农药在防治生物灾害、提高作物产量、促进农业生产持续稳定增长等方面发挥着巨大的作用,传统剂型如乳油、可湿性粉剂等暴露出的一系列问题已无法满足我国对农药产业绿色高质量发展的需求。农药控制释放系统可通过减缓或控制农药的释放,将作物对农药的需求降至最低,逐步实现更有效、更安全的农药使用。具有微纳米结构特征的载药系统,尤其是基于可生物降解高分子聚合物的纳米配方可组合使用以实现多种功能(例如,缓释、防降解、提高活性成分溶解度等),不仅表现极高的生物利用率和安全性,而且载体材料对环境更友好。基于药物传递技术开发农药控制释放型农药制剂符合“十四五”提出的“绿色高质量发展”理念。成果核心技术包括可生物降解载药材料制备、载药新方法及载药量、包封率、智能响应性与环境安全性等关键指标的控制技术。
成果针对威胁水稻稳定生产的最具灾害性的两种真菌病害-纹枯病和稻瘟病,以苯醚甲环唑、嘧菌酯和吡唑醚菌酯三种杀菌剂为研究对象,选用高分子生物可降解材料聚乳酸(PLA)和聚丁二酸丁二醇酯(PBS)以及碳基纳米材料氧化石墨烯(GO)和多壁碳纳米管(MWCNT)为载体,通过共混、掺杂等手段优化载体材料配比,构建了三种微/纳米杀菌剂控制释放系统,分别对三种微/纳米杀菌剂控制释放系统的物理化学性质、释放行为、生物活性、急性毒性和作物安全性进行了系统研究。
成果主要创新点:创新性地构筑了基于PLA改性PBS可降解载体的二元复配农药微球高载药体系。实现复配增效的同时降低了对斑马鱼的急性毒性,可满足生态种养模式的需要;设计了聚乳酸(PLA)和氧化石墨烯(GO)复合载药体系,通过引入GO改性PLA,改善聚乳酸晶体的结晶缺陷,同时赋予农药微球更高的载药量;构建了多壁碳纳米管基控制释放系统,阐明了载体与药物协同增效新机制,拓展了吡唑醚菌酯在水田作物上的应用。