编者按:随着农化新分子上市速度的减缓,以及全球各国政府对农化品监管的日益严格,推动着制剂技术不断朝着“绿色、环保、高效”的方向发展,随之而来的挑战也逐渐受到行业的关注。据此,世界农化网近日邀请到了农化行业3大农化巨头:先正达、巴斯夫和爱利思达就制剂技术开发所面临的一系列挑战及潜在解决方案,影响制剂创新的关键因素,助剂在制剂创新性中的重要作用,最新前沿制剂技术,以及未来发展趋势等进行了深度的探讨。


1. 农药制剂的发展目前正面临哪些新挑战?潜在的解决方案有哪些?未来的趋势是什么?


先正达:病虫草害的抗性已不是农药行业中的新问题了,但仍是农药制剂开发所面临的主要挑战。 抗性推动新活性成分的不断开发,及制剂产品的不断上市。所有简单分子基本被开发殆尽,新化合物的产品管道将日趋复杂—更大的分子质量,更多的化学功能,以及多重手性碳为中心的分子将不再罕见。这意味着具有理想的生物活性,应用性以及较长寿命的活性分子的生产以及制剂的生产将随之变的更加复杂。

在我看来,根本的解决方案不会改变。这需要将更好的科研技术应用到克服各种挑战中去。通过行业领先的制剂科研技术,先正达能为市场提供最好,也是目前最复杂的制剂产品。在先正达的产品组合中,单一预混制剂中包含5-7种活性成分的制剂十分常见。这些产品使用方便,具有多种作用模式的单一预混制剂的剂量精准,杀虫谱广。多种活性成分理化性质兼容的障碍在制剂开发过程中已被克服,解决了桶混过程中各成分不兼容的问题。

降低喷雾的飘移,减少种子处理剂粉尘,提高操作安全性,这些对生产符合甚至高于药效标准的新制剂来说都是挑战。作为制剂领域的专家,我们希望利用创新型表面活性剂和包衣技术,来生产或桶混有利于生物活动的制剂,同时也能解决环境风险及农药使用的安全性问题。

巴斯夫:制剂开发的挑战应以产品开发和消费者对我们产品的体验为背景进行讨论。什么样的产品才算是好产品?从农民的角度看,一款好的产品应该具备良好的功效,使用灵活,高效,价格具有竞争力,操作方便,安全且无残留顾虑。

开发功效良好且能适用多种天气(例如降雨、晴天、多风)的制剂产品依旧面临很大的挑战。为了应对这些挑战,我们专注于提升抗雨刷,促进作物的吸收,减少紫外线降解和减少喷施液向非靶标植物飘移的问题。化学家们正通过适当的制剂技术,研发聚合粘附剂、表面活性剂、紫外线吸收剂或抗漂移剂。这些技术上的改进能帮助农民提高种植的经济效益,也是巴斯夫可持续发展战略的关键部分。

其它制剂的发展趋势还受应用条件的推动,例如水供应不足或水质不高,以及无人机等新技术的应用。因此,产品必须做到精准并按需要进行调整,才能发挥出活性成分的功效。

爱利思达:不论是技术层面还是监管和市场需求方面,现代农药制剂的发展正面临严峻挑战,比如:

- 人们对制剂品质的要求越来越高,包括单一制剂内多种活性成分的兼容性,以及对活性成分结晶的控制。

- 目前监管压力日益增大。大部分的监管机构要求最大限度地降低制剂对环境的影响,需要产品具备良好的生态毒理特性,包括:可生物降解的添加剂,减少使用频率,喷洒后在作物上的农药残留最低。

- 提高新制剂的成本效益也是制剂发展的主要挑战之一。开发新农药的成本很高,制剂创新对战胜上述这些挑战十分关键。就未来趋势而言,制剂创新应与不断提高的应用技术相结合,精准农业等应用技术将会在减少农药漂移,提高农药使用效率方面发挥重要作用。

2. 影响制剂技术创新的关键因素有哪些?贵公司有哪些推动创新的举措?

