团队开发出一种漆酶响应型木质素基纳米递送系统（Pyr@CS/LNPs），以水基无有害溶剂、负载量46.66%、紫外稳定性提高2.65倍、叶片滞留性提升3.15倍、对草莓灰霉病高效防治且蚯蚓毒性降低3.04倍等优势，为绿色精准农业提供了生态友好的新策略。
华南农业大学张志祥教授团队通过自组装和壳聚糖静电包覆，构建了漆酶响应型吡唑醚菌酯负载木质素纳米颗粒（Pyr@CS/LNPs），形成一种无有害溶剂、载药量达46.66%的水基制剂。相比市售悬浮剂，该纳米系统紫外光稳定性提升2.65倍（半衰期7.949 h），并能在灰葡萄孢菌漆酶刺激下实现靶向快速释放；在草莓叶片上滞留性提高3.15倍，兼具双向转运特性，显著增强了对草莓灰霉病的防治效果，同时使蚯蚓急性毒性降低3.04倍，且对草莓生长无不良影响，为绿色精准农业提供了一种生态友好的高效递送策略。相关成果以“Laccase-Responsive Biobased Nanocarriers from Lignin/Chitosan for Enhanced Foliar Adhesion and Targeted Pesticide Delivery” 为题发表在《ACS Sustainable Chem. Eng.》上。
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背景介绍
现代农业中，农药的低效使用引发了一系列环境问题：传统制剂易因漂移、径流、光解等流失，利用率不足 30%；且多含有机溶剂、表面活性剂等有毒成分，对非靶标生物和生态系统造成不可逆损伤。
纳米技术为农药制剂升级提供了新路径，各类纳米载体被用于农药包封与控释，但人工合成纳米材料存在生物降解性差、制备复杂、成本高、生物毒性等固有缺陷。而木质素（自然界第二大可再生生物质资源，兼具紫外屏蔽、两亲性）和壳聚糖（自然界唯一阳离子多糖，具有生物黏附、抗菌、可降解特性）等天然高分子，凭借优异的生物相容性、环境友好性，成为农药载体的理想选择。
草莓作为全球重要经济作物，易受灰葡萄孢菌（B. cinerea）侵染引发灰霉病，该病原菌侵染时会分泌大量漆酶降解木质素，这一生物学特性为设计酶响应型靶向农药递送系统提供了重要靶点。
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文章摘要
为解决传统农药制剂的痛点，团队通过自组装法制备吡唑醚菌酯负载木质素纳米颗粒（Pyr@LNPs），再经壳聚糖（CS）静电包覆得到漆酶响应型纳米递送系统（Pyr@CS/LNPs）。该水基制剂无有害溶剂，农药负载量达 46.66%；与市售吡唑醚菌酯悬浮剂（Pyr SC）相比，其紫外光稳定性提升 2.65 倍（半衰期延长至 7.949 h），在灰葡萄孢菌漆酶刺激下可实现农药快速靶向释放。
该纳米系统在草莓叶片上的滞留性是市售制剂的 3.15 倍，兼具双向转运特性；对草莓灰霉病的防治效果显著提升，且对蚯蚓的急性毒性降低 3.04 倍，对草莓生长无不良影响。本研究构建的生态友好型纳米平台，为精准农业化学品递送提供了新策略，助力绿色农业技术发展。
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文章内容
图1. 木质素纳米颗粒（LNPs）的制备过程与形成机制
图2. Pyr@CS/LNPs 的制备示意图
图 3. LNPs、CS/LNPs、Pyr@CS/LNPs 的多维度表征图 4. LNPs、CS/LNPs、Pyr@CS/LNPs 的 XPS 分析图9. CS/LNPs 在草莓植株中的摄取与转运（共聚焦荧光成像）04
总结展望
本研究成功构建了基于木质素和壳聚糖的漆酶响应型农药纳米递送系统 Pyr@CS/LNPs，该系统兼具高负载量、优异光稳定性、酶触发靶向释放、高叶片滞留性、植株双向转运、高杀菌活性、低生物毒性等多重优势，有效解决了传统农药制剂的核心痛点，为农药精准递送提供了全新的绿色方案。
该研究的创新点在于：① 利用天然可再生生物质为原料，制备过程绿色、简单，降低了环境负担；② 基于病原菌的生物学特性设计酶响应型控释系统，实现农药的靶向释放，提升利用效率；③ 壳聚糖的包覆不仅增强了载体的黏附性和稳定性，还降低了农药对非靶标生物的毒性，实现了 “高效防控 + 生态安全” 的双重目标。
同时，研究也指出了后续亟待解决的问题：① 需进一步评估该纳米系统的规模化生产可行性，优化工艺以降低成本；② 开展长期环境风险评估，探究其对土壤微生物、非靶标生物的长期影响及环境持久性；③ 验证其在田间复杂环境（pH 波动、降雨、紫外联合胁迫）下的性能稳定性。
未来，基于天然生物质的智能农药递送系统有望成为绿色农业的核心技术之一，通过结合不同病原菌的生理特性设计特异性响应型载体，可实现多种农药的精准、可控递送，为农业可持续发展和生态环境保护提供重要技术支撑。
Jun Liu, Yongqing Wang, Jinzhe Chang, el at. Laccase-Responsive Biobased Nanocarriers from Lignin/Chitosan for Enhanced Foliar Adhesion and Targeted Pesticide Delivery,
ACS Sustainable Chem. Eng. 2025, 13, 18188−18201.https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.5c07904
内容信息
封面：文章插图
来源：ACS Sustainable Chem. Eng.
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