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| 關于研發納米農藥制劑的三點建議 |
| 來源：農藥市場信息 2020-11-6 9:31:00 |
| 納米農藥制劑能更充分挖掘原藥性能，提高防效，減少用藥和環保壓力，具有明顯的經濟、社會和生態效益…… 近年來，以更細微的納米尺度（1×10-9米=1nm）為基本結構單元所構成的材料，應用于各種新型器材、智能信息元件和醫藥品等制造領域，其產品性能產生了意想不到的奇特效果，引起了國內外工業、農業及國防工業等科研單位的廣泛關注。我國農業科學院植物保護研究所等單位，對納米農藥也做了大量研究和應用工作，并取得了初步成效。2019年，在國際純粹與應用化學聯合會百年暨門捷列夫元素周期表公布150周年慶典會上，世界權威的化學家們在諸多新興技術中，優選出“十大化學新興技術”，認為它們將是21世紀化學領域的重大希望，其中“納米農藥”關系到世界人類基本生存及安全問題，被排在“十大化學新興技術”之首，對“納米農藥”的發展潛力寄予了厚望。
01、納米尺度在農藥制劑中的重要作用及優勢 眾所周知，化學農藥原藥大多是畝用量很低（每畝少至1克左右）而又不水溶的物質，必須經過分散、稀釋，才能在大面積上施用。農藥制劑加工和施用的全過程，就是連續分散、稀釋（制劑加工分散→使用前用水稀釋分散→噴布再分散）的過程，分散度的高低及均勻度，直接影響到藥劑的防治效果。以往的農藥劑型，從粉劑（50~100微米）→可濕性粉劑（10~20微米）→水懸浮劑（3~5微米）→乳油（1~5微米）→水乳劑（0.5~5微米）→微乳劑（0.001~0.1微米）等的發展歷程，都是在不斷降低農藥顆粒尺度，提高其分散程度來強化農藥的防治效果。國內曾興盛一時的微乳劑已是超納米級的劑型，因未擺脫乳化劑用量較大、需使用有害溶劑以及配制技術、設備工藝和固有制作理論的束縛，沒能持續深入發展下去，使乳油再次反彈，并被基本不用有機溶劑、藥效次于微乳劑而制作和施用中存在諸多缺陷的懸浮劑趕上潮頭。 當前，絕大多數農藥劑型的分散程度（粒徑）都在微米（1×10-6=1μm）級范圍，與納米級相差1000倍，與多數分子粒徑（0.3~0.4nm，1×10-10米級（埃））相差約10000倍。 量變可引起質變。由于納米級顆粒分散極其細微，同等質量的物質，其顆粒數和總表面積數成幾何級數增加，使得藥性物質的活性點充分展露，從而在水中的相容性及布朗運動穩定性提高，在農作物和防治對象上的覆蓋率、附著率和接觸防治對象要害部位的機率都明顯增大。由于顆粒極其細微，在表面活性劑的協助下，可順利穿過作用對象的氣孔、腺孔等通道，從而迅速滲透入農作物體內，為有效物到達作用點創造了先決條件。因而防治效果和農藥利用率顯著提高，持效期延長，且環境中的遺留污染減少，使得用藥成本和農產品安全風險大為降低。同時由于顆粒極其細微分散，也不會因局部藥物過量而出現作物藥害。這些優勢完全符合農藥轉型升級、優化產品結構、高質量發展、提高產品競爭力的企業戰略，也與減量增效和農藥制劑向著高效、安全、環保、經濟、省力的時代要求相契合。 但要制得納米級農藥制劑，需要賦予較多能量和使用新設備，成本可能略有增加，要與它帶來的綜合效果進行比較后才能做出抉擇。而且，急性毒性高和對外界較敏感的原藥，若沒采取技術保護措施，制成納米級農藥制劑后，其急性毒性將增強，但也更易降解，因此需要我們做好細致的調查研究，以便正確選擇和區別對待。 02、關于研發納米農藥制劑的三點建議 1. 積極推進納米農藥的研發 納米農藥研發無疑是農藥制劑科研人員今后的一項重點任務，但不能是制劑工作的全部，應根據原藥的物理和化學性質及應用需求，將大部分原藥品種盡可能制成真正合格的納米制劑，建議參考如下情況進行選擇。 （1） 高熔點原藥 其中原藥水中溶解度1%~2%以上時，用液固增溶法制作可溶液或可溶性粉劑。如酸根（羧酸、磷酸、磺酸、黃酸等）用成鹽法制成可溶液或可溶性粉劑，還可用生成絡合物、復合物、分子化合物等法制得可溶液。 該種情況下的可溶液體系雖然呈分子或離子狀態（0.3nm~4nm不等），但因極性較強，在經過蠟質層葉面和生物內部兩性（親水和疏水）通道，尤其下行時常受到一定阻力，影響其防治效果，務必要加入適量的降低表面張力的非離子（或某些陽離子）表面活性劑，以充分展現高分散度制劑的生物效能。 