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纳米材料在缓/控释农药中的研究进展

作者:admin 时间:2019-07-07 13:40

摘要

纳米材料因其小尺寸效应、大比表面积、高反应活性、量子尺寸效应和量子隧道效应等,带动了与纳米相关的许多新兴学科。基于传统农药剂型存在药效短、利用率低等严重弊端,利用纳米科学与技术开发高效、安全的新型缓释农药,实现化学农药的提质增效、节量减排,已成为当今社会的研究热点。本文综述了国内外关于纳米载体材料在农药中的应用研究进展,并展望了纳米农药今后的发展方向。

纳米科技是21世纪主导科学中前沿的主题科学,纳米材料因其具有小尺寸效应、大比表面积、高反应活性、量子效应等,而得到了广泛的应用,如医药、材料、信息与通讯技术以及环保与能源开发等。近几年纳米材料与技术在农业领域的应用取得了一定进展,利用纳米科学与技术开发高效、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,已经成为当前的研究热点。

利用纳米材料的靶向传输与控释功能,改善化肥、农药、兽药以及饲料等农业投入品的有效利用率,降低残留与污染。将纳米技术与农药的研制相结合,已形成一个新兴的纳米农药研究领域。纳米农药的出现,不仅大大降低了用药量,提高了药效,在使用经济性上也得到突破,真正体现了使用浓度低、杀虫防病谱广、病虫害不易产生抗性、对人畜低毒、农药残留少、对环境污染小等诸多优点。

1 纳米载体材料在农药中的应用

目前,作为药物载体的纳米材料有金属纳米颗粒(如超顺磁性氧化铁、无机纳米材料、纳米金、生物降解性高分子纳米颗粒(如壳聚糖、聚酰胺树状体)及生物活性纳米颗粒(如纳米羟基磷灰石、碳纳米管)等。下面简单介绍几种纳米载体材料在农药中的应用。

1.1 无机纳米多孔材料

无机纳米多孔材料由于具有物理学稳定性和良好的生物稳定性,比表面积和表面能大,吸附力强,稳定性高,表面有大量可控反应的化学官能团,广泛用于药物担载和释放领域中,如碳酸钙、二氧化硅、二氧化钛等,其中纳米二氧化硅常被用作植物中的农药载体,已被认为是减少滥用常规农药的新方法。

Xiang等采用共沉淀法,利用可溶性淀粉(SS)调控制备多孔碳酸钙微球(PCMs),作为扑草净(PMT)的纳米载体,用以制备缓释除草剂。在热处理的条件下,可溶性淀粉(SS)分子自组织成纳米聚集体,通过螯合和静电相互作用结合Ca2+,然后,通过可溶性淀粉(SS)聚集体调节异相成核将CO32-引入到产生CaCO3纳米颗粒(CNP)中,最后形成淀粉基多孔碳酸钙微球(PCMs-SS)。与传统除草剂相比,PCMs-SS除草剂具有更高的利用效率和杂草控制率,是未来绿色农药的应用前景。Zhao等合成了负载嘧霉胺的介孔二氧化硅纳米粒子(Py-MSNs),其粒径分布为200~300 nm。将载药纳米颗粒应用于黄瓜叶上,结果表明:Py-MSNs更有利于黄瓜植株的吸收,而不是基底吸收,并且剂量对黄瓜植物中Py-MSNs的分布和消散速率几乎没有影响,Py-MSNs在叶子中具有较低的积累的风险。