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洞察以Vive Crop Protection推出的纳米农药为代表的产品进展及亮点

2023-04-23
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世界农化网中文网报道: 纳米材料因其尺寸小、结构特殊,而具有众多新的理化特性。利用纳米技术将农药粒子从传统的微米级别降低至纳米级别,农药的功效会得到充分发挥,推动农业提质增效。纳米乳剂、纳米悬浮剂及纳米分散剂,均适用于植保无人机等低容量喷雾。通过纳米技术和控释技术制备的缓释颗粒剂,可结合农艺模式,进行药种同播、药肥同施、精量撒施等根部隐蔽控释给药,也可在生长期根据病虫防治需要精量定点撒施,从而共同构建以作物健康为中心的解决方案,或以有害生物全程协同防控为目标的技术体系。

 

目前,全球纳米农药商业化较为成熟的是加拿大Vive Crop Protection,我们以该公司为例,观察国内外企业推出的纳米农药的特点及市场效果,探索纳米技术未来在农业领域的应用前景和监管问题,为我国纳米农药企业的发展提供参考和建议。


Vive Crop Protection的Allosperse递送系统及海外合作

 

Vive Crop Protection于2009年在加拿大成立,针对主要粮食与经济作物病虫害防治的植保市场。Vive开发了基于聚合物的纳米级农药递送系统:Allosperse递送系统,优化农药有效成分递送过程中的稳定性,同时实现化学、生物、稳定性成分的可兼容。该系统能够将化学品、液体肥料、微量营养素和硬水等物质包裹,实现各种物质的有效混合,从而达到递送稳定、作物保护、营养成分三效合一的效果,减少降解、堵塞等问题。

 

产品管线布局方面,截至2022年,Vive已有七种商业化的纳米农药产品,在超过200万英亩(1200万亩)的农田上使用,每项都含有Allosperse递送系统,覆盖28种不同的作物物种,且数量在不断增加,几乎满足大部分种植者的需求。未来Allosperse还将更多运用于生物制品、活性细菌或植物提取物,以促进作物生长。Vive主要的纳米农药产品如下:


  • 杀菌剂

 

包括AZterknot、AZteroid FC3.3、Xyler FC,运用嘧菌酯、甲霜灵等活性成分,主要应用于棉花、干豆、土豆、大豆、甜菜等作物的腐霉根腐病、丝核菌根腐病、根腐病、纹枯病、银屑病等多种病害的控制。其中AZterknot是全球首款三效杀菌剂产品,充分利用了生物制品的优势、化学性能和Allosperse递送系统。

 

在美国和加拿大登记的AZteroid FC 3.3(嘧菌酯)是Vive的旗舰产品,可保护玉米、土豆、干豆和甜菜等作物免受各种真菌侵害。该产品可提供持久的病害控制和极佳的兼容性,种植者能够在犁沟中同时使用AZteroid FC3.3及其液体肥料、微量元素和其他作物投入品。

 

  • 杀虫剂

 

包括Bifender FC、Averland FC、Midac FC、Viloprid FC,运用联苯菊酯、阿维菌素、吡虫啉等有效成分,主要防治粘虫、玉米根虫、地老虎、跳蚤甲虫、甜菜根蛆、螨虫等多种虫害。Bifender含联苯菊酯,对玉米、大豆、棉花、马铃薯和花生作物中土壤表面或地下的虫害提供广谱防控效果,具有同AZteroid一样优异的肥料兼容性,将Bifender与AZteroid桶混,可同时防治幼苗与土传病虫害,对处理过的种子同样具有额外的防护作用。


产业生态方面,Vive与多家农化企业、种植业达成合作伙伴关系,推进其海外市场布局进程。合作模式主要包括渠道和研发两类,一种由Vive提供Allosperse递送系统,将企业的活性成分结合成纳米农药产品,例如:

 

  • Vive与A&L Canada Laboratories的子公司 A&L Biologicals合作,使用Allosperse纳米技术递送系统和A&L的新型微生物农药技术,以开发有效的生物农药产品。

