Лигнин повышает стабильность и эффективность наночастиц с гербицидом

Исследование показало, что фракция, полученная из лигнина — органического полимера, отвечающего за жесткость клеточных стенок растений, — способна улучшить характеристики наночастиц с гербицидом.

Работа опубликована в журнале ACS Sustainable Chemistry & Engineering и недавно была размещена на его обложке.

Исследование провели ученые из трех научных учреждений штата Сан-Паулу, Бразилия: Университета штата Сан-Паулу (UNESP), Университета Кампинаса (UNICAMP) и Федерального университета Сан-Карлуса (UFSCar).

Лигнин обладает антиоксидантными свойствами и является одним из основных компонентов биомассы растений, но все еще недостаточно используется и часто рассматривается как отход целлюлозно-бумажной промышленности. Поэтому группа искала более устойчивые способы добавить ценности этому обильному и возобновляемому материалу.

Вещество было получено из Eucalyptus urograndis (твердой древесины) и затем подвергнуто «зеленому» процессу с использованием уксусной кислоты в качестве растворителя для получения различных фракций с разными структурными и химическими свойствами. Далее были произведены наночастицы с использованием гербицида атразина.

Наночастицы прошли серию физических, химических и термических анализов для изучения их структуры и поведения.

Было обнаружено, что разные фракции лигнина обладают очень разными свойствами. Некоторые богаче фенольными группами. Другие имеют более высокую молярную массу или обеспечивают большую термическую стабильность. Эти различия напрямую влияют на формирование и производительность наночастиц.

Некоторые фракции более эффективно защищают полимерные материалы от деградации, вызванной ультрафиолетовыми лучами, в то время как другие действуют как стабилизаторы в системах высвобождения веществ. Эти результаты демонстрируют, что лигнин — не единый однородный отход, а материал, который можно адаптировать для различных применений.

Хотя использование лигнина в качестве поверхностно-активного вещества перспективно для эффективного распределения активных ингредиентов в агрохимических составах, необходимо преодолеть несколько проблем. Одна из основных — изменчивость его структуры, которая может влиять на стабильность и производительность в качестве стабилизирующего агента.

В случае наночастиц с атразином использование фракции лигнина повысило стабильность и эффективность высвобождения гербицида. Использование специфических фракций лигнина было решающим для оптимизации производительности наночастиц. Разработанные составы эффективно контролировали черную череду (Bidens pilosa L.) и зеленую амарантовую лебеду (Amaranthus viridis L.), демонстрируя потенциал для устойчивого управления сельскохозяйственными вредителями.

Ученым удалось не только использовать простой, экологически чистый процесс, но и воспользоваться обильным побочным продуктом в Бразилии, открывая возможности для биоэкономики. Такое исследование связывает материаловедение, устойчивость и технологические инновации, приближая академическую науку к решениям современных проблем, таких как разработка более экологичных сельскохозяйственных материалов.