先正达:先正达开发任何产品时都会考虑用户体验。这一点加上负责任的环境管理,在很大程度上推动着我们技术的创新。生物功效、应用方式、和保质期是产品性能的核心。管理工作涉及残留、雨水冲刷和急性毒性等的鉴定分析,这些有助于增进我们对产品的认识,进而帮助我们改进技术,以开发出更安全的农药产品。

在先正达的制剂开发部门,我们注重知识的利用和不同组织间的相互支持。与营销团队合作使我们能够协调我们研发人员与渠道合作伙伴、零售商和种植者一起参观并亲身体验产品的性能。借此,我们对挑战和改善用户体验及种植方式能有更深入的认识。此外,我们的研发人员与产品管理人员及监管团队紧密合作,以满足监管和环保要求。这也决定了我们技术创新的方式。

巴斯夫:制剂技术的创新源于活性成分的新理化性质。将农药制剂技术与其他学科的技术相结合能推动创新。在巴斯夫,高级材料和系统研究中心、生物科学研究中心,以及加工研究和化学工程中心这样的研究部门提供了多种多样的技术,我们将其系统地应用于作物保护制剂的研发和创新项目中。利用这些资源,我们研制出新的活性成分封装或聚合物助溶剂。生物科学研究中心与植保制剂实验室紧密合作,以开发出创新型解决方案。

我们还加强与高校和研究型企业的合作,将他们的专长与我们的制剂开发技术相结合。

数字技术被越来越多地应用于研发中,以快速清除数据,生成新影像。这些工具会加速制剂创新的进程,也为创新提供新途径。

爱利思达:制剂技术创新应能够应对当下和未来技术限制、监管机构和市场带来的挑战。先进的传递系统和助剂技术,将会通过精准农业技术成为制剂创新的关键领域。

爱利思达的研发部门遍布全球,包括北美洲、南美洲、欧洲、非洲和亚太地区。我们扎实的专业技术涵盖了化学农药和生物农药、种子处理剂,以及为提供定制解决方案所需要的分析能力。研发团队的工作热情很高,积极从事制剂创新的工作,以满足日趋严格的监管要求,为种植者提供绿色综合解决方案。

爱利思达研发部门的制剂创新工作包括但不局限于以下几个方面:

- 扩大病虫草害的防治范围以提高制剂质量
- 结合应用技术,提高生物功效,增加作物产量
- 利用优化了的,稳定且便于使用的多功效的产品,防治对除草剂存在抗性的杂草
- 具有良好的生态毒理学特性的环境友好型惰性物质,可提供高性能和高成本效益的配方。

3. 您如何看待助剂在制剂创新性中的重要作用?助剂技术是如何驱动制剂的创新?

先正达:制剂中的活性成分需要平衡一些相互抵触的成分,从而使多种物质的理化性质保持稳定,满足监管法规的要求,并且生物功效理想。助剂在增强生物功效和减少对环境影响方面起到十分重要的作用。此外,助剂还提高了活性成分的潜力。

从传统意义上看,助剂曾主要用于促进作物的吸收,但经过研究后我们发现,增强吸收只是改进产品众多机理的一部分。 现在我们利用了助剂的多种功能,包括帮助药物驻留于作物上,促进药液铺展,防止雨水冲刷,以及减少飘移。

助剂技术的创新仍将为提高作物的吸收能力,进而减少产品对环境的影响方面发挥重要的作用。

巴斯夫:助剂是所有优质制剂产品的“汤中盐”,也是保持制剂中活性成分的物理特性和相关功效的必需品。此外,助剂在决定和改变产品性质(例如:农药驻留、铺展和吸收)方面起到重要作用;助剂还可影响植保产品的流动性。 流动性的控制是为了减少雨水对农药的冲刷、淋洗和飘移,对减少用药次数和产品的归属至关重要;助剂技术极有可能会改变制剂的创新方式,这对植保产品的改进极其重要。

