无机非金属材料作为农药输送载体的研究已经进行了几十年。由于其大孔径、高比表面积和稳定的理化性质，具有良好的农药有效输送潜力。同时，MOF是由大量金属节点和有机配体构成的多孔晶体材料，具有高表面积、高孔隙率和高度有序可调节性。由于其出色的负载能力，科学家们已经确定了载体影响植物生长过程的方式。生物可降解聚合物，包括人工合成的聚氨酯、聚多巴胺、聚乳酸，以及天然高聚物如玉米蛋白、壳聚糖等，已经开始被用作农药载体。然而，这些可生物降解农药载体所使用的材料仅具有给药作用，不具有其他功能。我们建议，构建载体的材料既具有可持续性，又可同时作为活性物质和药物，促进植物生长，促进植物吸收，从而达到提高农药利用率和保护环境的双重效果。小麦是当今世界上最重要的谷物之一，有必要确保其足够的产量来满足全球人口的需求。然而，小麦生产仍然面临着诸多制约因素，其中病原真菌的感染对小麦生产造成了严重影响。小麦赤霉病是由禾谷镰孢菌(Fusarium graminearum)引起的早衰病，多发生在潮湿多雨地区。同时，感染F. graminearum的小麦籽粒会积累对人畜有害的毒素，危及粮食安全。通常，F. graminearum感染麦穗，那里的疏水结构使得农药溶液难以粘附。 丙硫菌唑(Prothioconazole, PTC)是一种三唑硫酮类杀菌剂，具有较高的保护和治疗活性。在小麦赤霉病防治领域发挥着重要作用。然而，其脱硫产物具有高毒性，暴露于PTC已被证明会导致氧化应激和细胞凋亡。因此，我们需要一种高粘附性和环境友好的系统来帮助输送治疗小麦痂所需的农药。聚谷氨酸(PGA)作为一种新型植物性生物刺激素，在农业上的应用日益广泛。它促进作物生长，增强抗逆性，改善土壤质量和肥效，减少施肥需求。此外，PGA还有助于作物抵御冷胁迫、干旱胁迫和盐胁迫。它还促进作物干物质积累、根长、株高、养分吸收和水分储存。PGA是一种阴离子型聚酰胺生物聚合物，在各种阳离子的存在下可以水溶性盐或水溶性游离酸的形式存在，并且易于修饰。由于这些特性，PGA被广泛应用于制药领域的载体构建中。它可以直接与靶药物反应，促进基于侧链羧基的靶向释放。
图1 pH响应性两亲配合物的农药装载、农药释放和促进生长的示意图
在这项研究中，笔者提出了一种基于生物刺激素PGA的药物递送系统，它可以利用静电和疏水相互作用来装载阳离子农药。选择PTC作为加载系统是因为PTC在小麦赤霉病防治中具有重要作用。本研究对甲氧基聚(乙二醇)-b-聚(L-谷氨酸) (mPEG-b-PLG)载体PTC的理化性质、释放性能、剂量转移效率、细胞毒性和生物活性进行了评价。提出该载体材料不仅可用于运输杀菌剂，还可协同提高农药药效。同时，共组装后可直接作为纳米制剂应用，达到更好的功效，减少农药和材料的浪费，减少PTC对人体细胞的毒性，减少对环境的污染。
图2 A: pH响应性两亲复合物的农药负荷示意图。B, E:用DLS测定的mPEG-b-PLG (B)和mPEG-b-PLG-PTC (E)在水溶液中的水动力半径分布。C, F: mPEG-b-PLG (C)和mPEG-b-PLG-PTC (F)的SEM显微图。D, G: mPEG-b-PLG (D)和mPEG-b-PLG- PTC (G)的TEM显微图。
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