水中相對穩定而難溶的固體原藥，可制水懸浮劑、納米水懸浮劑；水中不穩定而難溶的固體原藥，加工成油懸浮劑及納米油懸浮劑、種衣粉劑、粉塵劑、水面漂浮粉劑、可濕性粉劑等，后兩者應采用水溶性包裝袋包裝。 （2） 低熔點原藥 水中難溶的低熔點固體原藥及在水中較穩定的中高沸點的液體農藥，可全面研發納米固體乳劑、超納米固體乳劑、納米微囊固體懸浮劑、納米微球固體懸浮劑（粒劑或片劑、粉劑）及納米乳劑、超納米乳劑、納米微囊懸浮劑、納米微球懸浮劑、納米乳油等。 2. 為納米級農藥助力添彩 納米農藥的超細效應、界面和能量效應，為農藥有效物到達作用點提供了最佳有利條件。而納米農藥要做到控制自身有效物的釋放時間、移動方向及劑量，還需能控制釋放的功能性材料予以協助，其中導向性功能材料尤為重要。所謂控制釋放，是通過功能性材料對原藥的物理或化學吸附、相互摻雜、物理化學包裹或原藥化學接枝等方式來實現緩慢釋放（緩釋）、快速釋放（速釋）、定時釋放（定釋）、導向釋放（導釋），以達到保護原藥、降低毒副作用、精準施藥、節省資源、延長殘效期、保護環境的目的。在這之前的國內外大多數的研究是利用外界條件，如溫度、水分、光照、氧氣、二氧化碳、pH、電磁場等刺激源來控制有效物釋放，這對醫藥界病人個體可能實現，但對廣闊的作物群體難以實施，也不能準確無誤地導向靶標。 筆者設想，農作物受病蟲為害時，常會產生新的代謝產物及保護性反應，若在成囊（或成微球）材料和表面活性劑乃至原藥結構中接枝相關聯的活性基團或改造成有導向作用基因的化合物，讓納米農藥乳粒或微囊、微球，攜帶或富集到受害部位，從而更精準地節約用藥而不影響或傷及無關的部位。如聚乳酸等聚羥基酸類、聚氨基酸類、改性的羧甲基殼聚糖、糖苷類、海藻多糖類、菇類蛋白多糖、環糊精、吲哚-3-甲醛等就是可生物降解的安全性生物相容物。呋喃香豆素、類黃酮、多酚、木質素、香豆酸、綠原酸、丹寧、苯丙烷等次生代謝物和茉莉酸、DL-B-氨基丁酸、二氯異煙酸、水楊酸等誘抗劑，反應型表面活性劑及改性的納米二氧化硅等，均有相當程度的導向功能，可根據具體場合和情況進行試驗。在與作物生理生化的結合上尋求通用型或不同類別的導向型助劑及功能集團。若有必要，還可在產品中引入的同時，兼備生長調節、抗逆及微肥功能的物質，從而使納米農藥達到“錦上添花”又具綜合效能的目的。 納米農藥，若一旦有了“北斗”導航，就如虎添翼，農藥制劑環保化將有新的突破，從而跨入農藥制劑的嶄新時代。 3. 納米農藥的環保化 化學農藥的環保化，是當代人類社會的重大關切，也是農藥科技工作者時時牽掛的核心課題。農藥環保化是一項復雜細致的系統工程，需要新藥及功能性助劑創制、制劑加工的創新和先進藥械及科學合理使用的共同努力才能全面實現。創制高效、低毒、低殘留、環境友好的新品種，對農藥的環保化起著決定性作用。納米農藥制劑對于充分發揮原藥的內在潛力、彌補原藥性能缺陷使之更加完善起著關鍵作用。先進藥械和農藥的科學合理安全使用，對農藥的環保化起著保障作用。目前，藥械和農藥的科學合理安全使用問題比較突出，若最后關口失守，上游的努力將會前功盡棄，必需特別加以關注。 高質量的無人機低空飛防，確實能提高噴藥效率，節省大量勞力和確保操作人員安全，適宜于大面積的茂密作物和水田中的病蟲草防治，但對于坡地和小面積及稀疏作物地就不太適用，且還存在藥劑飄移的安全性風險，因此除改進現有農藥制劑的飄移之外，還可考慮用遇水崩解的細粒劑加以克服或緩解。 另外，零星小面積的施藥和部分藥劑流失問題還要研制多功能的新藥械解決。如無人機飛防玉米螟，藥劑利用率很低能否用智能機器人在喇叭口施用包衣的粒劑進行防治。互聯網、大數據、人工智能等信息技術，可及時判定病蟲害發生的時間和位置，使之準確定位，縮小施藥范圍，避免周圍污染和藥劑殘留。同時，諸多有關預防為主、綜合防治的措施，在農藝操作、制藥和用藥的實踐中，應圍繞影響環保化的各個細節，進行改進和完善，共同對農藥的環保化貢獻力量。 總之，納米農藥制劑能更充分挖掘原藥性能，提高防效，減少用藥和環保壓力，具有明顯的經濟、社會和生態效益，若與控制釋放技術和局部隱蔽施藥結合，加之藥械和施藥質量改進，再與生物生理生化、信息技術等相關技術的高度融合，從而實現農藥深層次的環保化、智能化，以滿足廣大人民群眾對化學農藥不斷完美的期待。 |
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