联盟成员曾章华研究员: 具有按需控制农药释放和最大协同生物活性的热响应季铵盐壳聚糖纳米胶囊

刺激响应纳米载体为开发智能农药制剂提供了巨大的希望，可以改善药物特性和响应某些刺激的释放特性。环境响应性纳米载体可以响应各种环境刺激，包括光、温度和酶，以精确控制杀虫剂的释放，是一个活跃的研究领域。作为最重要的环境因素之一，温度对昆虫的发育和种群增长有很大的影响。Pluronic F127 被选为温度响应单元以控制纳米胶囊壁中农药的释放，因为它能够表现出独特的温度响应特性并广泛应用于药物递送领域。这些热响应农药系统可以满足延长持续时间和提高利用效率的需求。因此，能够精确调节药物释放量以满足害虫防治需求的温敏智能纳米载体将有助于高效农药制剂的开发。

季铵壳聚糖 (QACS) 是水溶性的，在许多生物医学领域都有实际应用。作为载体，QACS在水性介质中表现出优异的溶解性和对害虫的轻微毒性。QACS 广泛用于消毒剂、防腐剂、杀菌剂和清洁剂等产品中。

本研究开发了阿维菌素 (Av) 季铵壳聚糖表面活性剂(QACS)纳米胶囊（即 Av−Th@QACS）的智能配方，具有按需控释特性，可在环境温度和Av和QACS 的最大协同生物活性下发挥作用。Av−Th@QACS根据环境温度变化调节农药释放量，并且这种释放是应对害虫种群变化的一种手段的情况下，最大限度地发挥了协同作用。此外，由于在作物叶片上的保留时间延长，Av−Th@QACS 对作物叶片具有高度粘附性。因此，Av−Th@QACS在35 °C 时比在 15 和 25 °C 时对蚜虫表现出更好的控制。与商业配方相比，Av−Th@QACS在35 °C时毒性更大，在15 °C时毒性更小。因此，可以将Av−Th@QACS用作具有按需、控释和协同生物活性的智能纳米农药，从而延长农药有效期并提高利用效率。

图 1. Av−Th@CS和Av−Th@QACS 制备过程

图 2. Av−Th@QACS 热响应Av释放机制

文章来源：

Chen H, Zhi H, Feng B, et al. Thermo-responsive quaternary ammonium chitosan nanocapsules with on-demand controlled pesticide release and maximally synergistic biological activity[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2022, 70(25): 7653-7661.