胺功能化木质素稳定Pickering乳液的静电调控策略提升叶面滞留与植物保护效果

为解决农药叶面滞留率低及环境风险问题，研究人员通过曼尼希反应合成胺化碱木质素（AAL）纳米颗粒，构建带正电的Pickering乳液（PE）封装杀菌剂苯醚甲环唑（Dif）。该体系展现出90%以上的包封率、增强的稳定性与缓释性能，并通过静电作用使草莓叶片滞留率提升2倍，体外抑菌活性较传统制剂提高3倍，为可持续农业提供高效农药递送新策略。

　　

在全球粮食安全面临挑战的背景下，农药作为防控病虫害的关键手段，每年可减少30%以上的作物损失。然而，传统农药在田间应用中存在严重效率问题——高达70%的有效成分因喷雾飘移、雨水冲刷、叶面滚落和光解作用而流失。这些流失的农药不仅包含活性成分，还涉及有机溶剂、乳化剂等有害添加剂，对生态环境和人类健康构成威胁。如何通过绿色材料减少农药损失、提升利用效率，成为可持续农业发展的核心命题。

木质素作为自然界最丰富的芳香族聚合物，凭借其环境友好性、两亲性和紫外线阻隔特性，在农药载体领域展现出巨大潜力。然而，现有木质素载体面临有机溶剂消耗高、制备条件苛刻（如强酸性环境）等问题，且对叶面的亲和力不足。针对这些瓶颈，浙江大学的研究团队创新性地通过胺基功能化改性木质素，构建了具有正电特性的Pickering乳液系统，显著提升了农药的叶面滞留与防控效果，相关成果发表于《International Journal of Biological Macromolecules》。

研究团队采用曼尼希反应对碱木质素（AL）进行胺化修饰，合成了三种不同胺化程度的改性木质素（AAL），通过动态光散射、Zeta电位和红外光谱表征其理化性质。以改性木质素纳米颗粒（ALNPs）为稳定剂制备Pickering乳液，包封疏光性杀菌剂苯醚甲环唑（Dif），系统评估乳液稳定性、药物释放动力学及光保护效应。通过离体叶片滞留实验和草莓植株试验验证叶面粘附性，并采用体外抑菌实验评价对炭疽病菌（Colletotrichum gloeosporioides）的防控效果。

材料与合成表征
胺化改性通过引入1,3-二氨基丙烷（DAP）、二乙烯三胺（DETA）和三乙烯四胺（TETA）实现，Zeta电位分析证实胺化后木质素表面电荷由-35.6 mV（AL）转为+35.2 mV（AL-TETA）。粒径分析显示AL-TETA纳米颗粒具有最小流体力学直径（142 nm）和最佳分散性，归因于胺基增强的分子间氢键作用。

Pickering乳液性能
AL-TETA稳定的乳液（AL-TETA PE）表现出最高包封率（92.3%）和7天储存稳定性。光解实验表明，Dif@AL-TETA PE中药物半衰期较游离Dif延长3.2倍，证实木质素的紫外屏蔽效应。体外释放曲线符合Higuchi模型，48小时累积释放量仅为47.5%，展现显著缓释特性。

叶面滞留与生物活性
静电相互作用调控使AL-TETA PE在草莓叶面的滞留量达到AL PE的2.1倍。抑菌实验显示，Dif@AL-TETA PE对炭疽病菌的EC₅₀值为0.28 μg/mL，较传统乳油（Dif EC）降低67%。盆栽试验证实其持效期延长至14天，病害防控效果提升40%以上。

该研究通过胺基功能化策略精准调控木质素基Pickering乳液的静电特性，突破性地解决了农药叶面滞留难题。相较于传统改性方法，曼尼希反应在温和条件下引入正电荷，既避免了强酸环境对农药稳定性的影响，又通过增强与负电叶面的静电吸附显著降低流失风险。AL-TETA PE体系兼具高包封率、光保护性和缓释功能，其"一石三鸟"的设计理念为绿色农药制剂开发提供了新范式。更重要的是，这种基于天然大分子的递送系统可推广至其他疏水性农药，对减少农业面源污染、推动可持续植保具有重要实践价值。