先正達、巴斯夫、愛利思達聯袂解讀:製劑開發之最新挑戰、解決方案及趨勢走向

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1. 農藥製劑的發展目前正面臨哪些新挑戰?潛在的解決方案有哪些?未來的趨勢是什麼?

先正达、巴斯夫、爱利思达联袂解读:制剂开发之最新挑战、解决方案及趋势走向

先正達:病蟲草害的抗性已不是農藥行業中的新問題了,但仍是農藥製劑開發所面臨的主要挑戰。 抗性推動新活性成分的不斷開發,及製劑產品的不斷上市。所有簡單分子基本被開發殆盡,新化合物的產品管道將日趨複雜—更大的分子質量,更多的化學功能,以及多重手性碳為中心的分子將不再罕見。這意味著具有理想的生物活性,應用性以及較長壽命的活性分子的生產以及製劑的生產將隨之變的更加複雜。

在我看來,根本的解決方案不會改變。這需要將更好的科研技術應用到克服各種挑戰中去。通過行業領先的製劑科研技術,先正達能為市場提供最好,也是目前最複雜的製劑產品。在先正達的產品組合中,單一預混製劑中包含5-7種活性成分的製劑十分常見。這些產品使用方便,具有多種作用模式的單一預混製劑的劑量精準,殺蟲譜廣。多種活性成分理化性質兼容的障礙在製劑開發過程中已被克服,解決了桶混過程中各成分不兼容的問題。

降低噴霧的飄移,減少種子處理劑粉塵,提高操作安全性,這些對生產符合甚至高於藥效標準的新制劑來說都是挑戰。作為製劑領域的專家,我們希望利用創新型表面活性劑和包衣技術,來生產或桶混有利於生物活動的製劑,同時也能解決環境風險及農藥使用的安全性問題。

巴斯夫:製劑開發的挑戰應以產品開發和消費者對我們產品的體驗為背景進行討論。什麼樣的產品才算是好產品?從農民的角度看,一款好的產品應該具備良好的功效,使用靈活,高效,價格具有競爭力,操作方便,安全且無殘留顧慮。

開發功效良好且能適用多種天氣(例如降雨、晴天、多風)的製劑產品依舊面臨很大的挑戰。為了應對這些挑戰,我們專注於提升抗雨刷,促進作物的吸收,減少紫外線降解和減少噴施液向非靶標植物飄移的問題。化學家們正通過適當的製劑技術,研發聚合粘附劑、表面活性劑、紫外線吸收劑或抗漂移劑。這些技術上的改進能幫助農民提高種植的經濟效益,也是巴斯夫可持續發展戰略的關鍵部分。

其它製劑的發展趨勢還受應用條件的推動,例如水供應不足或水質不高,以及無人機等新技術的應用。因此,產品必須做到精準並按需要進行調整,才能發揮出活性成分的功效。

愛利思達:不論是技術層面還是監管和市場需求方面,現代農藥製劑的發展正面臨嚴峻挑戰,比如:

- 人們對製劑品質的要求越來越高,包括單一製劑內多種活性成分的兼容性,以及對活性成分結晶的控制。

- 目前監管壓力日益增大。大部分的監管機構要求最大限度地降低製劑對環境的影響,需要產品具備良好的生態毒理特性,包括:可生物降解的添加劑,減少使用頻率,噴灑後在作物上的農藥殘留最低。

- 提高新制劑的成本效益也是製劑發展的主要挑戰之一。開發新農藥的成本很高,製劑創新對戰勝上述這些挑戰十分關鍵。就未來趨勢而言,製劑創新應與不斷提高的應用技術相結合,精準農業等應用技術將會在減少農藥漂移,提高農藥使用效率方面發揮重要作用。

2. 影響製劑技術創新的關鍵因素有哪些?貴公司有哪些推動創新的舉措?

