农药是保障全球粮食安全的重要生产资料，但传统农药普遍存在利用率低、环境残留高以及非靶标生物风险等问题。近年来，纳米技术因能够提高农药的生物活性、叶面铺展能力和组织穿透能力而受到广泛关注。然而，目前绝大多数纳米农药均依赖纳米载体或表面活性剂实现纳米化，这些外源组分不仅参与农药递送过程，还会与植物、害虫及环境发生相互作用，从而掩盖纳米尺寸本身对农药生物行为的真实影响，使得“尺寸效应”难以被准确评估。
甲氨基阿维菌素苯甲酸盐（EB）是全球应用广泛的高效广谱杀虫剂，但其水溶性较差、易被土壤吸附，对根结线虫等土传害虫防控效果有限。尽管已有多种EB纳米制剂被开发出来，但大多依赖载体材料或表面活性剂，因此无法区分活性提升究竟来源于纳米化还是辅助材料。如何构建一种不依赖载体和表面活性剂的纳米农药体系，从而揭示纳米化对农药生物活性、植物利用率及生物安全性的本征影响，成为纳米农药领域亟待解决的重要科学问题。
近日，华南农业大学徐汉虹教授、曾令达副教授团队在《Advanced Science》发表研究成果，提出了一种基于乙酸解聚的纳米农药制备策略。研究团队利用乙酸破坏EB分子间的氢键网络，在无需纳米载体和表面活性剂的条件下，成功制备出平均粒径约7 nm的EB纳米农药（HOAc-EB）。研究发现，纯纳米化显著提高了EB对豆大蓟马和南方根结线虫的杀灭活性，增强了叶片和根系穿透能力，降低了土壤吸附，同时未增加对作物、斑马鱼、蚯蚓和小鼠等非靶标生物的毒性。该研究首次较为系统地阐明了农药纳米化本身对生物相互作用的影响，为纳米农药的理性设计和产业化应用提供了新的理论依据。
制备方案：向难溶的甲维盐（EB）水悬浮液中加入乙酸（HOAc），通过简单的物理混合，即可获得澄清透明且具有丁达尔效应的溶液，标志着纳米级分散体的形成。整个制备过程无需复杂的纳米载体合成，无需表面活性剂辅助，也无需高能耗的研磨设备。靶标生物：豆大蓟马（Megalurothrips usitatus）、南方根结线虫（Meloidogyne enterolobii）
作物模型：豇豆（叶面喷施）、辣椒（根部灌根）
表征手段：DLS、TEM、Cryo-SEM、¹H NMR、FT-IR、分子动力学（MD）模拟
性能测试：生物活性、叶面/根部渗透、土壤吸附-解吸、田间防效、植物药害、非靶标毒性（斑马鱼、蚯蚓、小鼠）
表征分析
1.形貌与粒径表征
光学特征：HOAc-EB 呈透明胶体状，具有明显丁达尔效应，而纯 EB 悬浮液浑浊粒径分布：DLS 测定平均粒径为7nm，zeta 电位从纯 EB 的 53.9mV 降至 23.2mV电镜验证：TEM 显示准球形颗粒直径约 7.4nm，cryo-SEM 显示颗粒尺寸为 10-20nm（含金镀层厚度约 8nm），与 DLS 结果高度一致2. 解聚机制解析
¹H NMR 和 FTIR 证明：HOAc-EB 与纯 EB 的特征峰位置和形状完全一致，仅在 3500cm⁻¹ 处出现氢键相关峰的变化，说明无化学反应发生分子动力学模拟显示：纯水中 EB 分子通过阿维菌素阳离子（ema）与苯甲酸根（ben）之间的氢键形成致密聚集体，乙酸加入后，会与 ema 形成瞬时氢键，同时破坏 ema-ben 之间的氢键，导致聚集体解聚，HOAc-EB 体系势能更低，热力学稳定性更好。对照实验验证，相同 pH 下 HCl、H₃PO₄无法实现纳米化，而其他短链烷基酸效果与乙酸相当，证明羧基基团是解聚的关键，而非单纯酸度。图. HOAc-EB 纳米农药的形成。 (a) HOAc-EB（10 mm EB 与 200 mm HOAc，pH = 3）和 EB (10 mm) 的照片。 (b) HOAc-EB 的 DLS 数据。 (c) HOAc-EB 和 EB 的 Zeta 电位。 HOAc-EB 的 (d) TEM 和 (e) 冷冻 SEM 图像。 两侧金层的总厚度约为8 nm（两侧），具体取决于喷金时间。 (f) 在 pH = 3 下使用 HOAc、盐酸和磷酸的 EB 照片。(g) 在不同的 NaOAc/HOAc 比率（总浓度为 200 mm）下分散 EB (10 mm m) 所需的照片、pH 和时间。图. HOAc 对 EB 纳米尺寸的影响。 (a) 冷冻干燥的 EB 和 HOAc-EB 在 d6 -DMSO 中的 1 H NMR 谱。 用 * 标记的信号对应于 1 H NMR 谱中 HOAc 的甲基质子。 (b) 冷冻干燥的 EB 和 HOAc-EB 的 FT-IR 光谱。 (c) EB 系统和 HOAc-EB 系统中 EB 分散的代表性 MD 快照。 浅蓝色空间填充模型指的是甲维盐阳离子。 深蓝色空间填充模型指的是苯甲酸抗衡离子。 紫色空间填充模型指的是 HOAc 分子。 (d) MD 模拟中 EB 系统和 HOAc-EB 系统势能的变化。 (e) EB 的分子结构示意图，突出显示了潜在的氢键位点。 MD 模拟中 (f) EB 系统和 (g) HOAc-EB 系统中各组分之间氢键数的变化。 Ema是指甲维盐阳离子，Ben是指苯甲酸抗衡离子。农药在土壤中的强吸附是其根部吸收和发挥药效的主要障碍，研究结果对比了HOAc-EB和传统EB的土壤吸附行为。
吸附速率：在250 mg/L浓度下，EB在24小时内被土壤完全吸附，而HOAc-EB的吸附率降至10%以下。吸附动力学：HOAc-EB比EB更早进入快速吸附阶段，表明其初始吸附速率较慢。这一改变归因于纳米化带来的“开尔文效应（Kelvin effect）”，即高度分散的纳米粒子具有更高的水溶性和流动性，使其更不易被土壤固定。
