摘要：节肢动物是病原体和寄生虫常见的载体，其可能在不断增加的世界人口和动物中引起流行病发生。其中，蚊子作为最致命的昆虫之一，传播许多病毒和寄生虫，例如丝虫病、寨卡病毒热、疟疾、基孔肯雅热、登革热和黄热病等。此外，即使这些疾病不会传播，蚊子叮咬后也会带来肿胀和发红的皮

节肢动物是病原体和寄生虫常见的载体，其可能在不断增加的世界人口和动物中引起流行病发生。其中，蚊子作为最致命的昆虫之一，传播许多病毒和寄生虫，例如丝虫病、寨卡病毒热、疟疾、基孔肯雅热、登革热和黄热病等。此外，即使这些疾病不会传播，蚊子叮咬后也会带来肿胀和发红的皮肤瘙痒。据报道，蚊子每年可以造成健康问题、社会混乱、经济损失和数百万人死亡。家蝇，一种分布广泛的公共卫生昆虫，体内携带多种病原微生物，可在人类和动物中传播60多种肠道疾病，包括沙门氏菌等细菌感染、蛔虫等蠕虫和立克次体。蟑螂，一种全球范围内影响严重的家庭和公共卫生昆虫，不仅可以在敏感人群中引起过敏反应，也是许多人类病原微生物和寄生虫的机械载体。

在全球范围内，公共卫生昆虫尤其是病媒传播疾病对人类和动物的威胁每年都在增加。由于疫苗和药物效率低下，在控制病媒传播疾病方面存在许多困难。因此，杀虫剂被认为是通过控制病媒种群来减少疾病传播给人类的最重要有效工具。过度使用化学杀虫剂（如有机磷和拟除虫菊酯类）来控制公共卫生昆虫已经导致了严重的问题，如对非目标生物的影响、害虫抗性以及陆地和水生环境的污染。病媒传播疾病和环境污染的威胁日益严重，这促使人们寻找新的技术。

纳米技术的蓬勃发展为传统农药剂型出现的问题提供了新方案，为纳米卫生杀虫剂的发展提供了新契机。与传统施用的杀虫剂相比，纳米技术衍生的杀虫剂往往具有更高的效率。纳米杀虫剂在外部环境的响应刺激下表现出优异的杀虫特性使其成为控制公共卫生昆虫的有效和安全方法。王东等综述了纳米农药在有害生物防治中的施药方法、作用方式及应用优势。本文从金属纳米颗粒、非金属纳米颗粒、纳米乳和载体型纳米杀虫剂等4个方面综述了最新纳米杀虫剂对公共卫生昆虫（蚊子、家蝇和蟑螂）的控制，旨在为病媒传播疾病和环境污染等问题提供新的策略和研究方向。

1 纳米卫生杀虫剂研究进展

1.1 金属纳米颗粒

金属纳米颗粒除通过常规方法制备（物理法或化学法），还可以从生物活性物质如植物和植物提取物以及动物、微生物和酶中制备。大多数研究集中于金、银、锌、氧化铜、氧化锌、氧化钛等纳米颗粒应用于卫生害虫的控制。Mishra等综述了使用植物提取物和无脊椎动物介导的纳米颗粒对病媒控制作用，指出植物提取物或植物代谢物的浓度以及与合成有关的底物（金属离子）的浓度是影响纳米颗粒形状、大小和稳定性的2个最重要的因素。而Benelli等认为采用不同的植物作为还原剂和稳定剂是导致金属纳米颗粒具有不同大小、形状和对蚊媒毒性的关键因素。Onen等总结了各种绿色合成的植物基金属纳米颗粒对蚊子的杀卵、杀幼虫、杀蛹和杀成虫的活性。Li等综述了由自然资源合成的绿色金属纳米粒子对传播登革热、疟疾和其他疾病的各种媒介蚊子表现了杀幼虫和杀蛹活性（见图1），且纳米颗粒的大小、形状和电荷控制了其药效。

1.2非金属纳米颗粒

纳米材料的迅猛发展，特别是制备不同尺寸和形状的高度有序纳米颗粒，为防治卫生害虫提供了可能。Shaw等通过热降解6种广泛使用的塑料制备了一系列纳米碳，其中来自于低密度聚乙烯（聚苯乙烯）和高密度聚乙烯（聚对苯二甲酸乙二醇酯）的纳米碳对3龄库蚊幼虫和4龄幼虫以及成虫都具有显著的消杀效果，且来自于聚氯乙烯和聚苯乙烯的纳米碳具有显著的杀蛹活性。同时，与对照相比，6种纳米碳处理液对幼虫生长停滞、幼虫化蛹和蛹化成虫延迟均有显著作用。组织学观察结果表明，纳米碳对幼虫的外部和内部细胞完整性可以造成轻度至重度损害。对于非靶标安全性评价，纳米碳对洋葱根尖细胞没有明显的损伤特性，对孔雀鱼也没有影响：同样，Saxena等制备的荧光水溶性碳纳米颗粒在高浓度下可以阻断蚊子从幼虫到成虫的生长。同时，食用高浓度碳纳米颗粒的幼虫不能存活，且斑马鱼食用这些死亡幼虫后没有不良影响。