先正達:先正達開發任何產品時都會考慮用戶體驗。這一點加上負責任的環境管理,在很大程度上推動著我們技術的創新。生物功效、應用方式、和保質期是產品性能的核心。管理工作涉及殘留、雨水沖刷和急性毒性等的鑑定分析,這些有助於增進我們對產品的認識,進而幫助我們改進技術,以開發出更安全的農藥產品。

在先正達的製劑開發部門,我們注重知識的利用和不同組織間的相互支持。與營銷團隊合作使我們能夠協調我們研發人員與渠道合作伙伴、零售商和種植者一起參觀並親身體驗產品的性能。藉此,我們對挑戰和改善用戶體驗及種植方式能有更深入的認識。此外,我們的研發人員與產品管理人員及監管團隊緊密合作,以滿足監管和環保要求。這也決定了我們技術創新的方式。

巴斯夫:製劑技術的創新源於活性成分的新理化性質。將農藥製劑技術與其他學科的技術相結合能推動創新。在巴斯夫,高級材料和系統研究中心、生物科學研究中心,以及加工研究和化學工程中心這樣的研究部門提供了多種多樣的技術,我們將其系統地應用於作物保護製劑的研發和創新項目中。利用這些資源,我們研製出新的活性成分封裝或聚合物助溶劑。生物科學研究中心與植保製劑實驗室緊密合作,以開發出創新型解決方案。

我們還加強與高校和研究型企業的合作,將他們的專長與我們的製劑開發技術相結合。

數字技術被越來越多地應用於研發中,以快速清除數據,生成新影像。這些工具會加速製劑創新的進程,也為創新提供新途徑。

愛利思達:製劑技術創新應能夠應對當下和未來技術限制、監管機構和市場帶來的挑戰。先進的傳遞系統和助劑技術,將會通過精準農業技術成為製劑創新的關鍵領域。

愛利思達的研發部門遍佈全球,包括北美洲、南美洲、歐洲、非洲和亞太地區。我們紮實的專業技術涵蓋了化學農藥和生物農藥、種子處理劑,以及為提供定製解決方案所需要的分析能力。研發團隊的工作熱情很高,積極從事製劑創新的工作,以滿足日趨嚴格的監管要求,為種植者提供綠色綜合解決方案。

愛利思達研發部門的製劑創新工作包括但不侷限於以下幾個方面:

- 擴大病蟲草害的防治範圍以提高製劑質量

- 結合應用技術,提高生物功效,增加作物產量

- 利用優化了的,穩定且便於使用的多功效的產品,防治對除草劑存在抗性的雜草

- 具有良好的生態毒理學特性的環境友好型惰性物質,可提供高性能和高成本效益的配方。

3. 您如何看待助劑在製劑創新性中的重要作用?助劑技術是如何驅動製劑的創新?

先正達:製劑中的活性成分需要平衡一些相互牴觸的成分,從而使多種物質的理化性質保持穩定,滿足監管法規的要求,並且生物功效理想。助劑在增強生物功效和減少對環境影響方面起到十分重要的作用。此外,助劑還提高了活性成分的潛力。

從傳統意義上看,助劑曾主要用於促進作物的吸收,但經過研究後我們發現,增強吸收只是改進產品眾多機理的一部分。 現在我們利用了助劑的多種功能,包括幫助藥物駐留於作物上,促進藥液鋪展,防止雨水沖刷,以及減少飄移。

助劑技術的創新仍將為提高作物的吸收能力,進而減少產品對環境的影響方面發揮重要的作用。

巴斯夫:助劑是所有優質製劑產品的“湯中鹽”,也是保持製劑中活性成分的物理特性和相關功效的必需品。此外,助劑在決定和改變產品性質(例如:農藥駐留、鋪展和吸收)方面起到重要作用;助劑還可影響植保產品的流動性。 流動性的控制是為了減少雨水對農藥的沖刷、淋洗和飄移,對減少用藥次數和產品的歸屬至關重要;助劑技術極有可能會改變製劑的創新方式,這對植保產品的改進極其重要。

