羟基肉桂酸衍生物是植物苯丙烷代谢的重要次生代谢物，可构筑作物抗生物胁迫的天然化学屏障，但溶解性与稳定性差限制了实际应用。乙基多杀菌素（Spin）是放线菌发酵来源的广谱生物杀虫剂，兼具触杀与胃毒活性，广泛用于蓟马、玉米螟等害虫防治，但其固有疏水性、光敏性与低界面亲和力制约了药效发挥。
近日，中国农业大学植物保护学院曹永松教授团队在材料科学1区TOP期刊《Chemical Engineering Journal》（IF：12.5）上发表了一项研究。该研究以三种天然羟基肉桂酸衍生物为功能配体，与生物杀虫剂乙基多杀菌素通过非共价作用共组装，构建了系列无载体纳米农药体系，实现了酶响应控释与多通路协同杀虫，为绿色纳米农药开发提供了全新思路。
研究采用溶剂置换法，将乙基多杀菌素分别与肉桂酸、咖啡酸、绿原酸三种羟基肉桂酸衍生物共组装，构建三类纳米颗粒Scin NPs、Scaf NPs、Schl NPs，通过调控药剂与酚酸摩尔比、溶液pH两个核心参数优化制备条件。结果显示，当Spin与酚酸摩尔比为4:2、溶液pH7.0时组装效果最优，三类纳米载药量分别达78.16%、75.59%、73.32%，是传统悬浮剂的6倍以上，也显著高于现有载体型纳米制剂。由此证实，无载体共组装策略可省去载体合成与复杂助剂，提升载药量，是绿色高效的农药制剂化路径。
研究通过动态光散射、透射电镜、Zeta电位测定结合紫外-红外光谱分析，系统表征纳米的形貌、电荷与组装驱动力。结果显示三类纳米均呈近球形，粒径随配体羟基数量增多依次减小（194 nm→165 nm→145 nm），多分散指数同步降低；表面正电荷均高于纯药，绿原酸组装体系电位最高达+ 32.3 mV。光谱特征峰出现红移与位移，证实静电作用与氢键是共组装的核心驱动力。该结果明确了配体羟基化程度的构效关系：羟基数量越多，分子间作用力越强，纳米结构越致密均一，胶体稳定性越好。
团队从光稳定性、界面活性、叶面滞留、耐冲刷能力四个维度，系统评价纳米的田间应用性能。结果表明，酚酸的共轭结构可发挥紫外屏蔽作用，Schl NPs的光解半衰期达纯药的2.8倍；纳米体系表面张力与叶面接触角显著降低，在玉米、番茄、水稻三类叶片上的最大持留量均高于纯药；模拟雨水冲刷后，Schl NPs在玉米叶片的保留率达49.6%，远高于纯药。综上，共组装可同时提升农药的耐光解能力与叶面润湿粘附性能，有效减少田间药剂流失，羟基化程度越高性能提升越显著。
针对鳞翅目害虫肠道富含漆酶的特点，研究设计了酶响应释放实验，并以西花蓟马、亚洲玉米螟为靶标测定室内毒力。结果显示，无漆酶环境下24 h药物累积释放不足18%，添加漆酶后释放量最高达76.5%，证实纳米具备害虫肠道微环境响应的控释特性；毒力测定显示，三类纳米48 h LC50较原药分别降低37.11%–67.28%（西花蓟马）与28.16%–42.04%（亚洲玉米螟），绿原酸组装体系增效最显著。说明纳米体系可实现靶标部位精准释药，酚酸可抑制害虫解毒酶活性，与乙基多杀菌素形成多通路协同杀虫效应。
研究通过蚕豆根尖微核试验评估遗传毒性，以玉米、黄瓜幼苗为对象验证作物安全性。结果显示，纳米制剂诱导的微核频率显著低于纯药，无明显染色体畸变效应；10、40 mg/L施药浓度下，玉米株高、叶绿素含量与空白对照无显著差异，对黄瓜幼苗生长也无不良影响。由此证实，共组装纳米体系无显著遗传毒性，对非靶标作物生长安全，符合绿色农药的发展要求。
本研究建立了生物农药与植物次生代谢物的无载体共组装新策略，阐明了配体羟基化程度调控纳米性能的构效关系，实现了农药理化性能提升与多通路协同杀虫，为绿色纳米农药开发、农业病虫害可持续防控提供了新思路。
原文信息
Co-assembly of bioinsecticides with natural hydroxycinnamic acid derivatives into nanosystems for synergistic activity against phytophagous pests
https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.179016
