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农药在植物保护中发挥着不可替代的作用，合成农药的使用大大提高了农作物的产量。然而，废水污染一直是农药行业清洁发展的瓶颈。为减少废水的产生，农药成分中往往含有较多未去除的无机盐。此外，为了提高农药的利用率，多种农药和叶面肥经常混合使用，带来盐分对土壤微生物环境的影响。此外，无机盐还会使水乳剂的不稳定程度加剧，农药流失到生态环境中，加剧土壤板结程度。同时，农药的大量、过量使用也对环境，特别是土壤造成了危害。因此，解决农药盐分危害问题刻不容缓，以提高和实现农药的可持续利用，减少环境污染。
农用水包油乳剂具有无尘、减少有机溶剂使用等优点，是一种具有良好应用前景的高效绿色剂型。降低农用化学品盐分引起的水乳剂不稳定性具有重要意义。在农药喷洒过程中，通常使用表面活性剂通过降低界面能、zeta电位和空间位阻来优化农药乳剂的热力学稳定性。但有些表面活性剂吸附的油水界面膜强度较低，不利于乳液稳定。界面自组装是增强界面膜的有效方法之一，由于其简单、快速、安全且能稳定乳液而引起了广泛的兴趣。据报道，连续聚集网络的形成可以促进乳液的稳定性。自组装界面乳液可以运输活性物质并达到高性能。已经开发出利用主客体相互作用介导的自组装来封装疏水性药物并大大提高其生物利用度的多功能乳液。因此，界面自组装是一种很有前途的提高纳米乳液稳定性和递送的方法。
虽然目前已开发出各种农化载体，但许多农药载体仍存在制备工艺复杂、成本高、可承载农药范围窄等问题。而且大多数材料不可降解，对人体和环境有潜在危害。建议开发基于环境友好型材料的载体。另外，虽然一些载体表现出响应性和可控释放性，但喷洒过程中未能沉积在目标上也会导致效率低下和农药对环境的损失。因此，界面自组装是一种有效的方法，可以提高农用化学品的利用率，增加农用化学品在目标表面的粘附性、保留性和抗冲洗性。此外，据报道，载体的柔软性和拓扑结构有利于农药沉积和抗冲洗，从而提高农药的利用率。因此，界面自组装是一种通过简单的方法实现农药载体多功能性、高效利用和环境安全性的有前途的策略。
Janus粒子由于其组成、拓扑结构、不对称结构和性质而引起了广泛关注。Janus粒子的壳结构可以通过表面活性剂自组织来制备。通过调节表面活性剂、添加剂和O/W乳液界面的温度可以调整Janus粒子的结构、尺寸和表面纹理。作为新兴材料，Janus材料具有精确可控的组成、结构和功能，在乳液、光学性能和生物医学应用等各个领域展现出发展中的应用。与表现出 Pickering 效应的各向同性粒子相比，Janus 材料具有更高的界面解吸能，从而可以稳定乳液。
胆汁盐（BSs）是一种环境友好且生物相容性的材料，是一种具有刚性甾体骨架的二维表面两亲物，这种结构决定了它们特殊的本体和界面性质。据报道，BSs在界面上吸收并形成胶束、囊泡、凝聚等。自组装的BSs纳米囊泡用于递送有益活性物质和亲脂性药物。在本体中，BSs可以自组装成有序聚集体并形成凝胶材料，在环境和CO2、盐等物质的诱导下，可以形成凝胶材料。由BSs合成的各种聚合物在药物控制释放、分子识别和组织工程方面具有巨大的潜在应用范围。因此，胆汁盐脱氧胆酸钠（NaDC）由于其特殊的界面性质和盐诱导凝胶形成，在解决农药无机盐引起的乳液不稳定问题方面具有巨大的潜力。
本研究将生物两亲性乳化剂脱氧胆酸钠通过盐分驱动的界面自组装形成稳定的Janus核壳乳液。根据界面行为、扩张流变学和分子动力学模拟发现，Janus乳液分子排列比传统乳液分子更紧密，可形成油水界面膜，并转化为凝胶膜。此外，在相同喷洒量下，Janus乳液的沉积面积比传统乳液增加了37.70%。由于拓扑效应和变形，Janus乳液可以黏附在水稻微乳头上，具有更好的抗冲洗性。同时，基于Janus乳剂对二氧化碳（CO2）刺激的响应，乳剂流失到土壤中可以形成刚性外壳，抑制农药和金属离子的释放对土壤的危害。Janus乳剂暴露于CO2后4 h，吡唑醚菌酯的释放率降低了50.89%。与椰子油相比，Janus乳剂在土壤微生物群落中的Chao1指数提高了12.49%。有害生物摄食Janus乳剂后，可以在肠道中被有效吸收，达到更好的防治效果。本研究将农药中的金属离子与天然两亲分子相结合，制备稳定的乳剂，提高农药的耐雨性，降低环境风险，提供了一种简单有效的变废为宝策略。
图1. 胶束和乳液的 TEM 图像。（a）用 5 mM NaDC 制备的传统乳液。（b）用 5 mM NaDC 补充 5 mM NaCl 制备的 Janus 核壳乳液。（c）用 5 mM NaDC 补充 200 mM NaCl 制备的 Pickering 结构乳液。
图2. Janus 乳液的目标剂量转移。（a）液滴在 PTFE（聚四氟乙烯）表面的接触角曲线。（b）拉伸过程中产生的力-位置曲线。（c）液滴破裂后的破裂距离和残余重量。（d）液滴与疏水性 PTFE 表面之间的粘附性。（e）液滴对 PTFE 表面的影响。（f）最大扩散期间和最终沉积状态下液滴在 PTFE 表面的接触面积比和初始体积。
图3. 软Janus壳乳液在叶面喷施中的应用。（a）Janus乳液的制备机理及其在水稻抗冲洗中的应用。（b）Janus乳液的SEM侧视图像。（c）Janus乳液的SEM后视图像。（d）水稻叶片表面微乳头的SEM图像。（e）紧密粘附在水稻叶片表面微乳头上的Janus乳液的SEM图像。SEM图像的比例尺为500nm。（f）冲洗后的传统乳液在水稻叶片上的荧光图像。（g）冲洗后Janus乳液在水稻叶片上的荧光图像。自发荧光主要来源于叶绿素。荧光图像的比例尺为200μm。（h）在323.15±0.10K下储存8小时的Janus乳液的外观变化。（i）暴露在CO2中的Janus乳液的外观变化。（j）暴露在CO2中的Janus乳液的微观结构。图像的比例尺为 1 μm。
文章来源：
Wu Y, Bao Z, Zhang S, et al. Salinity-Driven Interface Self-Assembly of a Biological Amphiphilic Emulsifier to Form Stable Janus Core–Shell Emulsion for Enhancing Agrichemical Delivery[J]. ACS nano, 2024, 18(13): 9486-9499.
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来源：缓控释科学
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