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[其他]纳米技术在农业上的应用 [复制链接]

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离线堇却

只看楼主 倒序阅读 使用道具 楼主  发表于: 2021-01-19



传统农药与环境





农药使用可能导致环境污染的途径示意图。 这些途径是:
(a)通过土壤淋溶,造成地下水污染;
(b)蒸发到周围环境,可能 造成受污染的降雨;
(c)喷雾漂移到土壤中;
(d)从降雨作物中排出农药;
(e)作物/食品中存在农药。


传统农药与可持续发展的理念相违背,同时威胁到人类的食品安全健康。





与农药接触有关的一些风险包括:
(一)眼睛、皮肤和肺刺激;
(二)激素中断和血液紊乱;
(三)生殖效应和对胎儿的毒性;
(四)对大脑和神经系统及神经紊乱的毒性;

(b)农药反应(OP):有机磷和有机氯的例子,通过其对雌激素受体(ER)结合的激动剂和/或拮抗作用


生物农药符合当下市场需求
亚太区域和北美在生物农药需求方面处于领先地位,因此,在全球市场上销售生物农药的需求有所增加。
仅生物农药市场预计到2022年将达到66亿美元,从2017年的32.2亿美元, 预测期间的CAGR(复合年增长率)为
15.43%。 这种上升的市场趋势是由以下因素驱动的:
• 虫害抗性和虫害综合管理(IPM)措施、
• 有机食品需求的增长、
• 政府机构的推广、
• 病虫害袭击造成的作物损失严重(抗性)、
• 原材料成本降低
• 更快的监管批准(2018年)


生物农药还提供重要的社会效益,特别是用于管理难以用化学药剂控制的病害虫。 它们是由不同的生物和次级代谢
物发展而来的,它们对环境和人类健康相对安全得多。
生物农药的使用也有其他好处,因为生物农药需要3-6年,与合成农药相比,开发和登记的投资约为15-20万美元,
而合成农药的开发需要10年,2亿美元。


生物农药及企业开发动态
以美国、德国、日本为首的技术发达国 家,众多在生物农药领域的竞争中占有 绝对优势的跨国农药公司投入大量资金 和人力用于生物农药的研发,说明跨国 农药公司对生物农药的发展前景非常看好。


新剂型研究、转基因植物、种药肥一 体化技术、诱导抗性是国外生物农药发 展的最新方向。生物农药的研究已进入 到分子生物学技术层面,其他涉及苏云 金杆菌、诱导抗性、节肢动物等技术点 的研究项目数量急剧增加。


近十年跨国巨头在生物农药方面的研究动态



越来越多的大型跨国农药企业比如先正达科迪华等都开始致力于生物农药领域的开展,有些大公司会合并一些小而精的生物技术企业,有些是自己成立生物农药相关的项目。


纳米生物农药成为发展优势
生物农药普遍存在药效慢、防效较差、稳定性欠佳、价格偏高、市场接受较难等缺点, 制约了其发展。


若将生物农药纳米化后,可改善制剂有效成分的粒径及稳定性等,提高其速效性和防 治效果。从当前应用表明,纳米生物农药在上述制约因素,却显示极大的市场优势。


研究纳米农药是为了充分发挥农药有效成分的药效潜能,提高农药施用效果,即达到 提高药效、减施增效、改善环境的目的。农药的施用方式方法决定了“纳米农药”一 定是指农药有效成分到达靶标上的颗粒(包括液体颗粒)是在100 nm以下的“纳米颗 粒”范围,而不仅仅是在制剂状态时的农药颗粒在纳米状态。只有在靶标上农药颗粒 是纳米状态,农药制剂才能体现出农药药效性能的提高和药效的与众不同。


纳米技术引入农业





2009年开始纳米技术已应用于许多领域,如纺织品、地球 传感技术、纸张、食品、肥料、农药、 植物保护、营养涂料、食品生物燃 料、生物质、生物材料和农用化学工业,以创造具有广泛应 用的新产品。


纳米粒子(NPs)可发生在具有特定尺寸尺度的单位、寡聚或聚合物颗粒系统中具有独特的物理性
质,如均匀性和电导,使它们在材料科学和生物学中是可取的。

什么是纳米农药? 纳米农药是生物衍生物与纳米粒子的化学复合物。
合格的纳米农药必须具有固有的特性:
• 水溶性差的活性成分的溶解度增加;
• 活性成分的靶向缓释;
• 避免活性成分过早降解。

2014年后,利用对植物生理和病原体或害虫行为的了解,合成纳米农药可以提高靶向性和高效性。


纳米配方结构
运用纳米药物学的理论与方法,通过纳米载体和有效成分的混合,创造出具有靶向传输和高效利用的新型制剂。





纳米载体的不同结构作为运载工具,具有各自不同的性能。
使用植物次生代谢物制备纳米农药最流行的纳米结构形状包括:


纳米微球:聚合物基质中具有均匀分布的活性化合物的聚集体;
纳米微囊:活性化合物集中在中心核附近的聚集体,由基质聚合物内衬;
纳米凝胶:亲水性、一般交 联的聚合物,可以吸收大量的水;
胶束:由含有亲水和疏水基团的分子在水 溶液中形成的聚集体。


例如:即用印楝提取物制备纳米/微粒以控制小菜蛾


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