  • Vive与Marrone Bio Innovations, Inc.合作,将Vive的杀菌剂产品AZterknot™ FC引进美国,扩大为种植者提供的作物管理方案。

  • Vive与Spectrum Non-GMO合作,在2018年的田间试验中使用AZteroid FC和Bifender FC。Spectrum Non-GMO致力于将高产量的非转基因杂交品种推向市场,Vive的植保产品可保护其作物免受早期病虫害的侵袭。


另一种是指定国家/地区的经销商,为当地种植者推广Vive已有的解决方案:

 

  • Helena Agri-Enterprises添加到Vive的分销网络中,作为其在美国商业战略的一部分,拓展海外市场的同时,实施AZterknot的发布计划。

 

Vive以实现种植者植保环节的降本增效为出发点,深入挖掘农药施用过程中的生物与化学成分的兼容性、有效成分递送的稳定性等实际痛点,精确定位目标市场,积极遵循并跟进目标市场的政策合规审批要求,为其核心技术铺设合理的产品商业化通道,为纳米农药领域开拓更大的创新空间。

 

展望其他国家/地区,阿根廷的Surcos和印度的Coromandel International、IFFCO在纳米农药领域的研究也十分突出:

 

  • Surcos:阿根廷最大的农化生产企业。过去该公司在南美推出了首个应用纳米技术的杀菌剂产品Acento Induxor(嘧菌酯+戊唑醇),后期不断扩充纳米产品,巩固其在阿根廷市场的领导地位。纳米技术的应用,使得产品单位面积使用量更低、功效更突出,极大减轻了对环境的影响。后续该公司还推出了2,4-D Dédalo Elite除草剂,产品活性成分粒径更小,增加了与杂草的接触面积,延展性增强,产品中的助剂还能有效减少产品使用期间的物理化学损耗。

 

  • Coromandel International:前身是Coromandel Fertilizers公司,主要从事特色营养化肥、植保等产品的生产并提供产品的零售服务,是印度第二大的磷酸盐化肥、马拉硫磷生产商。2023年,为大力推动农业的可持续实践,Coromandel从其研发中心开发了基于纳米技术的纳米肥料DAP(磷酸二氢铵)。Coromandel一直在与领先的农业大学合作,在不同的农业气候带对纳米DAP的产品功效、生物安全性和毒性进行广泛的实地研究。该公司向印度政府申请的纳米DAP商业化投放已进入后期审批阶段。

 

  • IFFCO:印度最大的肥料生产商和分销商,为减少化学原料的使用、增加农民收入,IFFCO在印度推出了纳米氮、纳米锌和纳米铜。早前IFFCO公司NBRC(纳米生物技术研究中心)就开展了研究,纳米结构的肥料可以有效为植物传递养分,IFFCO表示在印度首发纳米肥料,除了能将作物产量提高15-30%,还能将常规化肥使用量降低到50%,改善土壤健康并减少温室气体排放。除了单一营养元素产品的研发,NBRC也致力于开发多种营养元素组合的纳米肥料产品。


我国纳米农药企业快速成长


中国是纳米农药研究较活跃的国家,已发表不少纳米制剂的配制和药效试验报告。我国纳米农药目前处于研究开发阶段,2021年″纳米农药″作关键词查询国家知识产权局中国专利公布公告数据库,获得52条记录。

 

如今能够发现国内许多创业公司在纳米农药领域掀起创新的浪潮:南京善思率先实现纳米农药产业化,生产出纳米农药水性制剂;惠州银农致力于安全、高效、对环境友好的纳米农药制剂的研发、生产和销售,为现代农业种植提供优质的植保技术服务;小默生物等RNA生物农药创新企业也关注于构建纳米生物颗粒,作为高效dsRNA递送平台,提高dsRNA稳定性。

 