愛利思達:助劑是製劑技術創新的重要組成部分。助劑技術應能改進農藥的生物功效,進而提高農藥的藥效。製劑的主要研究有:

- 改善農藥製劑在葉片上的作用效果

- 減少噴藥時藥液從葉片上彈跳或飄移,造成製劑浪費

為此,人們對降漂移技術(DRT)的興趣越來越高,研究重點在於研製有效的漂移抑制劑的,並提高噴灑質量。愛利思達已經開始實施了短期和長期的計劃來開發內部應用技術,併為製劑開發投資助劑研發。應用技術將幫助製劑研發人員篩選助劑,以提高葉面對農藥的吸收。這將使化學家能夠減少田間藥效試驗所要有的產品檢驗次數。愛利思達還將尋找更多的合作機會,利用跨領域的解決方案,進一步推動助劑技術的創新。

4. 哪些農藥製劑產品具有較好的發展前景?哪些製劑技術/產品將會面臨最嚴峻的競爭壓力?

先正達:生物防治產品是利用自然界存在的礦物質、微生物或植物提取物研製而成。這些產品用於有害生物的防治,降低作物的生物脅迫。生物防治方案具備靶標專一性極強的新作用機制。這類產品在應對抗性和監管挑戰方面有極大的潛力,為此,該領域也吸引人們展開大量的研究和相關產品的開發。生物防治方案與化學農藥聯合使用有助於應對抗性問題。

製劑化學家所面對的挑戰在於越來越多的活性成分趨向於通過發酵工藝進行商業化生產。因此,原藥級別的活性材料常包含大量發酵輔料,例如蛋白質和碳水化合物。這些輔料會影響產品的儲藏和應用效果,化學家需要對製劑科學有更多的認識,以研製出滿足農藥性能標準的產品。

生物防治方案在短期內不太可能完全取代化學農藥。目前生物防治手段的發展還不成熟,其藥效和防治有害生物的範圍還不能完全取代化學農藥。但這一領域大量的研究投入和快速發展正在不斷擴大生物防治技術的市場。

巴斯夫:按照製劑的體量來看,用於非選擇性除草劑的可溶液劑(SL)佔據領先的地位,其次是應用範圍比較廣的乳油(EC)技術和懸浮劑(SC)技術。這些技術佔據了約四分之三的市場份額。這些劑型的增長主要取決於地區性市場的發展,以及對作物和相應技術的偏好,很少受特定技術的影響。其它製劑,例如油分散劑(OD)和微囊懸浮劑(CS),正受到越來越多的關注。在主要製劑技術無法應用,或需要以特殊方式控制活性成分特性的情況下,這兩種製劑可被利用。

愛利思達:農藥製劑包含一種或多種活性成分,與其它的惰性添加劑一起配製成理化性質穩定的混合物。在製劑的研發過程中,製劑的類型由活性成分的理化性質決定。在決定劑型時,研發人員還應考慮特定地區的監管制度和終端用戶喜好等市場現況。

目前,人們重點開發能可持續發展的預混製劑,這類製劑含有多種活性成分,防治範圍更加廣譜,使用更方便。這使得新配方的複雜性增加,各成分兼容的挑戰更大。整體而言,農業技術不應該與其他行業的先進技術分開。先進的傳輸體系是創新的關鍵,也將有助於克服挑戰。先進的傳輸體系應與其他行業的技術(例如製藥、化妝品和材料科學)產生槓桿作用並相互結合,提高成本效益。

環保型製劑應當受到更多的關注。目前,行業內受到較多關注的是具備良好生態毒性特性的聯合制劑,停止使用監管部門禁止或限制使用的惰性成分,使用環境友好型溶劑來開發乳油(EC)、油分散劑(OD)和懸浮劑(SE),以及結合可生物降解的添加劑。

5. 貴公司推出了哪些創新制劑技術或產品?它們解決了農業上的哪些問題?

