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标签：学科前沿

关键词：离子液体微胶囊复合凝聚阿维菌素

通过减少杂草、疾病和虫害的损失，农药已经成为提高作物产量和质量不可或缺的一部分。然而，农药对人体和环境的危害也是不可忽视的。由于浸出、降解和挥发会引起农药的利用率降低，导致大量农药进入环境，而不是作用于目标害虫，进一步增加了农药对人类健康和环境的风险。

微胶囊是一种典型的控释制剂，由活性化合物核和大分子化合物壳组成，有助于将易降解化合物与环境因素隔离。鏻基离子液体(PILs)是一类带正电荷的离子化合物，具有良好的溶解能力、良好的表面活性、可忽略的蒸汽压等特性，可代替传统的有机溶剂从不同的基质中提取测定物。阿维菌素(Ave)是一种高效生物农药，然而，Ave对紫外线敏感，在土壤中易分解。因此，提高Ave在环境条件下的稳定性是提高其利用率的有效途径。

基于此，中国农业大学植物保护学院的曹永松教授合成了一种新型PIL(水杨酸三丁基十六烷基磷鎓盐，[P][Sal])，并将其作为功能添加剂，通过[P][Sal]与明胶的复合凝聚制备了阿维菌素-鏻基离子液体-明胶(Ave-PIL-Gel)微胶囊。研究了Ave-PIL-Gel微胶囊的制备条件、微胶囊在紫外和土壤中的稳定性以及Ave-PIL-Gel微胶囊的生物活性。

首先，研究人员制备了Ave-PIL-Gel微胶囊（图1），并测定了pH、明胶浓度、明胶与PIL比率对Ave-PIL-Gel微胶囊的影响（图2A-C）。ζ电位值的下降意味着[P][Sal]与Ave成功互溶，并被明胶壳进一步包裹（图2G）。图3显示了Ave、PIL-Gel微胶囊和Ave-PIL-Gel微胶囊的热重分析(TGA)和差热重(DTG)曲线，在-℃范围内，DTG曲线的吸热峰归因于外壳层的分解，Ave-PIL-Gel微胶囊在30至°C完全分解。图4展示了[P][Sal]的合成路线及明胶溶液中Ave-PIL-Gel微胶囊的核壳形成机理图。

图1.制备Ave-PIL-Gel微胶囊（图片来源：ACSSustainableChem.Eng.）图2.(A-C)pH、明胶浓度、明胶与PIL比率对微胶囊的影响；(D)不同明胶/PIL比例的微胶囊的ζ电位数据；(E)明胶和PIL明胶比例不同的微胶囊的平均尺寸；(F)微胶囊的粒径分布；(G)[P][Sal]乳液、Ave和[P][Sal]的混合乳液、明胶溶液和Ave-PIL凝胶微胶囊在水中的ζ电位数据（图片来源：ACSSustainableChem.Eng.）图3.Ave、PIL-Gel微胶囊和Ave-PIL-Gel微胶囊的TGA和DTG曲线（图片来源：ACSSustainableChem.Eng.）图4.[P][Sal]的合成路线及明胶溶液中Ave-PIL-Gel微胶囊的核壳形成机理图（图片来源：ACSSustainableChem.Eng.）

随后，研究人员发现，在干燥条件下，[P][Sal]液滴破裂而Ave-[P][Sal]液滴保持球形且均匀分散（图5），这说明Ave-[P][Sal]可通过分子间相互作用在水中自组装。在紫外光照射下和土壤中，Ave和Ave-PIL-Gel微胶囊的耗散行为如图6所示，表明Ave-PIL-Gel微胶囊的光稳定性与明胶壳的厚度呈正相关，且Ave-PIL-Gel微胶囊能有效地增加Ave在土壤中的持续时间。图7显示了不同条件下微胶囊的累积药物释放，数据表明Ave的释放受扩散溶解协同作用的控制。

图5.Ave-PIL-Gel微胶囊的SEM图像

（图片来源：ACSSustainableChem.Eng.）

图6.紫外辐射(A)和土壤(B)下Ave和Ave-PIL-Gel微胶囊的降解曲线

（图片来源：ACSSustainableChem.Eng.）

图7.Ave?PIL?Gel微胶囊的释放行为:(A)不同的酸碱度；(B)不同浓度的明胶；(C)不同的温度

（图片来源：ACSSustainableChem.Eng.）

总之，该项研究成功合成了鏻基离子液体[P][Sal]，通过与明胶复凝聚制备了Ave-PIL-Gel微胶囊。获得的微胶囊在土壤中具有良好的光稳定性和较长的持续时间，对南方根结线虫表现出优异的杀线虫活性，在持续农作物生产方面潜力巨大。

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