近日，中国农业科学院蔬菜花卉研究所质量与安全课题组在新型MOFs多孔纳米载体研制、腈菌唑持续控释、农药利用率提升方面取得重要进展，相关研究成果以“A pH-responsive MOFs@MPN nanocarrier with enhancing antifungal activity for sustainable controlling myclobutanil”为题发表于《Chemical Engineering Journal》上，IF=13.3。
腈菌唑是一种内吸性的杀菌剂，其机制在于阻止病原菌（如担子菌和子囊菌）的麦角甾醇生物合成，被广泛应用于控制水果、谷物、蔬菜作物、草坪及木材上的真菌病害。然而，过度使用会导致农药残留，进而影响农产品的质量安全，并对非目标生物如传粉昆虫带来潜在的生态风险。因此，开发新型多孔纳米载体用于实现腈菌唑的有效负载与控释，不仅能提高农药的使用效率和生物兼容性，还可以减少施用量和频率，从而降低残留量，确保农产品的质量安全。图二：Ag-TCPP 、 Ag-TCPP@MYC和Ag-TCPP@MYC@MPN 的纳米结构表征 金属有机框架（MOFs）作为一类具有多孔结构的晶态材料，在农药的吸附、检测与递送等方面展示出巨大潜力。特别是那些以卟啉及其衍生物为功能性配体的MOFs，由于它们出色的环境稳定性和生物兼容性而备受关注。然而，蔬菜表面通常覆盖有一层疏水性蜡质，这可能会减弱卟啉MOFs的附着效果，减少农药的沉积。通过功能化修饰卟啉MOFs，如利用单宁酸这种天然多酚化合物与过渡金属离子形成金属多酚网络（MPN），可以在MOFs表面形成一层增强附着性的涂层，从而改善农药的持久性和利用率。图三：Ag-TCPP负载腈菌唑的影响因素优化（药材比、时间、溶剂）图四：不同pH下Ag-TCPP@MYC@MPN的腈菌唑累积释放曲线 本研究利用银基MOFs（Ag-TCPP）作为载体来负载腈菌唑（MYC），并通过自组装技术将MPN涂覆于农药载体表面，制备了一种pH响应型的Ag-TCPP@MYC@MPN纳米药物输送系统。实验结果显示，该系统在不同pH值环境下表现出良好的控释性能，同时显示出比单独使用MYC或Ag-TCPP@MYC更强的抗病原菌活性。这可能是由于纳米载体不仅能够控制MYC的持续释放，还能逐步释放单宁酸和银离子，形成协同抑菌效果。生物安全性评估显示，该纳米载体对小白菜种子萌发无显著影响，并且在施用Ag-TCPP@MYC@MPN后14天，小白菜上的腈菌唑残留量达到了国家食品安全标准。这项研究为开发新型刺激响应性多孔纳米载体提供了新的见解，并有助于提升农药的利用率，减少农药残留，保障农产品的安全质量。图五：CK (a), 腈菌唑原药(b), Ag-TCPP@MYC@MPN (c)的枯萎病菌抑菌活性 中国农业科学院蔬菜花卉研究所为论文第一完成单位，东北农业大学联培硕士侯雨杉和张耀伟教授为共同第一作者，刘广洋研究员、王静教授（中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所）和徐东辉研究员为共同通讯作者，甘蓝组吕红豪研究员为本研究提供了重要支持。该研究依托于蔬菜生物育种全国重点实验室、农业农村部蔬菜质量安全控制重点实验室开展，获得了国家重点研发计划、国家大宗蔬菜产业技术体系、北京市面上基金和中国农业科学院农业科技创新工程等项目的资助。https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894724072048
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