综述：纳米农业递送系统功能证据评估：'纳米到表型'框架的提出与应用

《Chemical and Biological Technologies in Agriculture》：From plant barriers to stress resilience: a framework for evaluating productive nano-delivery in plants

摘要

纳米农业具有提高农业投入品效率和精度的潜力，但该领域缺乏区分纳米颗粒积累与有效功能递送的严格框架。本综述提出了一种"纳米到表型"框架，将植物纳米系统分为三类功能类别：内源性生物活性纳米颗粒、基于载体的递送系统和混合系统。提出了一个九级证据框架，从表面结合和组织积累逐步推进到细胞内化、亚细胞定位、货物完整性、货物释放、靶标结合、分子反应和表型。每一级别均定义了支持机制性主张所需的证据，并将其与仅证明纳米颗粒存在的证据区分开来。将该框架应用于植物屏障相互作用、吸收、胞内转运和胁迫响应后发现，许多纳米递送的声称主要依赖于纳米颗粒积累的证，而非功能性货物递送的证据。在组织或细胞内检测到完整颗粒并不能证明货物释放或靶标结合，而表型反应可能被错误地归因于货物，而未排除颗粒内源性效应的影响。因此，提出了一个因果归因框架，通过比较游离货物、未装载载体、已装载载体以及适当的溶解离子或分子对照来实现。证据强度从可重复性、机制分辨率、剂量-反应特征、环境真实性和农艺相关性等方面进行评估。可持续性通过功能效率、投入品替代、环境归宿、非靶标效应和生命周期负担来考量，而不仅仅是材料来源。该框架将胞内转运和靶标结合确定为主要的机制差距，而田间验证和综合可持续性评估仍然是重要的转化挑战。因此，核心问题并非纳米颗粒是否进入植物，而是证据是否建立了从纳米颗粒暴露到功能递送及具有农艺学意义结果的因果链。

图形摘要

纳米农业具有提高农业投入品效率和精度的潜力，但该领域缺乏区分纳米颗粒积累与有效功能递送的严格框架。本综述提出了一种"纳米到表型"框架，将植物纳米系统分为三类功能类别：内源性生物活性纳米颗粒、基于载体的递送系统和混合系统。提出了一个九级证据框架，从表面结合和组织积累逐步推进到细胞内化、亚细胞定位、货物完整性、货物释放、靶标结合、分子反应和表型。每一级别均定义了支持机制性主张所需的证据，并将其与仅证明纳米颗粒存在的证据区分开来。将该框架应用于植物屏障相互作用、吸收、胞内转运和胁迫响应后发现，许多纳米递送的声称主要依赖于纳米颗粒积累的证，而非功能性货物递送的证据。在组织或细胞内检测到完整颗粒并不能证明货物释放或靶标结合，而表型反应可能被错误地归因于货物，而未排除颗粒内源性效应的影响。因此，提出了一个因果归因框架，通过比较游离货物、未装载载体、已装载载体以及适当的溶解离子或分子对照来实现。证据强度从可重复性、机制分辨率、剂量-反应特征、环境真实性和农艺相关性等方面进行评估。可持续性通过功能效率、投入品替代、环境归宿、非靶标效应和生命周期负担来考量，而不仅仅是材料来源。该框架将胞内转运和靶标结合确定为主要的机制差距，而田间验证和综合可持续性评估仍然是重要的转化挑战。因此，核心问题并非纳米颗粒是否进入植物，而是证据是否建立了从纳米颗粒暴露到功能递送及具有农艺学意义结果的因果链。

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