《Advanced Agrochem》：A Solarization-Triggered Fungicide Controlled-Release Platform Enabled by “Carrier-in-Carrier” Hiberarchy for On-Demand Soil-Borne Disease Defense
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本研究针对传统杀菌剂在土壤中易流失、持效期短的问题，开发了一种新型光热响应递送系统（ANTs）。通过将载药Cu-PDA纳米瓶嵌入月桂酸-乙醇-水三元低共熔相变基质，实现了太阳能化触发的序贯释药。该系统显著降低杀菌剂土壤淋溶（较商业制剂减少8%），对黄萎病菌的EC50值降至0.900 mg/L，盆栽试验显示防治效果提升20%，且对棉花萌发、蚯蚓及土壤微生物群落安全性良好，为绿色农业提供了创新解决方案。
土传病害是威胁全球农业生产的隐形杀手，由真菌、细菌等病原体引发的作物损失高达30%-40%。传统化学杀菌剂虽能短期起效，却存在易淋溶、持效短、污染地下水等痛点。而土壤太阳能化（Soil Solarization）这一古老农艺，通过阳光照射提升地表温度灭菌，虽经济环保，却未曾与农药智能释放结合。如何让杀菌剂“见光行事”，在太阳能化时精准释放，成为农业材料领域的前沿挑战。
近日，石河子大学贾鑫团队在《Advanced Agrochem》发表研究，设计出一种名为ANTs的“载体嵌套”光热响应递送系统。该体系巧妙利用月桂酸（LA）相变特性与Cu-PDA纳米瓶的光热转化能力，构建出太阳能触发的杀菌剂控释平台，实现“光照即释、无光则止”的智能防控。
研究团队通过溶剂交换驱动相变策略，将载有嘧菌酯（AZOX）的Cu-PDA纳米瓶嵌入LA-EtOH-H2O三元低共熔基质（TPS）。关键技术包括：1）采用溶胀-蚀刻法制备中空Cu-PDA纳米瓶作为内载体；2）构建三元相图优化TPS配方，利用核磁共振和分子模拟揭示乙醇-水竞争氢键诱导的相变机制；3）通过差示扫描量热仪与流变学分析确认TPS相变温度（Tm≈39°C）与光照条件匹配；4）结合红外热成像与土壤柱实验验证光热控释行为及淋溶抑制效果；5）采用平板抑制法、扫描电镜/激光共聚焦观测及盆栽试验评估抗菌效能与生物安全性。
2.1. Cu-PDA纳米瓶的制备与表征
通过模板法合成具有单开口结构的空心Cu-PDA纳米瓶，其比表面积达21.47 m2/g，XPS证实Cu2+与多巴胺形成三齿配位结构，FT-IR显示成功装载AZOX，载药量高达63.26%。
2.2. LA-EtOH-H2O三元相变系统及其形成机制
三元相图揭示溶剂比例调控的五种相行为，优选配方（LA:EtOH:H2O=10:28:62）的Tm降至39.47°C，较纯LA降低5.3°C，DSC证实溶剂嵌入晶体 lattice 削弱热稳定性，利于田间太阳能化触发相变。
2.3. ANTs的形成及其光热转化效率与释放动力学
ANTs在模拟日照下1分钟内升温至Tm以上，光热转换效率达80.5%。39°C时呈现两阶段释放：前29小时TPS快速释药（42.7%），后期Cu-PDA纳米瓶持续释放（16.6%），Ritger-Peppas模型表明25°C时扩散-侵蚀协同控释。
2.4. ANTs的光热控释性能与土壤迁移行为
间歇光照实验证实ANTs具开关式释药特性。土壤柱实验中，无光照时ANTs在0-2 cm土层滞留率≥98%，较SC制剂淋溶减少8%；光照下释药深度与温度梯度匹配，实现病原富集区的空间靶向。
2.5. ANTs对V991的体外抗菌活性
ANTs对黄萎病菌的EC50为0.900 mg/L，显著低于商业制剂。CLSM与SEM显示ANTs穿透菌丝膜结构，EPR检测到Cu-PDA纳米瓶在H2O2存在下产生活性氧（·OH），与LA协同破坏病原膜完整性。
2.6. ANTs对盆栽棉花黄萎病的防治效果
太阳能化条件下，ANTs处理组病害指数降至13.33，防治效果达86.33%，较SC和WG提升约20%，棉株维管束褐变明显减轻。
2.7. ANTs的生物安全性
ANTs对棉花发芽无抑制，蚯蚓14天存活率100%。宏基因组分析显示ANTs处理土壤的微生物多样性高于SC组，月桂酸可能通过调节氮循环功能基因增强菌群稳定性。
该研究首创的“载体嵌套”层级系统成功耦合太阳能化与按需释药，通过光热触发相变实现杀菌剂时空精准递送。ANTs在降低农药用量30%的同时，提升防治效果20%，并显著减少环境风险。其设计理念为农业绿色防控提供了新材料范式，未来可通过开发可降解载体、拓展作物-病原体系，推动光热响应农药平台的田间应用。
