。用1升的量筒量新鲜的去离子水(1 升)，然后转移至该具有搅拌子的烧杯中。将该介质与pH计相连，并且读 数为2.60。向搅拌的分散体中逐滴加入10N的NaOH水溶液。随着pH 增加，更多的固体2,4-D溶解，该分散体变得更加透明。最后，所有的固 体2,4-D完全溶解(加入约7毫升10NNaOH)，并且该溶液为透明。该溶 液的pH为7.44。

将阳离子的聚(二甲基二烯丙基氯化胺)(PDDA)(146.3克20重量％ 的PDDA(29.26克固体PDDA，181.0毫摩尔))和854毫升去离子水转 移至另一个装配有搅拌磁子的烧杯中(4升)。该溶液为透明的。pH经测 量为4.74。通过进料泵将2,4-D水溶液加入搅拌的PDDA溶液中。完成这 次添加需要约3.5小时。该混合物为透明的并且包含8.0克/升活性成分 (2,4-D)。在26.0℃下的pH经测定为6.35，并且粘度为6.75cP。需要注 意的是在该纳米颗粒分散体中PDDA的最终浓度为最初溶液的一半。为了 比较，制备了该浓度的PDDA，测量粘度，于25.3℃测得的值为9.32cP， 该值比所述塌缩的纳米颗粒(6.75cP于26℃)高。粘度测量的结果表明 当加入带电的2,4-D时，PDDA聚合物由伸展的构型塌缩。另外，通过体 积密度分布对动态光散射(DLS)进行分析，显示该塌缩颗粒的平均直径 为约7nm。

实施例20：被阳离子的低分子量壳聚糖聚合物包覆的2,4-二氯苯氧基乙酸 (2,4-D)纳米颗粒的生产

在转移至2升的玻璃烧杯前，将固态2,4-二氯苯氧基乙酸(2,4-D)(18.0 克，81.4毫摩尔)磨成精细的粉末。用1升的量筒量新鲜的去离子水(1062 毫升)，然后转移至装有搅拌子的烧杯中。将该介质与pH计相连，并且读 数为2.56。向搅拌的分散体中逐滴加入10N的NaOH水溶液。随着pH 增加，更多的固体2,4-D溶解，该分散体变得更加透明。最后，所有的固 体2,4-D完全溶解(加入约8毫升10NNaOH)，并且该溶液为透明。该溶 液的pH经测定为7.60。

将固态壳聚糖(低分子量，32.9克，204毫摩尔)和1062毫升去离子 水转移至另一个装有搅拌磁子的烧杯中(4升)。由于壳聚糖不完全溶解， 该溶液为浅黄色，具有低粘度。将液体醋酸(11.0克，183毫摩尔)逐滴 加入至该壳聚糖分散体。随着醋酸的加入，该分散体的粘度急剧增加。持 续搅拌该分散体约1小时，直至所有的固体壳聚糖完全溶解。然后，通过 进料泵将2,4-D水溶液加入搅拌的壳聚糖溶液中。在添加的过程中，该溶 液开始起泡。完成2,4-D溶液的添加需要约3.5小时。该混合物为浅黄透 明的。将该溶液置于室温过夜，使泡沫转移至表面。第二天，将泡沫除去。 在23.4℃下pH和粘度分别为5.16和17.4cP。为了比较，该浓度的单独低 分子量壳聚糖的粘度于24.0℃为23.3cP，该值比所述塌缩的纳米颗粒(17.4 cP于23.4℃)高。粘度测量的结果表明当加入带电的2,4-D时，壳聚糖聚 合物由伸展的构型塌缩。通过体积密度分布对动态光散射(DLS)进行分 析，显示该塌缩颗粒的平均直径为约4nm。

