近日,我校樊建庭教授团队在化学领域国际权威期刊《纳米生物技术期刊》(Journal of Nanobiotechnology)(中科院1区TOP,影响因子:12.6)上发表了题为《介孔二氧化硅纳米颗粒与柠檬烯-壳聚糖Pickering乳液的耦合:增强杀虫效果与选择性》(Coupled mesoporous silica nanoparticles and limonene-chitosan Pickering emulsions: enhanced insecticidal delivery and selectivity)的研究论文。该研究将负载吡虫啉的纳米二氧化硅分散于助剂柠檬烯-壳聚糖Pickering中,实现高效的害虫治理。
青年教师吕楠楠和硕士研究生徐芷暄为论文共同第一作者,樊建庭教授为通讯作者。浙江农林大学林业与生物技术学院为该论文第一单位和通讯作者单位。

纳米递送是提高农药功效并降低环境风险的一种有前景的策略。介孔二氧化硅纳米球(MSNs)可作为有效的纳米载体,但在靶向性和利用效率方面仍需改进。一个有前景的方法是将纳米载体介导的农药递送系统与生物活性化合物相结合,其中这些化合物作为增效剂,可破坏昆虫的防御机制。Pickering乳液(PEs)在提高化合物中活性成分的生物利用度方面具有显著优势,从而增强对杀虫剂的增效作用。除了包封生物活性化合物外,PEs还可作为高效的农药递送载体,提高叶片润湿性和叶面沉积,因此成为有效的助剂。
本研究构建了一个混合平台IMI@MSNs@lim@chs,将负载吡虫啉(IMI)的MSNs与作为增效剂的柠檬烯-壳聚糖Pickering相结合,以达到杀虫剂的高效利用。结果表明IMI@MSNs@lim@chs相比吡虫啉杀虫活性显著提升,这归因于MSNs对农药的吸收和递送能力以及lim@chs助剂显著的协同增效作用。机制分析表明,lim@chs增强IMI活性的原因在于其显著的抑菌活性、疏水性和亲脂性:通过诱导肠道菌群缺失导致P450介导的解毒作用被抑制,并通过破坏体壁促进表皮对杀虫剂的渗透。同时,多孔MSNs增强了纳米系统的粘附性,防止液滴滑落,提高了淋溶后IMI的回收率。亲脂性的lim@chs通过超分子相互作用提高了叶片润湿性,有利于液滴回弹并促进叶面沉积。这有利于IMI@MSNs@lim@chs的田间实际应用。重要的是,IMI@MSNs@lim@chs对七星瓢虫的毒性较低,对其捕食能力影响极小,显示出较低的环境风险。

本研究得到了国家自然科学基金(32302348)和国家重点研发项目(2023YFC2606900)的支持。
(林生院 吕楠楠)