甲氨基阿维菌素苯甲酸酯 (EB) 是一种大环内酯类杀虫剂，结构类似于阿维菌素发酵产物。它具有胃毒性和接触杀灭作用，尤其对鳞翅目幼虫有效。EB 可增强神经递质活性，例如谷氨酸和氨基丁酸的活性，诱导氯离子流入神经细胞，损害功能并扰乱神经传导。接触 EB 会导致幼虫立即停止进食并造成不可逆的瘫痪。然而，在高酸度和光照等因素下易降解，限制了 EB 的实际应用。由于 EB 在自然条件下不稳定，传统制剂需要重复给药才能发挥功效，对非目标生物构成风险。本研究旨在通过制剂加工提高 EB 的稳定性和选择性。
控释技术在农药工业中的应用已引起研究者的广泛关注。该技术具有提高农药稳定性、延长有效成分作用时间、提高药效、减少施用量等优点。此外，利用聚合物材料、纳米材料及其相关技术，载体材料能够对温度、pH、酶等环境因素作出响应。这种能力可以影响有效成分的释放速率，从而提高农药的选择性，实现精准、智能的缓释和速释机制。因此，选择合适的环境响应性载体材料来加工EB作为控释农药是实现选择性的可行策略。
鉴于鳞翅目昆虫的肠道具有碱性 pH 值，我们选择了酸碱释放模型来增强 EB 选择性。金属有机骨架 (MOF) 已成为气体储存、分子分离、催化和药物输送等各种应用中的多功能材料。其中，多孔配位网络 (PCN) 家族表现出多个立方八面体纳米孔笼，在空间中形成孔-笼-孔通道状拓扑结构。PCN-222由连接到 Zr 六元 (Zr6) 簇的中观四 (4-羧基苯基)卟啉组成，旨在合成具有一维孔通道结构的三维卟啉 MOF。由于其在稀碱性溶液中具有高稳定性和对取代反应的敏感性，PCN-222 可用作合适的碱性载体材料。MOF 的最新进展包括由 Duan 等人合成的棒状和梭状 PCN-222(Cu)/TiO2复合材料，它们可用作高效光催化剂，为构建高效光催化系统提供了新策略。此外，Chen 等人提出使用磷酸功能化的甲氧基聚乙二醇 (mPEG) 修饰 MOF，以开发MOFs@mPEG，它表现出高流体动力学和胶体稳定性以及延迟释放特性。因此，PCN-222是一个有前途的pH响应平台，可用于精确、智能地释放EB。
本研究开发了一种将纳米农药负载到金属有机骨架(MOF)上以控制斜纹夜蛾的技术。合成的载体甲维盐@PCN-222@透明质酸(EB@PCN-222 @HA)的平均短轴长度约为40纳米，平均长轴长度约为80纳米。这使得能够操纵其在叶子表面的尺寸、接触角和表面张力。通过热重分析测定的农药负载能力约为16%。为了确保农药在斜纹夜蛾的碱性肠道中准确释放，EB@PCN-222 @HA被设计为在碱性条件下分解。此外，载体延缓了EB的降解速度，提高了EB的稳定性。将尼罗红负载到PCN-222 @HA上发现它可能通过进食进入昆虫体内，生物测定实验支持了这一点。结果表明，EB@PCN-222 @HA 具有缓释性能，可延长其有效时间。评估了不同载体浓度对小白菜和番茄根长、茎长、鲜重和发芽率的影响。令人欣喜的是，该载体对两种作物的鲜重均表现出了促进生长的作用。此外，细胞毒性实验证实了其对人类的安全性。在细胞毒性试验中，PCN-222@HA在浓度高达100 mg/L 时毒性最小，细胞存活率超过80%。值得注意的是，与单独的EB相比，EB@PCN-222@HA复合物的细胞毒性降低，支持其对人类应用的安全性。本研究提出了一种使用有效时间延长的控释农药进行害虫防治的安全有效方法。
图1. (A)不同粒径物质在叶片表面的粘附示意图。(B)小粒径EB@PCN-222、(C)中粒径、(D)大粒径和(E)空白对照的接触角。(F)相同浓度下不同粒径EB@PCN-222及空白对照的接触角与时间的关系。(G)相同浓度下不同粒径EB@PCN-222及空白对照的粘附功与时间的关系。高速撞击液滴在番茄叶片表面的沉积情况。(H)小粒径PCN-222分散液滴在番茄叶片表面的撞击过程。
图2. （A）包装前后 EB 的光解。pH 对 EB@PCN-222 @HA 释放的影响（B）在黑暗条件下和（D）在光周期为 14 L:10D 的条件下。不同 pH 值和天数下 EB 的降解（C）在黑暗条件下和（E）在光周期为 14 L:10D 的条件下。
图3. 图示描述了 EB@PCN-222 @HA 纳米粒子的合成及其在控制斜纹夜蛾中的应用。
文章来源：
Wei Z, Zhu J, He Y, et al. Improving the Efficiency and Environmental Safety of Emamectin Benzoate through a pH-Responsive Metal–Organic Framework Microencapsulation Strategy[J]. Journal of Hazardous Materials, 2024: 134847.
注：本文仅用于学术分享，版权属于论文原作者。
撰稿：钱坤 复审：李园媛 终审：唐荣发