先正達:先正達一直致力於擴大生物防治產品組合。2013年,我們推出了生物殺線蟲劑Clariva® Pn,利用巴斯德桿菌(pasteuria nishizawae)防治大豆胞囊線蟲。該產品已成功進入美國市場,今年將在巴西推出。2017年我們推出了Clariva® Elite Beans,該產品為化學和生物防治預混製劑,同時包含了Clariva® Pn以及市場領先的大豆預混劑CruiserMaxx® Vibrance® Beans。Clariva® Elite Beans對大豆胞囊線蟲具有廣譜防治效果,同時也可用於早期病蟲害的防治。

聚合物微膠囊技術已在農藥行業中應用了長達幾十年的時間,但仍舊是一種核心的製劑技術,先正達利用這一技術為整個生產線創造了多重效益。在雜草防治方面,這項技術已用於提高產品的應用效果,及預混活性成分(Acuron®,Lumax EZ® 和 Halex GT®)的兼容性。在病蟲害防治方面,含有該技術產品的安全性有所提高,控釋技術提高了生物功效(Karate Zeon®,Icon® 和 Actellic®)。

先正達擁有健全的琥珀酸脫氫酶抑制劑(SDHI)產品組合,近年來該類產品已經成功的商業化。SOLATENOL™是SDHI產品中的一種強效活性成分,包括ELATUS™系列產品等。這些產品可有效防治穀類作物最嚴重的病害,包括斑枯病和鏽病,相比其它同類產品,藥效更持久。SEDAXANETM是種子處理劑的活性成分,包含於VibranceTM品牌的系列產品中。該成分可增強病害防治效果,促進作物根系發育,進而增強根部吸收水分和營養的能力。ADEPIDYN是我們新推出的廣譜殺菌劑,其商品名為MIRAVIS™。該產品可防治葉斑病(例如尾孢菌、交鏈孢菌和黑星菌等感染),並對多種作物白粉病的防治效果極佳。ADEPIDYN™對赤黴病、灰黴病、菌核病和葉斑病等嚴重病害的防治效果十分理想。

巴斯夫:我們擁有眾多創新型製劑的產品種類,例如:

- Seltima®

Seltima®為創新型微囊懸浮劑,專門為水稻而開發的F500®製劑。產品觸及水稻葉面或進入稻田水中時能發揮獨特的功效。葉面上的藥液蒸發時,微囊化的F500®會迅速釋放,以發揮最佳的生物功效。微囊製劑中含有的助劑能保證作物處於最佳的吸收並保持養分和水分的狀態。在稻田水中,微囊可保持完整並沉澱於稻田底部。F500®在釋放過程中能與沉澱物結合,而後降解。因此該產品對水生生物的安全性得到了保證。

- Engenia™

除草劑Engenia™是新一代含麥草畏的創制型產品。該產品的分子量更大,化學鍵更強。Engenia™使用的靈活性很強,是市場上需要施用的次數最低的麥草畏產品,因此減少了勞動力和噴藥時間。降低使用次數能讓農民減少產品的儲存量,節約空間。

- Revysol

®

該產品的初期研發是為了滿足嚴格的監管要求併發揮出色的生物功效。大量的研究已證明其防治穀物殼針孢菌和鏽病等病害的非凡功效。除了對行栽作物和特種作物外,該產品還能防治草坪病害,或用作種子處理劑。目前該產品還處於登記階段,有望於2019-2020年首次向市場推出定製化的製劑產品。

愛利思達:愛利思達推出了新的綜合解決方案ProNutiva®,該產品將生物解決方案與化學活性成分結合,改進了生物解決方案和化學農藥預混或桶混的兼容性問題,為種植者帶來超預期的效益。

為了推出創新解決方案,愛利思達研發中心不斷尋找技術上的創新突破,以提高製劑兼容性和生物功效。而兼容性的挑戰源於媒介的高離子強度或極端的pH條件等因素。愛利思達還注重前沿的傳輸體系的研究,通過技術創新來開發高附加值及差異化的產品。

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