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柏连阳教授团队首次发现利用有机共价材料负载除草剂可提高防控效果
作者:邓希乐 来源:农业生物技术研究所 阅读:853 时间:2020-09-18 字体:[  ]

近期顶级化工期刊Chemical Engineering Journal (影响因子为10.652)在线发表了院农业生物技术研究所柏连阳教授研究团队题为《Excellent sustained-release efficacy of herbicide quinclorac with cationic covalent organic frameworks》的研究论文。该研究发现,将二氯喹啉酸负载在有机共价材料纳米片上,能够极大的提高二氯喹啉酸在水中的分散性,并且使得二氯喹啉酸具有了持续释放的特性,有效的提高了二氯喹啉酸对稗草的防治效果。该研究首次证明了有机共价材料作为农药载药材料可提高除草剂药效,用于杂草防控。

课题组基于拓扑结构设计得到结构稳定、含有正电阳离子的COFs,并利用其内部丰富的孔道所提供吸附位点来实现药物的可控吸附及缓释。研究采用机械剥离、自剥离联合的方法,将有机溴化乙锭共价材料制备成纳米薄片,再利用二氯喹啉酸与纳米片彼此间的静电作用,极大的提高了有机共价材料的在水中的分散性以及载药量,使得原本几乎不能载药的有机共价材料实现了载药方面的突破。

课题组还对载药和控制释放的作用机理进行了研究。结果表明,二氯喹啉酸通过离子键与带有正电荷的有机溴化乙锭共价材料骨架中的N+离子相互作用,从而吸附在有机溴化乙锭共价材料中,达到载药的效果。此外,将二氯喹啉酸负载的该类材料置于水中,在水的作用下二氯喹啉酸会进行自主扩散,而正是这种材料与水之间的推拉效应使得该类材料在载药后具有缓释的效果。

研究还发现,制备的纳米尺度的二氯喹啉酸载药材料较微米尺度的二氯喹啉酸原药粒径更小,因而喷洒时滑出叶片所造成的有效成分损失量也会相应减少,且二氯喹啉酸载药材料较原药相比更容易被叶片吸收进入稗草体内。此外,研究表明,制备的载药材料与原药相比能够持续释放二氯喹啉酸,因而具有控释缓释给药的效果。生测结果也证明了制备的二氯喹啉酸载药材料可以通过上述作用提高二氯喹啉酸对稗草的防治效果。

柏连阳教授团队的邓希乐助理研究员为论文的第一作者,柏连阳教授为论文的通讯作者。该论文得到了杂交水稻国家重点实验室、国家重点研究计划及国家自然科学基金项目的资助。


论文链接:https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.126979

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