中农杜凤沛教授团队：农药载体材料协同作为有效成分

农药是重要的农业生产资料，对全球粮食安全具有重要意义。然而，由于应用中农药使用率低，导致农药的过量使用，不仅增加了农业生产成本，还导致了一系列的环境问题。因此，提高农药使用率，减少环境污染是当前农药领域的重要课题。要提高农药的利用率，农药的减量增效技术离不开农药添加剂和载体的使用。农药功能负荷是农药使用的一种重要方法。广泛应用于防止农药快速释放、协助靶向释放、帮助活性成分抗降解等方面。从最初的无机非金属材料、金属有机骨架（MOF)到人工合成或天然聚合物，农药载体材料的选择不断向简单、可及、环保的方向发展。无机非金属材料作为农药输送载体的研究已经进行了几十年。由于其大孔径、高比表面积和稳定的理化性质，具有良好的农药有效输送潜力。同时，MOF是由大量金属节点和有机配体构成的多孔晶体材料，具有高表面积、高孔隙率和高度有序可调节性。

丙硫菌唑(Prothioconazole, PTC)是一种三唑硫酮类杀菌剂，具有较高的保护和治疗活性。在小麦赤霉病防治领域发挥着重要作用。然而，其脱硫产物具有高毒性，暴露于PTC已被证明会导致氧化应激和细胞凋亡。因此，我们需要一种高粘附性和环境友好的系统来帮助输送治疗小麦痂所需的农药。聚谷氨酸(PGA)作为一种新型植物性生物刺激素，在农业上的应用日益广泛。它促进作物生长，增强抗逆性，改善土壤质量和肥效，减少施肥需求。此外，PGA还有助于作物抵御冷胁迫、干旱胁迫和盐胁迫。它还促进作物干物质积累、根长、株高、养分吸收和水分储存。PGA是一种阴离子型聚酰胺生物聚合物，在各种阳离子的存在下可以水溶性盐或水溶性游离酸的形式存在，并且易于修饰。由于这些特性，PGA被广泛应用于制药领域的载体构建中。它可以直接与靶药物反应，促进基于侧链羧基的靶向释放。

中国农业大学杜凤沛教授团队在（Chemical Engineering Journal）上发表了题为“Bio-stimulant based nanodelivery system for pesticides with high adhesion and growth stimulation ”的研究文章。以生物兴奋剂聚谷氨酸为基础，构建了两亲性聚合物(mPEG-b-PLG)，并将其组装成纳米胶束。通过共组装将原硫代康唑(PTC)通过氢键、静电相互作用和疏水相互作用包封到纳米胶团中，制备了直径约为120 nm的mPEG-b-PLG-PTC纳米球。所制备的纳米微球对农药的靶向释放具有pH响应性，并具有良好的滞留能力、抑制微滴反弹能力和沉积能力。同时，与市售制剂相比，具有长期抗真菌性能，EC50较低，对人体细胞的急性毒性较低，可使细胞凋亡减少约63%。令人欣慰的是，mPEG-b-PLG处理后小麦幼苗的主根长、株高和鲜重均有显著提高，有效地利用了载体材料，实现了协同效应。综上所述，本工作提出了一种有前景的农药载体材料协同作为有效成分的策略，为农药与肥料的融合、提高农药利用效率、减少环境污染提供了新的思路。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.151904