实施例21：用与聚合物纳米颗粒结合的活性成分处理植物

将实施例20制备的包含2,4-D的水溶性聚合物纳米颗粒直接用于植 物处理。该制剂中的2,4-D的浓度为8克/升。采用两种活性浓度(8克/ 升和4克/升)在植物上进行测试。处理前植物在托盘里生长2周并且在处 理过程中以随机区组设计排列。1个托盘包括6种植物(大麦、稗草 (barnyardgrass)、藜(lambsquarters)、红根苋、鼠曲草(lowcudweed)、 野薄荷(fieldmint))，代表各种农作物和杂草种类。该处理方法通过用喷 洒瓶对植物进行喷洒而实施，调整喷洒瓶使喷雾溶液以相当于200升每公 顷的比率应用。在处理后4、8、12和15天对视觉药害(植物损伤％)进 行测评。将测评结果输入统计软件系统并且对数据进行方差分析。分析方 差时进行的平均移动法显示不同处理组之间的显著差异。

将含有相同量(8克/升和4克/升)2,4-D而不含壳聚糖聚合物的两种 水溶液作为用于比较的对照组。

结果表明包含通过2,4-D塌缩的壳聚糖的纳米颗粒的制剂，与对照相 比，轻微地增加了植物损害的程度。

实施例22：被阳离子的高分子量壳聚糖聚合物包覆的2,4-二氯苯氧基乙酸 (2,4-D)纳米颗粒的生产

在转移至2升的玻璃烧杯前，将固态2,4-二氯苯氧基乙酸(2,4-D)(8.0 克，36.2毫摩尔)磨成精细的粉末。用1升的量筒量新鲜的去离子水，并 转移至装有搅拌子的烧杯中。将该介质与pH计相连，并且读数为2.76。 向搅拌的分散体中逐滴加入10N的NaOH水溶液。随着pH增加，更多 的固体2,4-D溶解，该分散体变得更加透明。最后，所有的固体2,4-D完 全溶解，并且该溶液为透明的。该溶液的pH为8.50。

将固态壳聚糖(高分子量，14.6克，90.5毫摩尔)和1升去离子水加 入至另一个装有搅拌磁子的烧杯中(4升)。由于壳聚糖不完全溶解，该溶 液为浅黄色和低粘度。将液体醋酸(4.89克，81.4毫摩尔)逐滴加入至该 壳聚糖分散体中。随着醋酸的加入，该分散体的粘度急剧增加。持续搅拌 该分散体约2小时，直至所有的固体壳聚糖完全溶解。然后，通过进料泵 将2,4-D水溶液加入搅拌的壳聚糖溶液中。在添加的过程中，该溶液开始 起泡。完成2,4-D溶液的添加需要约3.5小时。该混合物为浅黄透明的。 将该溶液置于室温过夜，使泡沫转移至表面。第二天，将泡沫除去。于23.3℃ 下的pH和粘度分别为5.16和46.3cP。为了比较，该浓度的单独高分子量 壳聚糖的粘度于23.4℃为64.3cP，该值比所述塌缩的纳米颗粒(46.3cP 于23.3℃)高。粘度测量的结果表明当加入带电的2,4-D时，壳聚糖聚合 物由伸展的构型塌缩。另外，通过体积密度分布对动态光散射进行分析， 显示该塌缩颗粒的平均直径为约4nm。

实施例23：被阳离子的PDDA包覆的草甘膦的纳米颗粒的生产

将固态草甘膦(N-(膦酰基甲基)甘氨酸)(8.0克，94.6毫摩尔)和新鲜 的去离子水(1升)加入具有搅拌子的2升烧杯中。将该介质与pH计相 连，并且读数为2.20。向搅拌的分散体中逐滴加入NaOH水溶液(50重 量％)。随着pH增加至3，所有的固体草甘膦完全溶解并且该分散体变得 澄清。加入NaOH(50重量％)水溶液直至该介质的pH达到7.2。

将阳离子的聚(二甲基二烯丙基氨化胺)(PDDA)(191克的水中的20 重量％的PDDA，237毫摩尔))和819毫升去离子水转移至另一个装有搅 拌磁子的烧杯中(4升)。该溶液为透明的。pH为4.74。通过进料泵将草 甘膦水溶液加入搅拌的PDDA溶液中。完成2,4D溶液的添加需要约3.5 小时。该混合物为透明的，并且包含4.0克/升活性成分(草甘膦)，于24.0℃ 下的pH为6.75，并且粘度为7.42cP。另外，通过体积密度分布对动态光 散射(DLS)进行分析，显示该塌缩颗粒的平均直径的2种分布为2nm (67％)和8nm(33％)。

