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

      腈菌唑是一種抑制病原菌（擔(dān)子菌和子囊菌）麥角甾醇生物合成的內(nèi)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(nóng)藥殘留，會危害農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全，并對非靶標(biāo)生物傳粉昆蟲產(chǎn)生生態(tài)暴露風(fēng)險和毒理效應(yīng)。研發(fā)新型多孔納米載體，用于腈菌唑的高效負(fù)載和控緩釋，既能有效增加農(nóng)藥利用率和生物相容性，也可顯著減少農(nóng)藥施用次數(shù)和投入量、降低農(nóng)藥殘留，提升農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全水平。

圖一：Ag-TCPP@MYC@MPN的制備流程圖

圖二： Ag-TCPP 、 Ag-TCPP@MYC和Ag-TCPP@MYC@MPN 的納米結(jié)構(gòu)表征

      金屬有機框架（MOFs）是一種多孔網(wǎng)狀晶體材料，在農(nóng)藥識別吸附、檢測分析和裝載遞送方面具有巨大的應(yīng)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(xiàn)出了優(yōu)異的環(huán)境穩(wěn)定性和生物相容性，成為農(nóng)藥納米載體研究的熱點。然而，多數(shù)蔬菜表面含有疏水性蠟質(zhì)層，能夠弱化卟啉MOFs載體的粘附作用，降低農(nóng)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(wǎng)絡(luò)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(nóng)藥的利用率。

圖三：Ag-TCPP負(fù)載腈菌唑的影響因素優(yōu)化（藥材比、時間、溶劑）

圖四：不同pH下Ag-TCPP@MYC@MPN的腈菌唑累積釋放曲線（a）及其釋放模型（b）；MYC原藥、Ag-TCPP@MYC、Ag-TCPP@MYC@MPN分別在小白菜和油菜葉片上的滯留量（c）及腈菌唑有效沉積量（d）

      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(fù)載，利用自組裝策略將金屬多酚網(wǎng)絡(luò)（MPN）封裝在農(nóng)藥載體表面，成功制備了具有pH響應(yīng)的Ag-TCPP@MYC@MPN納米載藥體系，并對其負(fù)載/釋放性能、光穩(wěn)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(jié)果表明，Ag-TCPP@ MYC@MPN 呈現(xiàn)無序納米花結(jié)構(gòu)，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(yīng)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(nóng)藥的環(huán)境穩(wěn)定性和持效期，也可以緩慢釋放載體中的單寧酸和 Ag+，產(chǎn)生協(xié)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(fā)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(nóng)藥殘留為0.05mg/Kg，符合《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中農(nóng)藥最大殘留限量》（GB2763）的相關(guān)要求。該工作為制備新型刺激響應(yīng)多孔納米載體提供了研究思路，為提升農(nóng)藥利用率、降低蔬菜產(chǎn)品農(nóng)藥殘留、保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全提供了技術(shù)支撐。

圖五：CK (a), 腈菌唑原藥(b), Ag-TCPP@MYC@MPN (c)的枯萎病菌抑菌活性

      中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所為論文第一完成單位，東北農(nóng)業(yè)大學(xué)聯(lián)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(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測技術(shù)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(nóng)業(yè)農(nóng)村部蔬菜質(zhì)量安全控制重點實驗室開展，獲得了國家重點研發(fā)計劃、國家大宗蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系、北京市面上基金和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程等項目的資助。

原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894724072048