加利福尼亚大学,Nature Communications!
文摘
2024-11-13 07:30
中国
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随着全球农业生产对虫害防治需求的不断增加，传统的农药喷洒方法在有效性和环境可持续性方面面临着严峻挑战。尤其是杀虫剂活性成分（AI）在施用后，只有少部分能够成功达到预定的目标害虫，而大部分则被环境因素所分解或流失。这不仅影响了杀虫效果，也对非目标物种和环境造成了负面影响。因此，提升杀虫剂的输送效率和减少环境污染成为了农药研究中的重要目标。纳米技术，特别是工程纳米材料（ENMs），在这一领域的应用，凭借其独特的物理化学性质，展示出了巨大的潜力。通过优化纳米材料的尺寸、表面性质和亲水性等特性，可以实现对害虫的精准靶向输送，从而提升农药效果并减少环境风险。与传统的杀虫剂载体材料相比，碳量子点（CDs）因其合成简单、尺寸小、分散性好、荧光性质明显且生物相容性好，成为了较为理想的纳米载体。通过功能化改性，CDs能够携带各种化学货物，实现靶向递送，特别是在植物病害防治中，表现出了良好的效果。然而，在昆虫害虫控制方面，如何通过这些纳米载体实现高效的杀虫剂输送，仍然是一个较为复杂的问题。过去的研究多集中在昆虫的口器或外部表皮的输送途径，而很少涉及到通过昆虫足部的毛孔进行输送。近日，来自加利福尼亚大学Juan Pablo Giraldo课题组的研究人员在这一领域取得了新进展。他们设计并制备了一种基于碳量子点（CDs）的纳米载体，利用γ-环糊精修饰的CDs（γ-CDs），成功实现了通过南方绿臭虫（Nezara viridula）足部毛孔的杀虫剂递送。研究表明，γ-CDs能够有效地将杀虫剂活性成分（AI）通过昆虫的足部毛孔输送到体内，从而显著提高了活性成分的递送效率和昆虫的死亡率。该研究团队进一步通过使用荧光化学货物和共焦显微镜技术，追踪了纳米载体在昆虫体内的分布情况，证实了通过足部毛孔的递送机制。研究还表明，与单独使用杀虫剂相比，该纳米载体递送的10 ppm的杀虫剂在控制南方绿臭虫方面表现出了25%的增强效果。该研究不仅为纳米技术在昆虫害虫防治中的应用提供了新的思路，也为未来的农业可持续发展提供了新的技术路径。这项研究的成功开展，不仅为杀虫剂的精准递送提供了理论依据，也展示了基于纳米材料的新型虫害管理策略，推动了农药输送系统的发展，为提高农作物的产量和质量提供了新的解决方案。