爱利思达:助剂是制剂技术创新的重要组成部分。助剂技术应能改进农药的生物功效,进而提高农药的药效。制剂的主要研究有:
-    改善农药制剂在叶片上的作用效果
-    减少喷药时药液从叶片上弹跳或飘移,造成制剂浪费

为此,人们对降漂移技术(DRT)的兴趣越来越高,研究重点在于研制有效的漂移抑制剂的,并提高喷洒质量。爱利思达已经开始实施了短期和长期的计划来开发内部应用技术,并为制剂开发投资助剂研发。应用技术将帮助制剂研发人员筛选助剂,以提高叶面对农药的吸收。这将使化学家能够减少田间药效试验所要有的产品检验次数。爱利思达还将寻找更多的合作机会,利用跨领域的解决方案,进一步推动助剂技术的创新。

4. 哪些农药制剂产品具有较好的发展前景?哪些制剂技术/产品将会面临最严峻的竞争压力?


先正达:生物防治产品是利用自然界存在的矿物质、微生物或植物提取物研制而成。这些产品用于有害生物的防治,降低作物的生物胁迫。生物防治方案具备靶标专一性极强的新作用机制。这类产品在应对抗性和监管挑战方面有极大的潜力,为此,该领域也吸引人们展开大量的研究和相关产品的开发。生物防治方案与化学农药联合使用有助于应对抗性问题。

制剂化学家所面对的挑战在于越来越多的活性成分趋向于通过发酵工艺进行商业化生产。因此,原药级别的活性材料常包含大量发酵辅料,例如蛋白质和碳水化合物。这些辅料会影响产品的储藏和应用效果,化学家需要对制剂科学有更多的认识,以研制出满足农药性能标准的产品。

生物防治方案在短期内不太可能完全取代化学农药。目前生物防治手段的发展还不成熟,其药效和防治有害生物的范围还不能完全取代化学农药。但这一领域大量的研究投入和快速发展正在不断扩大生物防治技术的市场。

巴斯夫:按照制剂的体量来看,用于非选择性除草剂的可溶液剂(SL)占据领先的地位,其次是应用范围比较广的乳油(EC)技术和悬浮剂(SC)技术。这些技术占据了约四分之三的市场份额。这些剂型的增长主要取决于地区性市场的发展,以及对作物和相应技术的偏好,很少受特定技术的影响。其它制剂,例如油分散剂(OD)和微囊悬浮剂(CS),正受到越来越多的关注。在主要制剂技术无法应用,或需要以特殊方式控制活性成分特性的情况下,这两种制剂可被利用。

爱利思达:农药制剂包含一种或多种活性成分,与其它的惰性添加剂一起配制成理化性质稳定的混合物。在制剂的研发过程中,制剂的类型由活性成分的理化性质决定。在决定剂型时,研发人员还应考虑特定地区的监管制度和终端用户喜好等市场现况。

目前,人们重点开发能可持续发展的预混制剂,这类制剂含有多种活性成分,防治范围更加广谱,使用更方便。这使得新配方的复杂性增加,各成分兼容的挑战更大。整体而言,农业技术不应该与其他行业的先进技术分开。先进的传输体系是创新的关键,也将有助于克服挑战。先进的传输体系应与其他行业的技术(例如制药、化妆品和材料科学)产生杠杆作用并相互结合,提高成本效益。

环保型制剂应当受到更多的关注。目前,行业内受到较多关注的是具备良好生态毒性特性的联合制剂,停止使用监管部门禁止或限制使用的惰性成分,使用环境友好型溶剂来开发乳油(EC)、油分散剂(OD)和悬浮剂(SE),以及结合可生物降解的添加剂。

5. 贵公司推出了哪些创新制剂技术或产品?它们解决了农业上的哪些问题?