F.活性成分的表面-活性试剂的合成，它们的制剂，以及它们在增加活性 成分在通过活性成分塌缩的纳米颗粒中的装载上的应用

实施例24：用甲苯作为溶剂，浓缩H 2 SO 4 作为催化剂的2,4-D和Carbowax MPEG350(由Dow提供，甲氧基封端聚乙二醇，Mn＝350)的酯化反应

将固态2,4-D(3.0克，13.6毫摩尔)、液态CarbowaxMPEG350(5.0 克，14.3毫摩尔)和甲苯(150毫升)加入装有搅拌子的250毫升圆底烧 瓶中。将该反应烧瓶与Dean-Stark分离器和冷凝器相连接。将反应混合物 回流24小时，然后冷却至室温。以乙酸乙酯和甲苯(50/50，v/v)的混合 物为流动溶剂用薄层色谱检测该反应的完成。通过旋转式蒸发器除去甲 苯，得到2,4-D活性成分的表面-活性试剂的浅黄色液体。残留的甲苯通过 真空泵进一步去除。1H-NMR(300MHz,D2O):δ3.38(s,3H,CH3- (OCH2CH2)n-OCH2CH2-O(O)C-)，3.36-3.73(m,PEG,-(CH3-(OCH2CH2)n- OCH2CH2-O(O)C-)，4.36(t,2H,CH3-(OCH2CH2)n-OCH2CH2-O(O)C-)，6.81(d, 1H,芳香族-H)，7.18(dd,1H,芳香族-H)，7.38(d,1H,芳香族H)。

实施例25：在150℃下，在不存在有机溶剂的情况下，用硅胶作为催化剂 的2,4-D和CarbowaxMPEG750(由Dow提供，甲氧基封端的聚乙二醇， 实际Mn＝756)的酯化反应

将固态2,4-D(20.0克，90.5毫摩尔)、液态CarbowaxMPEG750(68.4克，90.5毫摩尔)和硅胶(200-400目)(1.0克)加入装有搅拌子的250毫升圆底烧瓶中。将该反应烧瓶与Dean-Stark分离器和冷凝器相联系。在平缓的氮气气流中将该反应混合物加热至150℃。在反应过程中，将该酯化反应的副产物与水冷凝并且收集在Dean-Stark分离器中。用薄层色谱监测该反应的完成。该反应在3小时完成。将粗产物过滤以除去硅胶，并且得到2,4-D活性成分的表面-活性试剂的浅黄色液体。1H-NMR(300MHz,D2O):δ3.38(s,3H,CH3-(OCH2CH2)n-OCH2CH2-O(O)C-)，3.36-3.73(m,PEG,-(CH3-(OCH2CH2)n-OCH2CH2-O(O)C-)，4.36(t,2H,CH3-(OCH2CH2)n-OCH2CH2-O(O)C-)，6.81(d,1H,芳香族-H)，7.18(dd,1H,芳香族-H)，7.38(d,1H,芳香族H)。

实施例26：2,4-D的表面-活性试剂的制剂

将实施例24制备的液态2,4-D表面活性剂(34.72克，相当于4.0克 2,4-D本身)和2升去离子水转移至装有搅拌子的3升塑料烧杯中。该2,4-D 表面活性剂完全溶解，并且该溶液为浅黄色且透明，pH值为2.76。加入 几滴NaOH(10N)水溶液至该溶液中，使其pH增加至6.65。在该pH下， 该溶液的粘度于24.0℃为1.08cP，并且由体积分布分析获得的动态光散射 结果显示平均直径为252nm的单分布。

G.活性成分的表面-活性试剂与活性成分的聚合物胶囊包封纳米颗粒的结 合

实施例27：包含装载增加的2,4-D的纳米颗粒的生产

在转移至2升的玻璃烧杯前，将固态2,4-二氯苯氧基乙酸(2,4-D)(4.0 克，18.1毫摩尔)磨成精细的粉末。用1升的量筒量取新鲜的去离子水(1 升)，然后转移至该装有搅拌子的烧杯中。将该介质与pH计相连。向搅拌 的分散体中逐滴加入10N的NaOH水溶液。随着pH增加，更多的固体 2,4-D溶解，该分散体变得透明。最后，所有的固体2,4-D完全溶解，并且 该溶液为透明的。该溶液的pH经测定为9.20。

