《International Journal of Biological Macromolecules》：Carbohydrate-based polymeric nanotechnologies: Chitosan and chitosan–nitric oxide donor nanoparticles for sustainable agriculture
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冈萨洛·托尔特拉（Gonzalo Tortella）|奥尔加·鲁比拉尔（Olga Rubilar）|阿达尔贝托·贝纳维德斯-门多萨（Adalberto Benavides-Mendoza）|安东尼奥·华雷斯-马尔多纳多（Antonio Juarez-Maldonado）|马丁·费
冈萨洛·托尔特拉（Gonzalo Tortella）|奥尔加·鲁比拉尔（Olga Rubilar）|阿达尔贝托·贝纳维德斯-门多萨（Adalberto Benavides-Mendoza）|安东尼奥·华雷斯-马尔多纳多（Antonio Juarez-Maldonado）|马丁·费尔南德斯-巴尔多（Martín Fernández-Baldo）|拉斐尔·J.V. 德奥利维拉（Rafael J.V. de Oliveira）|菲利佩·L.N. 索萨（Felipe L.N. Sousa）|里卡多·蒂格-涅拉（Ricardo Tighe-Neira）|克劳迪奥·伊诺斯特罗萨-布兰切托（Claudio Inostroza-Blancheteau）|纳耶利·西加拉-阿吉拉尔（Nayelli Sigala-Aguilar）|玛丽亚·多洛雷斯·洛佩兹（María Dolores López）|保拉·芬切拉（Paola Fincheira）
智利特穆科（Temuco）拉弗龙特拉大学（Universidad de La Frontera）工程与科学学院，应用生物技术研发卓越中心（CIBAMA）
摘要
向可持续农业的转变需要创新技术，这些技术能够在提高生产力的同时减少对环境的影响。聚合物纳米材料，特别是基于壳聚糖的纳米颗粒，通过实现靶向递送、增强生物利用度和控制活性物质的释放，为更清洁的农业生产提供了多功能平台。本文旨在综合探讨聚合物纳米系统如何支持更可持续、更环保的农业实践，重点关注壳聚糖纳米颗粒的结构和功能特性及其在提高植物抗非生物胁迫能力方面的作用。特别关注了一类释放一氧化氮（NO）的纳米系统，这类系统已被证明可以调节植物的生理反应、改善水分利用效率、调节氧化应激，并在干旱和盐碱条件下提升作物性能。将这些纳米制剂纳入农业系统符合清洁生产的原则，有助于提高生态效率、推动循环经济发展，并减少对农业化学品的依赖。同时，本文也分析了当前面临的安全使用这些技术的挑战及未来的发展可能性。
节选内容
农业中的纳米技术：原理与可持续发展潜力
在农业纳米技术领域，纳米制剂是指经过设计的纳米级系统，用于改善活性物质的递送、稳定性和生物利用度[1]、[2]。根据成分和结构，这些系统大致可以分为聚合物纳米颗粒、基于脂质的纳米载体和无机纳米材料[4]。其中，尤其是由天然多糖（如壳聚糖）衍生的聚合物纳米颗粒，受到了广泛关注。
壳聚糖的物理化学性质
壳聚糖（CS）是一种天然存在的生物聚合物，通常通过壳聚糖的部分脱乙酰化获得。壳聚糖是自然界中仅次于纤维素的第二大生物聚合物，在甲壳类动物和昆虫的外骨骼中含量丰富。海鲜加工行业每年会产生约6万至8万吨壳聚糖废弃物[21]。因此，将壳聚糖废弃物转化为具有增值的产品（如壳聚糖）是一种经济且环保的选择。
一氧化氮作为植物应对非生物胁迫的调节因子
一氧化氮（NO）是一种多功能信号分子，在植物适应多种非生物胁迫（如重金属毒性、干旱和盐碱）过程中发挥重要作用[89]。最初在动物体内被认定为内皮细胞分泌的松弛因子[90]，后来被广泛认为在植物中也具有调节作用[91]、[92]。在植物中，NO调节着光合作用、种子萌发、花卉诱导、气孔关闭和衰老等关键生理过程[92]。
壳聚糖纳米颗粒的抗菌和抗真菌特性
壳聚糖（CS）是一种具有独特性质的天然化合物，具有生物相容性和可降解性。除了其公认的抗菌、抑菌和抗真菌作用外，它还可以通过改变化学结构生成新的衍生物来专门对抗某些微生物病原体[130]。在此背景下，壳聚糖纳米颗粒作为抗菌剂表现出显著潜力，其抑制效果因细菌类型而异。
前景与挑战
随着纳米科学的发展，纳米技术的应用正在不断增加。根据纳米产品数据库（NPD）的数据，目前有3911家公司在68个国家使用11172种纳米技术产品。这些产品主要应用于电子（1962）、医药（1318）、建筑（1171）和化妆品（1011）领域。使用这些产品最多的国家包括美国、中国、德国、英国、瑞士、伊朗、日本和韩国等。
CRediT作者贡献声明
冈萨洛·托尔特拉（Gonzalo Tortella）：负责撰写及审稿、初稿撰写、项目管理、资金筹集和概念构思。奥尔加·鲁比拉尔（Olga Rubilar）：负责撰写及审稿、初稿撰写。阿达尔贝托·贝纳维德斯-门多萨（Adalberto Benavides-Mendoza）：负责撰写及审稿、初稿撰写。安东尼奥·华雷斯-马尔多纳多（Antonio Juarez-Maldonado）：负责撰写及审稿、初稿撰写。马丁·费尔南德斯-巴尔多（Martín Fernández-Baldo）：负责撰写及审稿、初稿撰写。菲利佩·L.N. 索萨（Felipe L.N. Sousa）：负责撰写及审稿。
作者声明他们没有已知的可能影响本文的研究成果的财务利益或个人关系。
致谢
ANID/FONDECYT 项目编号：1230529、1250155
