具有多种表面功能的自组装生物相容性核壳纳米胶囊，用于精确输送农药

摘要：高效氯氟氰菊酯（LCT）是一种亲脂性拟除虫菊酯杀虫剂，由于其能够穿透昆虫的角质层，扰乱昆虫的进食，并最终导致昆虫死亡，因此被广泛用于农业害虫管理。近来，低毒性杀虫剂对非目标物种的毒性不断增加，引起了人们的关注。

高效氯氟氰菊酯（LCT）是一种亲脂性拟除虫菊酯杀虫剂，由于其能够穿透昆虫的角质层，扰乱昆虫的进食，并最终导致昆虫死亡，因此被广泛用于农业害虫管理。近来，低毒性杀虫剂对非目标物种的毒性不断增加，引起了人们的关注。

人类通过吸入、摄入或直接接触乳油木质素会增加健康风险，包括潜在的胰腺和肝脏毒性、神经毒性和男性生殖毒性。因此，当务之急是提高 LCT 的利用率，同时尽量减少其对非目标生物的不利影响。

具有核壳结构的纳米胶囊为应对这一挑战提供了理想的解决方案。与固态球形结构的纳米颗粒相比，核壳纳米胶囊通过界面自组装方法形成了由固相和液相组成的层状结构，这大大拓宽了纳米载体的设计空间。油核可以明显提高农药的溶解度，而聚合物外壳则有助于调节农药的释放，从而提高作物的吸收率，减少农药的副作用。

（A）通过原位金属矿化和界面自组装制造 LCT@CMC@COS-Cu 纳米胶囊的示意图（B） CMC 和 COS 分子之间氢键相互作用的示意图（C） CMC（a）和 COS（b）分子的静电位分布（D） Cu2+配位对 CMC 和 COS 分子相互作用的影响示意图（E） Cu2+与 COS 和 CMC 配位前后的结合能变化本研究介绍了一种生物兼容的多糖基纳米胶囊，该胶囊采用界面自组装方法制成，可提高杀虫剂的药效和安全性。多糖基聚合物能够通过物理或化学交联形成水凝胶纳米网。它们具有可调整的特性，包括良好的生物相容性、生物可降解性和高负载效率，因此是用作外壳材料的理想选择。实验采用金属辅助多糖自组装技术，开发了一种简便的策略来制备具有多种表面功能的生物相容性核壳纳米胶囊（LCT@COS@CMC-Cu），避免了使用任何有毒的化学修饰。利用 DFT 模拟研究了 LCT@CMC@COS-Cu 的形成机理，发现 CMC 和 COS 多糖的自组装以及 CMC@COS 聚集与 Cu2+在油水界面的强配位共同促进了稳定胶囊的形成。LCT@CMC@COS-Cu 纳米胶囊具有尺寸可调、分散均匀、封装效率高等优点，可作为良好的纳米载体用于鳞翅目害虫的靶向递送，并在碱度和纤维素酶活性的触发下智能释放农药。此外，LCT@CMC@COS-Cu 对斜纹夜蛾和甜菜夜蛾具有很高的杀虫效果和长期控制作用。特别是，纳米胶囊改善了叶片表面的润湿性和保持力，并具有良好的抗紫外线能力。此外，它还能在大豆植株内实现有效的双向运输，从而提高 LCT 的有效输送。重要的是，与具有毒性的 LCT 相比，LCT@CMC@COS-Cu 不会对植物生长造成不利影响，而且对非目标生物具有相对较好的安全性。综上所述，本研究提出了一种高效的农药输送系统。

（A） LCT@CMC@COS-Cu 纳米胶囊的制备示意图（B） LCT@CMC（a）、LCT@CMC@COS（b）和 LCT@CMC@COS-Cu（c）的扫描电镜图像，插图为样品的数码照片（C） LCT@CMC@COS-Cu 的 TEM 图像（a）、元素图谱图像（b-e）和 EDS 光谱（f）（D、E）样品的傅立叶变换红外光谱和 zeta 电位（F）观察 LCT@CMC@COS-Cu 在水中的廷德尔效应（G）LCT@CMC@COS-Cu 的荧光显微镜图像