″越小越好″？中国农科院植保所系统阐述纳米农用化学品的尺度效应

近日，中国农业科学院植物保护研究所农药分子靶标与绿色农药创制创新团队在《ACS Nano》（IF 15.8）上发表题为″Size Effects of Nanoenabled Agrochemicals in Sustainable Crop Production: Advances, Challenges, and Perspectives″的综述文章，系统阐述了纳米农用化学品（主要包括纳米农药和纳米肥料）尺度效应在剂量传递、生物活性及非靶标安全性等方面的研究进展，指出纳米农用化学品研究应关注各种复杂因素和田间实际应用场景，为纳米农用化学品的可持续发展提供重要参考。

近年来，纳米农用化学品发展迅速，已成为农业领域中一个十分重要的研究方向，其在植物保护和粮食安全方面发挥了至关重要的作用。纳米农用化学品因粒径在纳米尺度而得名，其核心特质是尺度效应，即纳米农用化学品因尺度显著降低而导致主要理化性质和应用性能发生变化的现象。具体来讲，尺度效应会直接影响纳米农用化学品对生物体的渗透、体内吸收转运、靶标生物活性以及非靶标安全性等。基于系统的文献调研和实验研究，作者发现：尽管在大多数情况下纳米农用化学品会因尺度降低带来利用率的提升，但尺度效应与纳米农用化学品的尺寸″越小越好″并不完全等同。事实上，研究者应根据靶标生物特性、田间实际施药方式以及坏境因素探寻相匹配的适宜尺度，以期在农用化学品的有效性、安全性和经济性之间获得平衡。

重要的是，纳米农用化学品尺度效应的研究不应只关注纳米颗粒的尺度，还须考虑各种复杂因素的影响。例如，DLVO（Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek）理论强调了胶体粒子之间的相互作用是由范德华力和静电斥力共同决定的，这些投入田间的纳米农用化学品的尺度效应还会受到颗粒形貌、粗糙度、电荷、表面化学、溶剂化力、水合力等多种因素的综合影响。

本文指出在未来研究中，借助人工智能、微纳芯片和机器学习等新兴技术有望高通量制备均一化的纳米农用化学品、实现标准化的性能表征手段、建立科学系统的预测评估标准。同时，对于纳米农用化学品应加强全球市场监管，并进行系统的有效性和安全性评估。基于田间典型应用场景和靶标生物学特性开发纳米农用化学品还有待深入研究，并进一步关注多尺度颗粒的共暴露问题以及在实际应用时的颗粒尺度变化。

总言之，本文系统阐述了纳米农用化学品尺度效应在剂量传递、生物活性及非靶标安全性等方面的研究进展，分析了影响尺度效应的各种复杂因素，并科学客观指出纳米农用化学品在制备、表征、应用等方面需要关注的问题与未来挑战。本文旨在为理解纳米农用化学品的尺度效应及其在可持续农业中的应用提供参考。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c09803

来源: 中国农业科学院植物保护研究所