Barik等测试了3种类型的纳米二氧化硅（亲脂性、亲水性和疏水性）对蚊子水生阶段的控制效果，研究发现疏水性纳米二氧化硅(112.5mg/L)对测试的蚊子物种有效。对于幼虫，疏水性纳米二氧化硅的杀虫效果分别力斯氏按蚊>埃及伊蚊>致倦库蚊；对于蛹，杀蛹效果依次为斯氏按蚊>致倦库蚊>埃及伊蚊。同时，疏水性二氧化硅可以用作产卵威慑剂以及从幼虫到蛹的生长抑制剂。Neethirajan等认为表面带电的改性疏水性纳米二氧化硅通过物理吸附被吸收到昆虫的角质层脂质中，导致昆虫干燥和死亡。

1.3纳米乳

纳米乳由水相、油相和乳化剂3部分组成，乳化剂的添加是产生小尺寸液滴的关键因素。由于较小的液滴尺寸，纳米乳通常具有良好的聚集和乳化稳定性、大的比表面积等特性。同时，其可以增加不溶性活性成分的溶解度，提高其生物利用度，并发挥靶向和缓释的作用。目前，常用的纳米乳制备方法包括低能量和高能量2种方法，高能量方法如高压均质化和超声处理消耗大量能量来制备小液滴，而低能量方法利用特定的系统制造小液滴而不消耗显著的能量。纳米乳为高效、安全、环保地使用卫生杀虫剂提供了一种有效的途径。

1.3.1 精油纳米乳

精油是一类天然植物次生代谢物，成本低廉，具有高的杀虫活性和不同的毒性作用机制，被认为是一种安全环保的控制卫生害虫的活性成分。Mishra等按照响应面建模方法优化了印楝油／表面活性剂／尿素的比例和微流化参数，制备了印楝油一尿素纳米乳。纳米乳平均粒径为19.3 nm，对三带喙库蚊和埃及伊蚊具有优异的杀卵和杀幼虫活性。非靶标安全性试验表明，纳米乳对有益菌株细胞（水稻植物根茎中分离）无毒。此外，不同浓度的印楝油一尿素纳米乳对水稻种子发芽无影响，发芽率可以达到100%；对水稻植株的生长也无不良影响。水稻生理生化研究表明，通过与对照相比纳米乳处理的水稻根和芽脂质过氧化活性差异不显著。印楝油一尿素纳米乳的制备既可以有效控制蚊媒，又可以为土壤提供营养，是一种绿色环保的方案。

Mohafrash等按照薄荷精油和吐温-80体积比为1:1制备了粒径为97.8 nm的薄荷精油纳米乳（见图3）。

1.3.2常规农药纳米乳

通过优化有机相和水相的比例，Mishra等制备了平均粒径为12.4 nm的氯菊酯纳米乳，对三带喙库蚊和埃及伊蚊的幼虫（蛹）都具有良好的生物活性，LC50分别为0.038(0.049)、0.047(0.063) mg/L。组织病理学研究发现，经氯菊酯纳米乳处理后幼虫的上皮损伤、围食膜脱落和中肠内容物丢失，但氯菊酯原药处理的幼虫组织畸变不明显。相同的，经氯菊酯纳米乳处理后蛹的上皮和围食表面受损，前丝丢失。生理生化研究发现，与对照和原药相比，氯菊酯纳米乳的处理可以减少幼虫和蛹中总蛋白含量、乙酰胆碱酯酶(AChE)和谷胱甘肽-S-转移酶(GST)活性。此外，氯菊酯纳米乳对新月藻、鹰嘴豆和斑马鱼3种非靶标生物安全。

影响纳米乳稳定的因素有乳化剂的种类、用量以及不同乳化工艺等。Feng等1431利用低能量方法（相转化法）从乳化剂的种类、用量和乳化过程3个方面优化纳米乳配方，得到5%吡丙醚纳米乳[聚氧乙烯蓖麻油醚(6%，EL-20)，烃类溶剂(5%，S-100)]。家蝇生物活性测试表明，吡丙醚纳米乳具有较高的化蛹抑制率和100%羽化抑制率。此外，吡丙醚纳米乳对蚯蚓的急性毒性较低(LC50在7、14 d分别为1450.63、804.19 mg/kg)，对人正常肝细胞低毒，具有较低的细胞凋亡率（见图4）。