先正达:先正达一直致力于扩大生物防治产品组合。2013年,我们推出了生物杀线虫剂Clariva® Pn,利用巴斯德杆菌(pasteuria nishizawae)防治大豆胞囊线虫。该产品已成功进入美国市场,今年将在巴西推出。2017年我们推出了Clariva® Elite Beans,该产品为化学和生物防治预混制剂,同时包含了Clariva® Pn以及市场领先的大豆预混剂CruiserMaxx® Vibrance® Beans。Clariva® Elite Beans对大豆胞囊线虫具有广谱防治效果,同时也可用于早期病虫害的防治。

聚合物微胶囊技术已在农药行业中应用了长达几十年的时间,但仍旧是一种核心的制剂技术,先正达利用这一技术为整个生产线创造了多重效益。在杂草防治方面,这项技术已用于提高产品的应用效果,及预混活性成分(Acuron®,Lumax EZ® 和 Halex GT®)的兼容性。在病虫害防治方面,含有该技术产品的安全性有所提高,控释技术提高了生物功效(Karate Zeon®,Icon® 和 Actellic®)。

先正达拥有健全的琥珀酸脱氢酶抑制剂(SDHI)产品组合,近年来该类产品已经成功的商业化。SOLATENOL™是SDHI产品中的一种强效活性成分,包括ELATUS™系列产品等。这些产品可有效防治谷类作物最严重的病害,包括斑枯病和锈病,相比其它同类产品,药效更持久。SEDAXANETM是种子处理剂的活性成分,包含于VibranceTM品牌的系列产品中。该成分可增强病害防治效果,促进作物根系发育,进而增强根部吸收水分和营养的能力。ADEPIDYN是我们新推出的广谱杀菌剂,其商品名为MIRAVIS™。该产品可防治叶斑病(例如尾孢菌、交链孢菌和黑星菌等感染),并对多种作物白粉病的防治效果极佳。ADEPIDYN™对赤霉病、灰霉病、菌核病和叶斑病等严重病害的防治效果十分理想。

巴斯夫:我们拥有众多创新型制剂的产品种类,例如:

- Seltima®
Seltima®为创新型微囊悬浮剂,专门为水稻而开发的F500®制剂。产品触及水稻叶面或进入稻田水中时能发挥独特的功效。叶面上的药液蒸发时,微囊化的F500®会迅速释放,以发挥最佳的生物功效。微囊制剂中含有的助剂能保证作物处于最佳的吸收并保持养分和水分的状态。在稻田水中,微囊可保持完整并沉淀于稻田底部。F500®在释放过程中能与沉淀物结合,而后降解。因此该产品对水生生物的安全性得到了保证。

- Engenia™
除草剂Engenia™是新一代含麦草畏的创制型产品。该产品的分子量更大,化学键更强。Engenia™使用的灵活性很强,是市场上需要施用的次数最低的麦草畏产品,因此减少了劳动力和喷药时间。降低使用次数能让农民减少产品的储存量,节约空间。

- Revysol®
该产品的初期研发是为了满足严格的监管要求并发挥出色的生物功效。大量的研究已证明其防治谷物壳针孢菌和锈病等病害的非凡功效。除了对行栽作物和特种作物外,该产品还能防治草坪病害,或用作种子处理剂。目前该产品还处于登记阶段,有望于2019-2020年首次向市场推出定制化的制剂产品。

爱利思达:爱利思达推出了新的综合解决方案ProNutiva®,该产品将生物解决方案与化学活性成分结合,改进了生物解决方案和化学农药预混或桶混的兼容性问题,为种植者带来超预期的效益。

为了推出创新解决方案,爱利思达研发中心不断寻找技术上的创新突破,以提高制剂兼容性和生物功效。而兼容性的挑战源于媒介的高离子强度或极端的pH条件等因素。爱利思达还注重前沿的传输体系的研究,通过技术创新来开发高附加值及差异化的产品。


更多全球制剂&助剂技术详情,请点击/扫描如下二维码下载世界农化网最新出版的商业期刊: 2018制剂&助剂技术




更多交流/免费索取纸质版(邮费到付),请点击如下二维码添加编者微信索取:


AgroPages世界农化网独家稿件,转载请注明版权!