ZIF-8 为载体负载双草醚 纳米材料提高农药效率和减少残留污染

在农业生产中，杂草入侵会严重影响农作物的产量和质量，而杂草的控制目前主要依赖于化学除草剂，但化学除草剂的大量使用导致杂草产生抗药性，使防控难度加大，且大多数除草剂的效果受环境和气候条件影响显著，尤其是水溶性除草剂如双草醚 (BIS) 在季节性降雨期间难以附着在杂草叶片上，导致其除草效果变差。

纳米材料在提高农药效率和减少残留污染方面展现出巨大潜力。金属-有机框架材料 (MOFs) 中的沸石咪唑基骨架-8 (ZIF-8) 因其高比表面积、良好的生物安全性和对非靶标生物的低毒性而受到关注。ZIF-8 不仅可用于气体储存、催化、药物释放和抗菌保护，还被探索作为农药载体，以实现农药的靶向释放和减少副作用。然而，目前针对将 ZIF-8 纳米材料应用于提高除草剂的应用效率的研究还鲜有报道。

近日，福建农林大学潘晓鸿副教授课题组联合陈志副教授以 ZIF-8 为载体负载双草醚 (BIS@ZIF-8)，构建了一种多刺激响应型金属有机框架纳米农药，全面评估了 BIS@ZIF-8 纳米复合材料的除草活性，以及在雨蚀条件下的环境行为。

该成果以 ″A Multi-Stimuli-Response Metal-Organic Framework Nanopesticide for Smart Weed Control in Agriculture″(《一种多刺激响应型金属有机框架纳米农药用于农业智能除草》)为题，发表在英国皇家化学会期刊 Environmental Science: Nano 上。

研究证实了 ZIF-8 具有紫外光依赖的释放机制，这一特性对于优化纳米复合材料在靶向应用中的效果至关重要。此外，研究还评估了 ZIF-8 对非靶标生物的安全性，以确保其环境兼容性。

该工作成功合成了一种新型多刺激响应型纳米农药 BIS@ZIF-8，其粒径为 118.46 nm，载药量 14.86% wt。该纳米农药在控制稗草生长方面表现出优异的除草效果，尤其在模拟雨水冲刷后，其抗冲刷能力和除草活性显著优于纯 BIS。BIS@ZIF-8 在稗草叶片上的保留率高达 76.26%，且在酸性条件下表现出良好的 pH 响应性，紫外光照射下释放速率显著增加。在自然条件下，BIS@ZIF-8 的除草效果显著优于纯 BIS，且对非靶标标生物无显著毒性，具有良好的生物安全性，为应对气候变化的农药释放策略和提高除草剂的利用效率提供了新的思路。

论文链接：https://doi.org/10.1039/D4EN00695J