Биовдохновлённый двухфазный нанопестицид обеспечивает умный контролируемый релиз

Ежегодно используются миллионы тонн пестицидов для защиты урожая, но традиционные препараты высвобождаются слишком быстро, легко разлагаются и вымываются, что приводит к низкой эффективности и экологическим рискам.

По сравнению с дорогостоящей и долгой разработкой новых пестицидов, создание умных препаратов с контролируемым высвобождением из существующих ингредиентов — более простой и эффективный способ повысить эффективность и снизить экологический вред.

Команда под руководством профессоров У Чжэнъяня и Чжан Цзя из Хэфэйского института физических наук Китайской академии наук разработала биовдохновлённый наногибрид берлинской лазури/PNIPAM (PAPP) с пространственно-временным разделением высвобождения.

Результаты опубликованы в Journal of Controlled Release.

Вдохновлённая двухфазной биоконтрольной стратегией паразитических ос, эта система объединяет щелочно-запускаемый взрывной релиз для борьбы с острыми вспышками вредителей и термо/NIR-чувствительное пролонгированное высвобождение для долгосрочного сезонного контроля.

В этой конструкции наночастицы берлинской лазури служат щелочно-разлагаемыми ядрами, а гидрогелевые «ворота» из поли(N-изопропилакриламида) обеспечивают термо- и NIR-чувствительность. Динамическая природа этой архитектуры позволяет осуществлять двухфазное управление пестицидом, сочетая быстрый и пролонгированный режимы высвобождения.

Нанопестициды PAPP продемонстрировали высокую ёмкость загрузки препаратом, сильную устойчивость к УФ-излучению и улучшенную адгезию к листьям, обеспечивая долговременную стабильность в полевых условиях.

Как экспериментальные результаты, так и моделирование подтвердили их сильную инсектицидную активность против Plutella xylostella, одновременно снижая вред для сельскохозяйственных культур и нецелевых организмов, таких как данио-рерио и опылители. Кроме того, разложение берлинской лазури высвобождает ионы Fe, которые служат полезными микроэлементами для растений, что дополнительно повышает экологическую ценность.

Эта работа представляет перспективный подход к разработке эффективных, экологически чистых препаратов пестицидов, внося значительный вклад в устойчивое развитие сельского хозяйства.