01 文章摘要
采用一锅法（one-pot synthesis）以二价锌离子为金属节点，2-甲基咪唑为有机配体通过自组装形成一种十二面体多孔晶体结构的锌基金属-有机骨架材料，并通过物理吸附法负载棉隆。该纳米载药体系表现出良好的 pH 敏感性以及可持续释放性能，通过借助灰霉病菌产生的酸性物质促使ZIF-8晶体结构的坍塌，实现药物的精准释放。棉隆ZIF-8纳米颗粒（DZ@ZIF-8）对灰霉病的防效较棉隆微粒剂高出42.7%。此外，通过ZIF-8结构的包覆，棉隆对非靶标生物斑马鱼的毒性由高毒降到中等毒性。该研究为熏蒸剂安全、高效、绿色使用及作物生长期使用提供了理论基础。
02 文章引言
棉隆是一种土壤熏蒸剂，广泛用于高附加值作物土传病害的防控，通常在作物种植前使用。棉隆对黄瓜灰霉病菌（ Botrytis cinerea ）具有很强的杀灭活性。灰霉病菌可以寄生200多种作物，包括温带和亚热带地区的大田作物、蔬菜和经济作物，是最具经济破坏性的病原体之一。它可以通过分泌草酸来浸渍和杀死宿主，草酸会立即降低感染区域的pH值。然而，棉隆遇水产生异硫氰酸甲酯，对所有生物具有很高的杀灭效果，并不推荐在作物生长期使用。因此，开发一种精准缓控体系实现棉隆对靶防控，降低其对植物和非靶标生物的毒性，扩大土壤熏蒸剂的应用范围具有重要的意义。
03 主要结论
棉隆ZIF-8纳米颗粒制备及特征：
采用一锅法以二价锌离子为金属节点，2-甲基咪唑为有机配体通过自组装形成一种十二面体多孔晶体结构的锌基金属-有机骨架材料，并通过物理吸附法负载棉隆。所制备的棉隆ZIF-8纳米颗粒成规则的十二面体，大小均一，平均粒径为71.5 nm, 具有较高的比表面积（1229 g/m2），良好的分散性和高热稳定性（图1）。
图1 棉隆纳米缓释体系制备及表征
棉隆ZIF-8纳米颗粒缓释机理：
DZ@ZIF-8纳米晶体具有良好的pH响应功能，当处于酸性环境中时，大量质子酸攻击ZIF-8金属有机骨架上的N原子，N-Zn键遭到破坏，导致晶体结构坍塌，从而促使有效成分的释放。水中缓释结果表明，在缓释60 h后累计释放量pH = 4.8,7.2和8.5条件下分别为60.01%, 54.33%和37.30%，而棉隆微粒剂在试验5h内便达到80%以上。因此当DZ@ZIF-8遇到黄瓜灰霉病菌侵染植株释放酸性物质时，ZIF-8结构被破坏，DZ被释放，起到精准防控的效果（图2）。
图 2 纳米颗粒制缓释机理（借助灰霉病菌产生的酸性物质促使ZIF-8晶体结构坍塌，实现药物的精准释放）。
抑菌效果及对非靶标生物毒性：
菌丝生长抑制实验结果表明，DZ@ZIF-8和DZ微粒剂对灰霉病菌的EC50分别为7.9和12.4mg/L。通过纳米载药体系及精准对靶施药，DZ@ZIF-8对黄瓜灰霉病的防治效果，处理10天后的防效为74.8%，比DZ微粒剂高42.7%（图3），此外通过叶片喷雾并不会造成黄瓜药害。由于纳米载体的包封，DZ@ZIF-8对斑马鱼的的急性毒性由原药的高毒（LC50=0.354mg/L, 96 h）降为中等毒性（LC50=4.453mg/L, 96 h），表现出良好的生物相容性。
图 3 抑菌试验
论文提出了一种沸石咪唑酯骨架ZIF-8 负载土壤熏蒸剂棉隆的纳米缓释体系，实现对黄瓜灰霉病菌的精准防控。
04 原文信息
原文题目：
Site-Specific Controlled-Release Imidazolate Framework‑8 for Dazomet Smart Delivery to Improve the Effective Utilization Rate and Reduce Biotoxicity
原文作者：
任立瑞，曹坳程等
作者单位：
中国农业科学院植物保护研究所
期刊名：
Journal of Agricultural and Food Chemistry
发表时间：
2022/05
原文链接：
https://doi.org/10.1021/acs.jafc.2c00353
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