叶面行为：HOAc-EB在豇豆叶片上的接触角从87.8°（EB）显著降低至66.3°，表面张力下降，表明其在叶面的铺展能力增强。豇豆叶片穿透：局部施用后，HOAc-EB在叶片内的峰值累积量达到1.29 mg/g，是EB（0.21 mg/g）的5.1倍。辣椒根部穿透：根部浸泡后，HOAc-EB在根内的峰值累积量达到1.09 mg/g，是EB（0.20 mg/g）的4.4倍。传导特性：无论是从叶到根的向基传导，还是从根到叶的向顶传导，两者均未在非施用部位检测到有效成分。HOAc-EB显著增强了甲维盐的组织渗透（penetration）和透叶传导（translaminar）能力，使其更容易进入叶片和根部组织，但并未赋予其真正的系统内吸传导（systemic transport）能力。图4 HOAc-EB纳米农药的植物利用率。(a) HOAc-EB、EB和水在豇豆叶片上的接触角。 (b) HOAc-EB、EB和水的表面张力。 (c) 不同有效成分（A.I.）浓度下HOAc-EB和EB在土壤中的吸附率。 (d) HOAc-EB和EB在土壤中吸附率随时间的变化（有效成分浓度为 150 mg/L）。 (e) 有效成分渗入豇豆叶片随时间的变化。 (f) 有效成分渗入辣椒根部随时间的变化。 (g) 叶面施药60分钟后不同豇豆组织中的有效成分含量。 (h) 根部浸洗（浸泡）60分钟后不同辣椒组织中的有效成分含量。 差异显著性采用双侧非配对 t 检验进行分析。数据表示为平均值 ± 标准差（SD）。n = 3 次独立实验。作物安全性：在高达1000 mg/L的浓度下，连续14天对豇豆叶片喷施或单次对辣椒根部灌根，均未观察到药害症状，叶绿素含量、鲜重、根活力等生理指标与对照组相比无显著差异。斑马鱼：24小时的急性毒性（LC₅₀）与EB组无显著差异。蚯蚓：接触5天后的毒性在HOAc-EB和EB之间相当。小鼠：在100 mg/kg剂量下，HOAc-EB组小鼠的存活时间（45.0小时）甚至显著长于EB组（23.3小时）。图. HOAc-EB 纳米农药的生物活性。 用于评估 HOAc-EB 和 EB 对抗 (a) Megaluthrips usitatus 和 (b) Meloidogyne Enterolobii 活性的生物测定装置。 HOAc-EB 和 EB 对抗 (c) Megaluthrips usitatus 和 (d) Meloidogyne Enterolobii 的剂量-死亡率关系。 使用双尾未配对 t 检验分析差异。 数据代表平均值±标准差。 n = 3 个独立实验。图. HOAc-EB 纳米农药对非目标生物体的生物安全性评估。 (a) 喷洒 HOAc-EB、EB 或水的豇豆植物叶子中叶绿素含量的时间变化。 用 HOAc-EB、EB 或水喷洒 14 天的豇豆植物的 (b) 鲜重和 (c) 叶面积。 每天上午 9:00 连续进行组 (a-c) 的治疗。 14 天后用 HOAc-EB、EB 或水浸根的辣椒植物的 (d) 鲜重、(e) 根长和 (f) 根脱氢酶活性。 第一天对面板（d-f）进行处理。 (g) HOAc-EB 和 EB 在 24 小时对斑马鱼的剂量-死亡率关系。 (h) HOAc-EB 和 EB 在 5 d 时对蚯蚓的剂量-死亡率关系。 (i)用不同剂量的HOAc-EB或EB处理的小鼠的存活时间。 使用单向方差分析和 Tukey 事后检验分析 (b–f) 的差异，不同小写字母表示差异显着（p < 0.05）。 使用双尾未配对 t 检验分析 (g–i) 的差异。 数据代表平均值±标准差。 n = 3 个独立实验。 ns：p > 0.05，*：p < 0.05，**：p < 0.01，** *：p < 0.001。方法创新：开发了无载体无表面活性剂的乙酸解聚策略，首次实现了 EB 的纯纳米化，为纳米农药尺寸效应研究提供了理想模型机制阐明：系统证明了纳米化本身可显著提升农药的生物活性、植物穿透性和土壤移动性，且不会增加非靶标毒性产业化潜力：制备工艺简单（一步混合）、成本极低（乙酸成本仅占原药成本的～0.5%）、有效成分含量高达 30%（远高于市售制剂的 5%）、稳定性好且与其他农药兼容，易于工业化放大。
引用信息：
Wei, J.; Feng, J.; Zhu, H.; Lin, K.; Liu, C.; Li, L.; Xiao, Z.; Huang, D.; Liu, R.; Pan, H. A Disaggregation Strategy for Nanopesticide Fabrication: Investigating the Impact of Nanosizing on Pesticide Biointeractions. Advanced Science 2026.
DOI（在线访问）：
https://doi.org/10.1002/advs.75914
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撰稿：王伟栋（仲恺农业工程学院，2025级材料与化工研究生）
审核：左继浩（仲恺农业工程学院，化工与材料学院专任教师）
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