壳聚糖基pH响应型纳米乳剂：增强春日霉素递送效率与病害防控新策略

为解决农药光热降解快、植物表面附着力差导致的频繁施药问题，研究人员开发了壳聚糖(CS)基纳米乳剂，通过TPP交联封装春日霉素(KAS)，实现68%的包封率(EE)和pH响应释放（酸性pH 24小时释放50%）。该体系粒径67.2 nm、zeta电位+29 mV，对Alternaria solani抑制率达100%，显著提升Xanthomonas euvesicatoria抗菌活性，为绿色农业提供新方案。

　　

在现代农业中，农药过度使用引发的环境残留和病原体抗药性已成为严峻挑战。以番茄为例，早疫病（Alternaria solani）和细菌性斑点病（Xanthomonas euvesicatoria）可造成高达30%的产量损失。传统农药如春日霉素(KAS)虽毒性低，但易受光热降解，实际利用率不足15%。更棘手的是，农药在植物表面的附着力差导致流失，农民不得不反复施药，进一步加剧生态风险。如何构建既能精准递送药物、又能智能响应病害环境（如病原体侵染部位的酸性微环境）的递送系统，成为农业纳米技术的核心命题。

针对这一难题，Netaji Subash大学技术学院联合农药制剂技术研究院的研究团队开发了一种基于壳聚糖(CS)的智能纳米乳剂。该研究通过将KAS封装在TPP交联的CS基质中，结合Atlox 4916/Tween 20稳定体系，成功构建出粒径67.2 nm、表面带正电（+29 mV）的球形纳米颗粒。令人振奋的是，这种纳米载体不仅将KAS包封率提升至68%（较无CS体系提高近一倍），还能在病害酸性微环境中快速释放药物——酸性pH下24小时释放量超50%，而中性pH仅释放3%，完美实现"病害触发释药"。相关成果发表于《Sustainable Chemistry and Pharmacy》，为绿色农业提供了创新解决方案。

研究团队运用动态光散射(DLS)测定纳米颗粒粒径分布，透射电镜(TEM)确认球形形貌，傅里叶红外光谱(FTIR)验证KAS成功封装。通过体外释放实验揭示pH响应机制，并采用离体抑菌实验评估对Alternaria solani和Xanthomonas euvesicatoria的抑制效果。

材料与方法
研究选用低分子量壳聚糖(99%纯度)与TPP通过离子交联形成纳米基质，以Atlox 4916、NP-9.5和Tween 20为乳化体系。通过DLS、TEM、zeta电位分析表征物理性质，FTIR确认化学结构，SEM观察病原体形态破坏。

结果与讨论

1. 纳米乳剂特性：系统呈现单分散纳米球（PDI<0.3），正电表面增强植物叶片吸附（接触角37.21°），显著优于常规制剂。
2. pH响应释放：酸性条件(pH 5.0)下药物释放遵循非菲克扩散（ anomalous diffusion），24小时释放量达50.2%，而pH 7.4仅3.1%，完美匹配病害微环境。
3. 生物活性提升：250 μg/mL浓度即可完全抑制Alternaria solani孢子萌发，对Xanthomonas euvesicatoria的最小抑菌浓度(MIC)降低4倍。
4. 植物相容性：处理组叶绿素含量提升18.7%，防御酶（POD、PAL等）活性显著增强，证实系统兼具治疗与免疫激活功能。

这项研究的突破性在于：首次将CS-TPP交联网络与KAS抗菌特性耦合，通过pH门控机制实现"智能农药"功能。酸性触发释放特性尤其适用于Alternaria侵染初期（病斑pH通常4.5-5.5），而中性环境的长效保护则减少施药次数。更值得注意的是，正电纳米颗粒能穿透病原体细胞壁（SEM显示明显结构塌陷），这与KAS抑制蛋白质合成的机制产生协同效应。

从农业可持续发展视角看，该技术将农药利用率从传统10-15%提升至理论68%，同时减少3-4倍用药量。研究团队特别指出，CS的生物降解性可避免纳米材料的环境蓄积，而防御酶的激活作用可能产生"疫苗效应"，为作物提供长期保护。未来研究将聚焦于大田试验验证及多病原体广谱控制，这项技术有望成为绿色农业工程的重要模块。