近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所農(nóng)藥分子靶標(biāo)與綠色農(nóng)藥創(chuàng)制創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出一種基于光響應(yīng)超分子水凝膠的新型農(nóng)藥遞送系統(tǒng)，通過多重結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換提高農(nóng)藥利用率，同時(shí)降低對(duì)非靶標(biāo)水生生物的毒性。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在《Chemical Engineering Journal》（IF 13.4）上，為農(nóng)藥高效利用和生態(tài)安全提供了新的思路。

    得益于獨(dú)特的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和流變性能，水凝膠可以抑制在疏水水稻葉面上的彈跳從而顯著提高農(nóng)藥利用率。然而，當(dāng)載藥水凝膠沉積在靶標(biāo)葉面上或轉(zhuǎn)移到非靶標(biāo)環(huán)境中時(shí)，如何使水凝膠具有調(diào)控開關(guān)以實(shí)現(xiàn)農(nóng)藥的智能響應(yīng)釋放仍存在挑戰(zhàn)。該研究利用分子自組裝技術(shù)，將疏水性殺菌劑吡唑醚菌酯封裝于由C18改性聚丙烯酸、α-環(huán)糊精和偶氮苯衍生物組成的三元超分子水凝膠中。這一系統(tǒng)在紫外光和可見光交替照射下，可逆地實(shí)現(xiàn)凝膠與溶膠狀態(tài)轉(zhuǎn)換，進(jìn)而調(diào)控吡唑醚菌酯的包裹與釋放。通過這一轉(zhuǎn)變過程提高了吡唑醚菌酯在疏水水稻葉片上的沉積量以及對(duì)水稻紋枯病菌的殺菌活性。在模擬稻田水環(huán)境中，載藥凝膠在水溶液中發(fā)生原位微囊化形成吡唑醚菌酯微囊，從而顯著降低對(duì)水生生物斑馬魚的急性毒性。

     本研究將環(huán)境響應(yīng)型超分子材料與農(nóng)藥遞送系統(tǒng)相結(jié)合，通過不同環(huán)境條件下的多級(jí)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)了“按需釋藥”與“原位降毒”雙重功能。該策略為農(nóng)藥精準(zhǔn)遞送、減施增效及生態(tài)安全提供了新的技術(shù)范式。

     中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所博士研究生張航航為本文第一作者，曹立冬研究員為通訊作者，黃啟良研究員參與了工作的指導(dǎo)。該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金和中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程的支持。

     原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894725002724。

信息來源：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所