ACS Appl. Bio Mater.:基于MXene（Ti3C2）的農藥緩釋增強害蟲防治系統
一、文章概述
一種基于多功能納米材料的農藥輸送系統為農藥的有效利用提供了一個強有力的策略。作者在這里給我們介紹了一種二維MXene(ti3C2)納米材料在農藥輸送和植物保護中的應用。選擇選擇阿維菌素(AV)，一種疏水、不穩定的殺蟲劑作為模型殺蟲劑。在文中作者的研究中，AV@ti3C2是通過AV在Ti3C2上的快速吸附而形成的，最大吸附能力為81.44%。與疏水AV相比，AV@Ti3C2的水溶性顯著提高，有利于保證農藥的生物活性。AV@Ti3c2納米材料表現出pH響應的緩釋放行為，克服了傳統AV配方的爆發釋放。此外，AV@Ti3C2在紫外線照射下具有良好的光穩定性，延長了AV的持續時間。因此，根據生物活性測定，AV@Ti3C2具有維持和增強的抗害蟲活性。AV@Ti3C2的生物安全性令人滿意，對玉米的萌發和生長無負面影響。目前的研究為害蟲防治提供了一個潛在的候選材料，AV@Ti3C2也拓寬了2DMXene材料在植物保護和可持續農業中的應用。
二、圖文導讀
圖1.Ti3c2的合成及其在房室輸送和害蟲防治中的應用示意圖。
通過快速吸附有效地加載在ti3C2上，形成均勻穩定的AV@ti3C2納米配方。與AV的快速損失不同，AV@ti3c2表現出ph反應釋放行為。此外，AV@Ti3C2在紫外光下的穩定性顯著提高，進一步保證了其長期活性。因此，AV@Ti3C2在噴灑后14天表現出增強的抗蟲活性。
圖2.MXene的結構掃描圖。
上圖中，(a)Ti3AlC2，(b)大塊Ti3C2的電鏡圖像。(c)ti3c2納米片的透射電鏡圖像。(d)Ti3C2納米片的Zeta電位。在HF蝕刻之前，Ti3AlC2呈現出致密的堆疊層。從Ti3AlC2中去除Al層后，Ti3C2體的結構變得蓬松，這類似于一個打開的手風琴。在強超聲處理下，將手風琴樣結構剝離成二維MXene相Ti3C2納米片。
圖3.Ti3C2和Ti3AlC2的結構表征圖。
上圖中，(a)ti3C2和ti3AlC2的XRD光譜。(b)ti3c2的XPS測量光譜。高分辨率XPS光譜(c)ti2p.(d)C1s.(e)O1s.(f)F1s.
圖4.AV、Ti3C2材料性能結構表征圖。
如圖4所示，AV@Ti3C2的zeta電勢值約為−23.1mV。表面負電荷和靜電斥力也有助于農藥負載MXene的穩定性。在圖4a中，我們可以看到在245nm處，AV@ti3C2中出現了一個強峰，進一步證明了AV已經成功地加載在ti3C2納米載體上。FTIR光譜如圖4b所示。4c中，將AV加載到Ti3C2上后，在AV@Ti3C2中出現了AV和Ti3C2的特征峰。
圖5.pH反應釋放行為圖。
(a)游離AV和AV@Ti3C2的釋放曲線。(b)不同pH值下AV@Ti3C2的釋放曲線。(c)科斯邁耶模型。(d)通口模型。
三、全文總結
綜上所述，在本研究中，作者成功地構建了一種AV@ti3c2納米殺蟲劑的PH響應釋放和持續的害蟲防治。通過對AV在Ti3C2納米片上的快速吸附，由此形成的AV@Ti3C2具有更好的水溶性和穩定性。AV@Ti3C2的可控釋放性能和增強的抗紫外性能有助于其長期活性，從而減少農藥的用量和噴灑時間。此外AV@Ti3C2具有良好的生物安全性，對種子萌發和幼苗生長無副作用。因此，典型的MXene納米材料Ti3C2將在害蟲防治和現代農業中具有廣泛的應用。
文章鏈接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsabm.1c00607
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