将阳离子的聚(二甲基二烯丙基氯化胺)(PDDA)(36.57克的水中的 20重量％的PDDA，45.2毫摩尔)和900毫升去离子水转移至另一个装有 搅拌磁子的烧杯中(4升)。该溶液为透明的。通过进料泵将2,4-D水溶液 加入搅拌的PDDA溶液中。2,4-D添加在约3.5小时完成。该混合物为透 明的，并且包含2.0克/升活性成分(2,4-D)。该纳米颗粒分散体于24.1℃ 下的pH和粘度分别为7.06和3.18cP。通过体积密度分布分析动态光散射 (DLS)，显示该塌缩的颗粒的平均直径为约3nm。将活性成分的表面-活 性试剂液体(实施例24制备)(17.35克)和去离子水(64毫升)转移至 装有搅拌子的250毫升烧杯中。搅拌该混合物直至活性成分的表面-活性试 剂完全溶解。测量该活性成分的表面-活性试剂的pH，显示值为2.64。用 NaOH水溶液(10N)使活性成分的表面-活性试剂的pH增加至5.98。然 后将该活性成分的表面-活性试剂逐滴加入被PDDA胶囊包封的活性成分 的纳米颗粒的分散体中。得到的混合物为透明的且颜色为浅黄色，于23.1℃ 的pH值为6.23，粘度为2.51cP。该聚合物溶液的DLS结果显示平均直径 为4nm的单分布。

N.土壤迁移率

本实施例表明PAA胶囊可以装载活性成分并且在Ottawa土壤中迁移。 使用疏水性荧光染料(改性的Hostasol黄)作为样本活性成分。

实施例28：

将标准的Ottawa土壤(VWR，CAS#14808-60-7)用去离子水洗两遍 并且使用前在空气中干燥。该干燥的土壤在柱子中作为固定相使用，并且 用于将含或不含PAA胶囊的染料加载于该柱子上。

含或不含PAA胶囊的样品的制备：在20毫升的小瓶中称量改性的 Hostasol黄色染料(0.0035克)、干的Ottawa砂(2.0克)和甲醇(10克)。 搅拌该混合物直至所有染料完全溶解。通过旋转蒸发器完全除去甲醇。这 个过程使得染料可以被吸收至砂颗粒上。

在另一个20毫升的小瓶中称量改性的Hostasol黄色染料(0.0035克)、 实施例1制备的PAA胶囊(0.010克)和甲醇(10克)。搅拌该混合物直 至所有染料完全溶解。通过旋转蒸发器去除部分甲醇。将干的砂(2.0克) 加入该溶液中，然后完全除去甲醇。

柱子的制备：将两个玻璃移液管作为柱子使用。将干的砂(1.8克) 装载至每个柱子中至2英寸的高度。每个柱子用10毫升去离子水洗。收 集洗脱的水用于UV分析。将两份干燥的样品(每个0.5克)加载至柱子 中，并且用去离子水(10克)洗脱。包含PAA胶囊的样品的洗脱液为黄 色，而不含胶囊的样品的洗脱液为透明的。另外，用水溶性PAA胶囊分 散体(10克去离子水，0.010克PAA胶囊)洗脱具有不含PAA胶囊的样 品的柱子。该实验的洗脱液为透明。这个结果表明改性的Hostasol黄没有 从柱子转移至胶囊。

图9A：从包含加载PAA胶囊的样品的柱子收集的洗脱液的UV光谱 A)。改性的Hostasol黄的最大吸收峰为480nm，9B)从包含不加载PAA 胶囊的样品的柱子收集的洗脱液。需要注意的是，在这个柱子中，在用包 含空的PAA胶囊的水溶性分散体进行洗脱测试之后进行冲洗。

等同物

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引入参考

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本文标签： 聚合物制剂纳米活性颗粒