  • 南京善思:国内外首家拥有纳米农药独立知识产权技术、实现科技成果产业化生产的高科技企业。目前已掌握近500种纳米农药产业化的创新技术,包括水稻、小麦、玉米、马铃薯、茶叶、柑橘等作物,基于农药纳米化技术及多元复混配技术,创新研制的航空植保专用药剂,解决传统农药″不适合无人机超低容量条件下多元农药均匀混配″的行业难题,结合农业产业互联网,提供病虫害全程植保的技术指导+定制化的防治方案和药剂+无人机飞防服务和监管服务的定制化植保托管服务(C2M),实现农业数字化和食品安全的全程可追溯。

 

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善思产品登记信息表(来源:ICAMA)


自2018年以来,善思持续开展纳米农药单剂和多元复配制剂防治病虫害试验示范,结果表明纳米农药具有良好的防效,明显提高田间作业效率,深受专业化防治服务组织的好评和欢迎。农业农村部、科技部接下来也将继续支持纳米农药科技研发和产品创制。

 

  • 惠州银农:致力于安全、高效、环保新型农药制剂研发、生产、销售和技术服务于一体的民营企业。银农通过剂型改造、技术指标不断升级,打造性能卓越的产品。2022年银农科技全线产品粒径(D98)小于1μm(600-900nm),跨入纳米级时代。为保持行业领先性,最大价值挖掘产品性能的差异化,银农科技与众多外企展开了紧密合作,例如,同巴斯夫、科迪华、富美实、陶氏四大国际农化巨头达成了战略签约,通过资源整合、技术合作、融合创新,开发、推广更多适合中国市场的先进产品。

 

  • 小默生物:产品主要包括基于RNAi的杀虫剂和杀真菌剂,杀真菌剂是进展最快的管线。小默生物未来计划与大型农业公司合作,把管线扩展到更多病原体物种上,包括土传病虫害。RNA纳米农药的研发,符合国际农药第三次革命的前沿需求,项目将充分发挥科研单位和企业相结合的优势,致力于在RNA纳米农药产业化关键技术方面有所突破,通过研发一套dsRNA高效生产工艺等,为国家粮食安全及绿色可持续发展战略做出贡献。

 

纳米农药未来前景及我国企业借鉴重点

 

近年来,利用纳米技术开发高效、安全的农药新剂型,实现化学农药的提质增效、节量减排和降低残留污染,已成为当前研究的热点。通过传统农药的纳米剂型化,可以利用纳米材料的小尺寸,智能表面和界面效应及其药物传输与控释性能,提高药效成分的生物活性与靶标利用率,延长持效期,减少有机溶剂与助剂含量,降低药剂脱落,雨水冲刷和淋溶分解等药效损失,从而大幅度提高农药有效利用率。

 

然而创新技术的突破,对监管制度往往也有新的需求。目前我国纳米农药尚没有完整的、科学的定义和规范标准,现有农药登记管理规则中也没有纳米剂型。农业农村部多年来一直关注纳米农药技术的研发应用,多次召集科研、教学、推广与应用等专家学者进行研讨,以推动纳米农药的创新发展。

 

全球观察发现,如今国外纳米农药研究和技术较为先进,产品商业化趋于成熟,对于发展我国纳米农药来说具有重要借鉴意义,可参考以下角度:

 

  • 企业需要结合农业生产实际,面向市场需求,探索合理的产学研模式,重点突破中试生产工艺与装备系统,创制纳米农药新产品集群,加速我国农业产业转型升级和农业绿色发展。


  • 加强科研单位、生产企业、推广部门等对接协作,开展纳米农药应用技术的集成优化。进一步推动产业化进程,以纳米农药技术推进农药制剂全行业的迭代升级,践行″以定制化农业生产托管服务推进种植模式变革″的使命,同时加强科技投入与产业扶持,加快纳米农药创新成果的转化。


  • 监管政策方面,我国农药主管部门应将纳米农药监管提上议事日程。完善纳米农药评价技术和方法的基础上,通过立法进行更科学的评价,充分发挥纳米农药有利作用的同时,避免给人和动物以及生态环境带来不利影响,保障纳米农药技术的健康发展,为农药科学使用做出更大贡献。

 

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