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廣西大學(xué)林寶鳳教授團(tuán)隊(duì) CEJ: 用于選擇性控制多種害蟲的生物安全性海藻酸鹽基雙農(nóng)藥控釋系統(tǒng)
2025-06-24  來源:高分子科技

  農(nóng)藥的廣泛使用雖然可以顯著提高農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量,但由于液滴漂移、生物降解等作用會造成超過90%的活性成分流失到周圍環(huán)境中。將農(nóng)藥包埋在控釋載體中是降低農(nóng)藥降解性和非靶標(biāo)毒性,提高農(nóng)藥的穩(wěn)定性,延長農(nóng)藥持續(xù)釋放時(shí)長的一種有效措施。然而傳統(tǒng)的單一農(nóng)藥遞送系統(tǒng)無法控制多種害蟲對作物的損害。這意味著在作物的生長周期內(nèi)需要額外施用其他農(nóng)藥才能實(shí)現(xiàn)多蟲害控制,此舉增加了人力、物力和時(shí)間成本。因此,根據(jù)作物生長過程中可能出現(xiàn)的病蟲害,通過加載不同的農(nóng)藥組合,開發(fā)基于多種農(nóng)藥以實(shí)現(xiàn)定期、定點(diǎn)和定量精準(zhǔn)遞送的控釋系統(tǒng)在發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)方面具有重要潛力。


  近日,廣西大學(xué)林寶鳳教授團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種以β-環(huán)糊精(β-CD)和海藻酸鈉(SA)為載體制備雙農(nóng)藥遞送系統(tǒng)(EB/β-CD/DNF/SA)的方法。其中,β-CD可以捕獲疏水性EBSA和鈣離子用于封裝DNFEB/β-CD包合物。研究結(jié)果表明,EB/β-CD/DNF/SA實(shí)現(xiàn)了高載藥量和對農(nóng)藥EBDNF的動態(tài)控釋。37℃或pH=5.7條件下,DNF釋放更為顯著;而且該載體表現(xiàn)出pH響應(yīng)和溫度響應(yīng)的釋放特性,能夠選擇性控制和協(xié)同抑制小菜蛾幼蟲蚜蟲。通過LC50結(jié)果可知,EB/β-CD/DNF/SA減少了實(shí)現(xiàn)相同殺蟲效果所需農(nóng)藥EBDNF的用量。此外,EB/β-CD/DNF/SAEBDNF的半衰期分別為13.03 h11.24 h,比游離EBDNF增加了2倍和2.5倍,證實(shí)了EB/β-CD/DNF/SA載體的優(yōu)異穩(wěn)定性。與未包封的農(nóng)藥相比,EB/β-CD/DNF/SA具有優(yōu)異的抗紫外降解性和良好的生物安全性,可以降低農(nóng)藥的降解和對非靶標(biāo)生物毒性,確保生態(tài)系統(tǒng)的健康和可持續(xù)發(fā)展。因此,本工作開發(fā)的雙重農(nóng)藥動態(tài)控釋系統(tǒng)突破了傳統(tǒng)單一農(nóng)藥遞送系統(tǒng)的瓶頸,為控制農(nóng)作物復(fù)雜病蟲害提供新策略。


  該工作以Biosafe alginate-based dual-pesticides controlled release system for selective control of multiple pests”為題發(fā)表于《Chemical Engineering Journal》。論文的共同通訊作者為廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院林寶鳳教授、廣西民族大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院黃國煥副教授,共同第一作者為2023級碩士研究生羅淑文2020級碩士研究生劉巖。該研究得到國家自然科學(xué)基金(22175045)、廣西自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(2021GXNSFDA220005)和國家自然科學(xué)基金(22308068)的資助。



1 (a) EB/β-CD/DNF/SA凝膠顆粒(a1)SA/β-CD凝膠顆粒(a2)的宏觀圖片;(b?c) EB/β-CD/DNF/SA(b1?c1)SA/β-CD(b2?c2)的表面形貌SEM圖像;(d) EB/β-CD/DNF/SA (d1)SA/β-CD (d2)的截面形貌SEM圖像。



2 (a) EB/β-CD/DNF/SA的農(nóng)藥負(fù)載量;(b) 不同材料的釋放行為;(c) pH變化下EB (c1)DNF (c2)的累積釋放率和釋放速率(c3)(d) 溫度變化下EB(d1)DNF(d2)的累積釋放率和釋放速率(d3)。



3 (a-b) EB/β-CD/DNF/SA在紫外光照射下的抗光解能力;(c-d) EB/β-CD/DNF/SA一級動力學(xué)擬合曲線



4 (a)不同濃度EB/β-CD/DNF/SA處理后的種子圖像;(b)種子發(fā)芽率;(c)幼苗萌發(fā)長度;(d)幼苗生長高度;(e-f)第30天水稻生長照片。



5 EB-CD/DNF/SA混合毒性試驗(yàn)。(a)小菜蛾(a1)和蚜蟲(a2)的照片;(b)EB對小菜蛾(b1)和蚜蟲(b2)的死亡率;(c) DNF對小菜蛾(c1)和蚜蟲(c2)的死亡率;(d)小菜蛾(d1)和蚜蟲(d2)的24 h LC50。


  原文鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894725055391

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