1.4载体型纳米杀虫剂

1.4.1 纳米凝胶

由于其柔韧性和黏度，纳米凝胶在农业领域增强了抗雨水冲刷性和农药的持留量，对于卫生领域的局部使用具有借鉴意义。Moemenbellah- Fard等通过将2种精油纳米乳(Elettaria cardamomum和Zaiaria multiflora)与羧甲基纤维素分别搅拌转化为纳米凝胶。活性评估试验表明，Z．multiflora纳米凝胶保护时间巾位值为600 min，优于合成驱避剂避蚊胺，而E．cardamomum纳米凝胶保护时间巾位值为(63+15) min，保护效果低于避蚊胺(242+12) min。

此外，在服装面料中加入驱虫剂，使其具有驱蚊或防蚊效果，是提供持久保护免受蚊虫叮咬的策略之一。Kala等以丙烯酸酯为增稠剂和织物黏合剂，以柠檬草精油为活性成分，制备了浸渍在织物上的壳聚糖纳米凝胶。纳米凝胶水合粒径为90 nm。持久且耐洗涤的驱蚊效果证明，15次洗涤后使用丙烯酸酯的纳米凝胶对蚊子的驱避效果为75%，而没有使用丙烯酸酯的纳米囊仅实现51%的驱避效果。同时，对瑞士白化小鼠重复施用纳米凝胶36 d未观察到临床体征或体质量变化且小鼠皮肤无水肿红斑反应。

1.4.2纳米微囊

纳米微囊由于小尺寸效应和大比表面积，在提高活性物质沉积与展布、增强生物活性方面具有明显的优势。Hammed等利用PEG4000和壳聚糖制备金龟子绿僵菌纳米微囊，粒径测试结果表明，金龟子绿僵菌、壳聚糖和PEG4000纳米囊的粒径分别为610、217、188 nm。金龟子绿僵菌和纳米微囊对家蝇幼虫的乙酰胆碱酯酶均有抑制作用，当用PEG4000纳米微囊(500 mg/L)、金龟子绿僵菌(50 000 mg/L)和壳聚糖纳米微囊(500 mg/L)处理时，抑制率分别达到53.2%，36.3%和18.2%。

Kala等制备了雪松精油一果胶纳米微囊(40-80 nm)，用于浸渍迷你棉茶袋，用作处理蚊子繁殖地方的即用型制剂。使用初期的蚊幼死亡率为70%，2周死亡率为90%，4周死亡率达到了98%。纳米微囊浸渍袋既可以减少直接接触农药暴露的风险又具有使用方便和持效期长的特点。

1.4.3 纳米纤维

利用能够提供空间保护的高挥发性驱避剂成分可提供有效和长期的防蚊保护：Fulton等1491以加T后的聚（对苯二甲酸乙二醇酯）材料通过静电纺丝技术制备负载避蚊胺和羟哌酯的单层纤维，其100%趋避活性持续超过1周，80%趋避活性超过3周（见图5）。

相似地，Thum、Ryan以尼龙-6/6为材料分别将避蚊胺或羟哌酯通过静电纺丝技术制备单层的纳米纤维，2者均可以延长驱避剂的持效期。Munoz等采用同轴静电纺丝技术制备负载生物趋避剂孟二醇的乙基纤维素纳米纤维垫：研究表明，对比单纤维垫，核壳结构的纳米纤维垫具有更长的趋避活性。Iliou等以高挥发性的香茅油作为活性物质，以低成本、无毒和可生物降解的聚合物醋酸纤维(CA)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)力材料通过静电纺丝技术，制备单层和3层的微纳米纤维：释放试验表明单层和3层的微／纳米纤维可以持续释放香茅油至少4周。室内生物测定结果表明：暴露1周后样品对白纹伊蚊的驱避效果为44%-77%，其中单层CA和PVP纤维提供了最高的防蚊保护：4周时所有样品的驱避活性为65%-77%，3层系统表现出增加的趋避性，而单层CA和PVP的趋避性略有下降。3层系统允许香茅油从中间层到外层的缓慢扩散，使得逐层系统在更长的时间内更有效：值得注意的是，即使在8周后，所有样品都表现出可测量的趋避性，尽管与前4周测量的趋避性相比，其趋避活性降低，在23%和45%之间变化。作为对照，用香茅油(5%质量分数)浸渍的滤纸的驱避活性，在浸渍后1 h内为74%，而3d后再次测量时，其完全不具有趋避性。微／纳纤维作为高挥发性驱避剂的载体用于有效和持续地保护免受蚊子叮咬具有强大的应用潜力。

