近日，华南农业大学植物保护学院/绿色农药全国重点实验室张志祥团队在绿色化学领域权威期刊《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》(中科院一区TOP，IF=7.3)上发表了题为“Laccase-Responsive Biobased Nanocarriers from Lignin/Chitosan for Enhanced Foliar Adhesion and Targeted Pesticide Delivery”的研究论文。该研究开发了一种基于木质素和壳聚糖的酶响应型纳米载药系统，为实现农药精准递送、提高利用效率、降低环境风险提供了创新性解决方案。
传统农药在施用过程中易受雨水冲刷、紫外线降解等因素影响而大量流失，实际利用率低，且常含有有毒有机溶剂与助剂，对非靶标生物及生态环境构成潜在威胁。因此，开发高效、安全、环境友好型农药控释系统已成为推动农业绿色发展的迫切需求。
研究团队以天然可再生资源木质素和壳聚糖为原料，基于自组装与静电吸附作用，成功构建了负载吡唑醚菌酯的纳米载药系统(Pyr@CS/LNPs)。该系统为全水基配方，不含有害有机溶剂，载药量高达46.66%，具备良好的生物相容性与可降解性。在灰霉病菌分泌的漆酶响应下，纳米载体可实现快速降解，从而精准释放农药至病害部位，显著提高药效。此外，壳聚糖涂层显著增强了纳米颗粒在草莓叶片上的粘附与持留性，在模拟雨水冲刷后，其在叶面的残留量达到传统制剂的3.15倍。该载体可在草莓植株内实现由根向叶与由叶向根的双向传输，有效提高了农药在植物体内的分布均匀性。在生物安全性方面，与常规吡唑醚菌酯制剂相比，Pyr@CS/LNPs对蚯蚓的急性毒性降低了3.04倍，对草莓生长无不良影响，展现出良好的生态相容性。该纳米载体还显著增强了吡唑醚菌酯的光稳定性，其在紫外照射下的半衰期延长了2.65倍，进一步提升了其在田间实际应用中的潜力。综上，该研究建立了一个生态友好、可持续的精准农用化学品纳米递送平台，为推进绿色农业技术提供了一个有希望的解决方案。
(a) Pyr@LNPs和Pyr@CS/LNPs的漆酶响应示意图；(b) Pyr SC和Pyr@CS/LNPs的紫外降解率及(c) 伪一级动力学；(d) Pyr@LNPs和(e) Pyr@CS/LNPs的累积释放曲线；(f) Pyr@LNPs和(g) Pyr@CS/LNPs的Weibull释放模型；(h) Pyr@LNPs和Pyr@CS/LNP在12U/g漆酶溶液中孵育0、12、24和48小时后的SEM图像。
(a, b) 水、Pyr SC、Pyr@LNPs和Pyr@CS/LNPs在草莓叶片上的接触角；(c) 水、Pyr SC、Pyr@LNPs和Pyr@CS/LNPs的表面张力；(d) 水、Pyr SC、Pyr@LNPs和Pyr@CS/LNPs在草莓叶片上的最大持留量；(e) 洗涤前后草莓叶片上Pyr SC、Pyr@LNPs 和 Pyr@CS/LNPs的Pyr含量和(f)残留率；用(g)水、(h)Pyr SC、(i)Pyr@LNPs和(j)Pyr@CS/LNPs处理草莓叶片表面洗涤前后的SEM图像。
华南农业大学植物保护学院/绿色农药全国重点实验室已毕业硕士生刘俊为论文第一作者，张志祥教授和张佩文博士后为共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划(2023YFD1701103)和广东省重点研发计划项目(2023B0202080001)的资助。
相关论文链接：https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.5c07904
