ChemicalEngineeringJournal|中國農科院團隊研發新型多孔納米載體用于腈菌唑

近日，中國農業科學院蔬菜花卉研究所質量與安全課題組在新型MOFs多孔納米載體研制、腈菌唑持續控釋、農藥利用率提升方面取得重要進展，相關研究成果以“A pH-responsive MOFs@MPN nanocarrier with enhancing antifungal activity for sustainable controlling myclobutanil”為題發表于《Chemical Engineering Journal》上，IF=13.3。

腈菌唑是一種抑制病原菌（擔子菌和子囊菌）麥角甾醇生物合成的內吸性殺菌劑，廣泛用于防治水果、谷物、蔬菜作物、草坪護理和木材保鮮中的各種真菌病害。過量使用腈菌唑引起的農藥殘留，會危害農產品質量安全，并對非靶標生物傳粉昆蟲產生生態暴露風險和毒理效應。研發新型多孔納米載體，用于腈菌唑的高效負載和控緩釋，既能有效增加農藥利用率和生物相容性，也可顯著減少農藥施用次數和投入量、降低農藥殘留，提升農產品質量安全水平。

金屬有機框架（MOFs）是一種多孔網狀晶體材料，在農藥識別吸附、檢測分析和裝載遞送方面具有巨大的應用潛力。近年來，以卟啉及其衍生物為功能性配體制備的新型卟啉MOFs更是展現出了優異的環境穩定性和生物相容性，成為農藥納米載體研究的熱點。然而，多數蔬菜表面含有疏水性蠟質層，能夠弱化卟啉MOFs載體的粘附作用，降低農藥的沉積量，卟啉MOFs的功能化修飾是解決上述問題的有效手段。單寧酸是一種植物中常含有的天然多酚化合物，可與過渡金屬離子配位，形成金屬多酚網絡材料（MPN），快速沉積修飾在卟啉MOFs表面，利用MPN的強粘附作用，可以增強載體的附著力，延長保留時間，提高農藥的利用率。

基于上述分析，本研究以銀基MOFs（Ag-TCPP）作為多孔納米載體，對腈菌唑（MYC）進行高效負載，利用自組裝策略將金屬多酚網絡（MPN）封裝在農藥載體表面，成功制備了具有pH響應的Ag-TCPP@MYC@MPN納米載藥體系，并對其負載/釋放性能、光穩定性、粘附性、生物安全性和抑菌活性進行了深入探究。研究結果表明，Ag-TCPP@ MYC@MPN 呈現無序納米花結構，在 pH 4.96、7.5 和 8.5 釋放體系中Ag-TCPP@ MYC@MPN累積釋放率分別為 52.6%、62.6% 和 80.0%，說明該體系具有pH 響應的緩慢釋放性能。此外，Ag-TCPP@MYC@MPN 的抗枯萎病菌活性較MYC和Ag-TCPP@ MYC有顯著增強，可能原因是納米載體既可控緩釋MYC、增加農藥的環境穩定性和持效期，也可以緩慢釋放載體中的單寧酸和 Ag+，產生協同抑菌功效。生物安全性實驗表明，多孔納米載體對小白菜種子的發芽沒有明顯抑制作用，施用Ag-TCPP@MYC@MPN 14天后，小白菜上腈菌唑農藥殘留為0.05mg/Kg，符合《食品安全國家標準 食品中農藥最大殘留限量》（GB2763）的相關要求。該工作為制備新型刺激響應多孔納米載體提供了研究思路，為提升農藥利用率、降低蔬菜產品農藥殘留、保障農產品質量安全提供了技術支撐。

中國農業科學院蔬菜花卉研究所為論文第一完成單位，東北農業大學聯培碩士侯雨杉和張耀偉教授為共同第一作者，劉廣洋研究員、王靜教授（中國農業科學院農業質量標準與檢測技術研究所）和徐東輝研究員為共同通訊作者，甘藍組呂紅豪研究員為本研究提供了重要支持。該研究依托于蔬菜生物育種全國重點實驗室、農業農村部蔬菜質量安全控制重點實驗室開展，獲得了國家重點研發計劃、國家大宗蔬菜產業技術體系、北京市面上基金和中國農業科學院農業科技創新工程等項目的資助。