1.4.4纳米脂质体

1.4.5其他

纳米尺度的金属有机骨架由于比表面积大、化学组成多样性和结构丰富性成为负载活性成分的潜在平台。高效氯氟氰菊酯(lambda-cyhalothrin，LC)被负载于纳米UiO-66(LC@UiO-66)中，具有超高的载药量(87.71%)和良好的缓释性能（见图6）。

聚合物是一种多功能材料，在医学和制药领域具有潜在的应周。不同的多糖（如壳聚糖、海藻酸钠、淀粉）和聚酯（如聚-ε-己内酯、聚乙二醇）已被考虑用于纳米卫生杀虫剂的制备。Yeguerman等采用熔融分散法制备了负载精油(peppermint和palmarosa)的聚乙二醇6000聚合物纳米颗粒，可以提高对蟑螂的致死性，同时增强精油对蟑螂的驱避作用和行为效应，并对蟑螂的营养指标产生负面影响。

2 纳米农药应用优势

2.1 改善农药物理性能

纳米农药通过其独特的物理性能，可以显著改善传统卫生农药的多项物理特性。首先，纳米技术能湿著增加农药的分散性和稳定性，使得农药在水或其他介质中分散更加均匀，提高农药的生物利用度。其次，纳米农药制备过程中，通过减小农药颗粒的尺寸至纳米级别，可以大幅提高其比表面积，从而增强农药的吸附能力和渗透性，使农药更有效地附着于害虫表面，提高防治效果。

2.2控制农药释放

纳米农药可以构建长效缓释体系，使农药释放特性与有害生物防控剂量需求相匹配，提高农药利用率，减少使用频率。此外，还可以构建温度、光照等环境响应型载药体系，延长持效期。

2.3提高安全性

纳米农药可以通过控制释放和提高靶标特异性，减少对非靶标生物的影响，提高对非靶标生物的安全性。

3 结论与展望

蚊子、家蝇和蟑螂是分布最广的、最容易感染寄生虫病菌的携带者。纳米卫生杀虫剂，如金属纳米颗粒、非金属纳米颗粒、纳米乳和载体型纳米杀虫剂是控制蚊子、家蝇和蟑螂的有效工具之一。这些纳米杀虫剂改善了活性成分的物理特性（如水溶性差、容易光解等），提高了杀虫效果。目前，应用于卫生消杀的纳米农药主要集中在实验室制备和性能研究，在非常可控的条件下进行生物活性和安全性测定。卫生害虫的实际活动空间及环境较为复杂，未来需要在更多实际应用场景中验证所制备纳米杀虫剂的有效性和安全性。虽然能够查询到许多关于纳米农药的专利，但登记用于现场防治的纳米农药种类非常少，实现推广应用还需要加强以下方面的研究。1）优化工艺提高产品的技术就绪度。目前的制备工艺大多没有进行巾试甚至更大规模的验证，未来需面向实际产业需求，进一步优化有开发前景的产品工艺，提高产品的技术就绪度。2）深入开展纳米杀虫剂的风险评估。卫生杀虫剂的使用特点决定了其与人体进行接触的几率大、风险高，因此未来需深入评估其人类健康风险，尤其是长期的致癌致畸等风险；除此之外，纳米杀虫剂比如金属纳米颗粒在生态系统中的潜在风险需要深入系统研究。3）完善纳米杀虫剂的检测技术和评价方法。目前，我国尚未出台系统完善且操作性很强的评估方法。4）明确纳米杀虫剂的尺度效应和作用机制。小尺度效应带来的靶向性和精准性是纳米农药最主要的特点，是否存在最适宜的尺度？是否尺度越小，效果越好？纳米载体是否出存在协同的杀虫活性？纳米尺度是延缓还是促进卫生害虫抗药性的发生？上述问题值得深入的研究从而更好地指导纳米卫生杀虫剂的研发，为保障人民生命健康提供有力的工具。目前，制备纳米卫生杀虫剂大多需要使用专用设备且耗能较大，成本可能略有增加，限制了其在规模较小或资源有限企业生产中的应用。尽管存在一定的局限性，但随着纳米制备技术的进步和化工装备的换代升级，性能优势的纳米卫生杀虫剂未来将会在公共卫生领域发挥重要的作用，应用前景十分广阔。

作者：陈慧萍，杨志飞，上官文杰，尹青，黄啟良，曹立冬

（1．中国农业科学院植物保护研究所，植物病虫害综合治理全国重点实验室;2．天津永阔科技发展有限公司)

来源：中国农药工业协会