最新研究：新型水基纳米载体可显著提高农药药效

世界农化网中文网报道： 近日，仲恺农业工程学院化工系周新华教授团队，利用亲水改性后的玉米醇溶蛋白（Zein）纳米载体通过pH驱动自组装合成较小尺寸的新型纳米农药，显著提高了农药的持效期和活性。

目前全世界农药需求量日益增加，当前，全世界的农药年使用量为460万t，然而，由于蒸发、叶片损失、降解等因素导致90%的农药流入到自然环境和农产品中。近年来，农药研究工作的重点之一就是开发新的长效、无污染的农药制剂，以取代传统的乳油，以减少过量农药对水、土壤和非靶向生物的危害。

在农药制剂生产中运用纳米技术可以有效地提高农药的溶解度、分散性、稳定性、流动性和靶向性。与传统农药相比，纳米农药所提高的功效和有效期可带来安全性和经济效益，且目前已有利用纳米农药的案例，如甲基丙烯酸缩水甘油酯接空心二氧化硅颗粒以装载农药，该纳米加载系统具有高效以及稳定性强的特点，增强了农药与叶片的黏附性，减少了叶片径流的损失。

在纳米的农业领域应用中，天然聚合物如蛋白质（大豆蛋白、玉米蛋白、羽毛蛋白等）、多糖（木质素、纤维素、壳聚糖等）由于其丰度、无毒性和生物可降解性，已被广泛研究。从玉米中提取到的醇溶蛋白（Zein）具有形成自组装纳米载体的能力，目前被广泛用于封装生物活性化合物。已有研究表明，采用抗溶剂沉淀法所制备的粒径为234～284 nm的玉米醇溶蛋白纳米载体，可保护植物源活性化合物免受降解，并具备控释功能。

与抗溶剂沉淀法相比，pH驱动的自组装也是制备纳米载体的常用方法，而且通过该途径可以产出尺寸更小的颗粒，粒径较小的颗粒比表面积较大，可以显著提高农药活性成分的稳定性和有效性。然而，玉米醇溶蛋白中含有大量成分不溶于水，在不使用有机溶剂的情况下，几乎不可能使用pH驱动的技术来获得玉米醇溶蛋白纳米载体。因此，提高玉米醇溶蛋白的亲水性是必要的初步步骤，与物理方法相比，通过化学手段修饰基团无疑是提高玉米醇溶蛋白亲水性，并生成纳米载体来提高农药活性的更好方法。

最新技术研究进展中，科研人员用双醛羧甲基纤维素(DCMC)对玉米醇溶蛋白进行了改性，制备了一种比玉米醇溶蛋白（Zein）更亲水的共轭物(Z-DCMC)，并证明该共轭物可被用作农药的水基纳米载体。在该研究中，模型药物阿维菌素(AVM)与共轭物(Z-DCMC)通过疏水的相互作用而被包封，通过傅立叶变换红外光谱、热重分析和SDS-PAGE证实了羧甲基纤维素被氧化形成双醛羧甲基纤维素(DCMC)，以及DCMC与Zein的结合反应。扫描电镜和动态光散射表明，载药纳米载体的平均粒径为68 nm，显著小于抗溶剂沉淀法产出的纳米载体。药效试验结果表明，Z-DCMC中所包封的AVM释放速度受pH影响较大，在中性条件下的释放速率比在酸性或碱性条件下更快；包封在Z-DCMC中的AVM具有较高的润湿性，与非封装的AVM相比，其叶片保留率从11.44 mg/cm²提高到16.15 mg/cm²；同时，Z-DCMC还可以保护AVM不受紫外线照射，在紫外线照射195 min后，Z-DCMC所包封的AVM有81.23%保持完整，而非封装的AVM完整率不足20%；更重要的是，Z-DCMC提高了AVM的杀虫活性，包封前后，其致死中浓度LC50从199.89 mg/L下降至106.41 mg/L。这些结果表明，该方法可作为一种新型农药制剂的加工方法，可以有效地保护农药流失、提高杀虫活性。