近日，山东农业大学植物保护学院“农药高效利用与环境安全”团队在国际权威期刊《Advanced Materials》发表了题为“Spontaneously Formed Ratio-Tunable Micro- and Nano-Capsule Coexist System for Precision and on-Demand Fungicide Delivery in Crop Leave”的研究论文；该论文的通讯作者为植物保护学院的张大侠教授和刘峰教授，第一作者则是博士研究生王瑞。
通过使用高分子材料将农药封装成微胶囊，不仅能够优化药剂与目标生物之间的交互作用，还能调控活性成分的释放速度，从而增强农药抵抗光照、雨水侵蚀等不利环境因素的能力，减少对非目标生物的急性毒性及药害，并提升药剂的使用效率和安全性。这成为了当前农药配方研究的重点方向之一。针对不同的应用场景，如何采用简单工艺和环保型载体材料来精确控制药剂的释放速率和释放位置，使之满足防治病虫害的需求，成为推动农药微囊化技术实际应用和产业化的关键所在。
该研究团队以静电作用力为基础，选用木质素磺酸盐和烷基季铵盐作为成囊材料，成功开发了一种能够同时存在微米级和纳米级胶囊的农药承载系统的一锅法制备方法。研究中，通过实验表征结合IGMH分析和分子耗散动力学模拟，揭示了微胶囊和纳米胶囊的形成机制。具体来说，微胶囊（直径约2-3微米）是在药剂与分散介质接触形成的油水界面处，由于木质素磺酸盐与烷基季铵盐之间的静电吸引力而生成；而纳米级胶囊（直径约160-220纳米）则是因为木质素磺酸盐与溶剂环己酮间的弱相互作用形成了纳米胶束，进而作为模板促成了纳米胶囊的形成。
在实地应用中，这种以木质素磺酸盐为主要囊壁成分的载药微粒，能对植物感染病原菌后释放的漆酶和纤维素酶产生响应，从而加速活性成分的释放。这样，微胶囊和纳米胶囊在作物叶片表面及其内部分别发挥作用，达到了对辣椒疫霉病迅速且持久的防控效果。
该研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、山东省重大科技创新项目以及泰山产业领军人才项目的资助。
