具有双刺激响应性的工程化杂化载体用于靶向持续递送丙环唑防治灰霉病

本研究发现了一种新型双刺激响应（pH/果胶酶）农药递送系统Pec@Pro@Ti-MOF@DE，通过结合钛基金属有机框架（Ti-MOF）的高负载能力（56.5%）、硅藻土（DE）的叶面粘附增强特性及果胶（Pec）涂层的病原触发释放机制，显著提升丙环唑（Pro）对番茄灰霉病（Botrytis cinerea）的防治效果。该系统在体外抑菌活性（EC50 0.017 μg/mL）和田间应用（叶片防效97.3%）方面均优于传统制剂，为农业精准施药提供了可持续解决方案。

　　

结构功能分析

Ti-MOF锚定在富含羟基（-OH）的纳米多孔硅藻土（DE）基底上，其活性硅羟基促进了Ti-MOF在DE内外表面的生长，形成以DE为结构模板的复合体系。Ti-MOF@DE的高比表面积（731 m²/g）通过物理吸附实现了56.5%的丙环唑负载率。果胶涂层进一步通过氢键和静电作用包裹载药复合物，形成病原响应型屏障。傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和X射线光电子能谱（XPS）证实了Ti-MOF@DE中Ti-O-Si键的形成，以及丙环唑成功负载后C=O和C-N键的特征峰位移。扫描电镜（SEM）显示DE的多孔结构被Ti-MOF纳米片覆盖，透射电镜（TEM）进一步揭示了Ti-MOF在DE表面的均匀分布。氮气吸附-脱附实验表明负载后果胶涂层使材料比表面积降至214 m²/g，证实了孔道阻塞效应。热重分析（TGA）显示复合物热稳定性显著提升，降解温度较游离丙环唑提高至300°C。

结论

本研究开发的Pec@Pro@Ti-MOF@DE双刺激响应农药载体，通过硅藻土增强叶面粘附性，实现丙环唑在番茄灰霉病感染部位的靶向积累与持续释放。果胶涂层作为酶响应型“门控”机制，在病原菌分泌的果胶酶和酸性微环境（pH 4.0–5.0）触发下实现91.5%的累计释放率。体外抑菌实验表明其EC₅₀（0.017 μg/mL）显著低于游离丙环唑（0.027 μg/mL），体内实验进一步证实其对叶片和果实的防效分别达97.3%和95.6%。该体系兼具生物相容性与植物安全性，为降低农药环境风险提供了创新策略。