2025年9月，ACS Nano期刊在線發表了植物保護學院劉峰教授團隊題為“Micellar Self-Assembly Constructed Microparticulate Shells Enable Dual-Responsive Release of Pesticide Microcapsules via Enzymatic/Mechanical Triggers”的研究論文。該研究揭示了在利用界面聚合制備緩控釋農藥過程中，兩親性質的高分子分散劑對界面層水相傳質和囊殼結構的調控規律，可以用于改善殺蟲劑微囊的應用性能。

微囊化是提高農藥利用率、降低環境風險的有效手段。界面聚合是目前主流的農藥微囊化技術，通常形成致密連續的聚脲、聚氨酯等類型的囊殼，延緩農藥釋放速率，但這也會導致活性成分難以在害蟲發生時實現按需釋放。

團隊提出了一種基于表面活性劑膠束自組裝制備農藥微囊的新策略：基于現有的界面聚合微囊化技術原理，首先利用反膠束“運送”水分子在油/水界面上形成微粒層，在其表面再生成一層致密薄膜，從而構建出類似動物細胞膜的仿生界面膜結構囊殼。這種特殊囊殼不僅可以負載水溶性活性物質，還可以在害蟲取食（消化酶作用）和爬行（機械壓力）的刺激下實現智能響應釋放（圖1）。

圖1 膠束自組裝構建的微粒殼層結構及其雙響應釋放機制

該研究系統揭示了在界面聚合過程中兩親分子對水相傳質和囊殼結構的關鍵調控作用。研究發現，聚羧酸鹽（PCE）可形成反膠束，將水相以乳滴形式跨界面輸運至油相，進一步，乳滴中的水與異氰酸酯反應生成微米級顆粒，最終形成多孔的“微粒型”界面膜；而木質素磺酸鈉（SL）作為兩親分子時，界面縮聚過程則傾向于形成致密連續的界面膜（圖2）

圖2 分散劑對界面膜形成的影響機理示意圖

基于上述過程，研究團隊進一步開發了低溫約束界面聚合策略，通過調整PCE和SL的添加順序和反應溫度，成功構建了具有“內層微粒-表面致密層”的微粒型囊殼（圖3）。該結構既保證了囊芯的穩定性，又能夠響應害蟲的力學刺激，同時借助內層微粒所特有的負載水溶性物質的功能，還能夠進一步拓展載藥微囊的應用性能。

在應用評價中，微粒結構微囊展現出獨特的酶觸發與機械觸發雙響應釋放特性。與常規乳油相比，該制劑在紫外照射60分鐘后仍能保持超過40%的害蟲死亡率，表現出優異的光穩定性；與傳統微囊相比，其胃毒效果提高15%。同時，其臨界破裂力僅為 175.28 μN，遠低于傳統微囊的 5580.66 μN，使其在害蟲爬行壓力下的觸殺效果提高約50%。該雙響應釋放策略不僅實現了更高的殺蟲效果，也為農藥減施增效提供了新的思路與技術支撐。

圖3 仿生界面膜的構建策略與結構示意圖

植物保護學院農藥高效利用與環境安全團隊的劉峰教授、鄒楠教授和張大俠副教授為共同通訊作者。在讀博士研究生菅學文為第一作者。山東農業大學博士后Muhammad Umair Sial、孫喆，在讀碩士研究生趙言厚、李北興教授及中國農業科學院黃啟良研究員等參與了該研究和指導。研究工作得到了山東省重大科技創新項目（2022CXGC020710）、國家重點研發計劃項目（2022YFD1700500）、國家自然科學基金項目（32272596、32472609）的資助。

文章鏈接：https://doi.org/10.1021/acsnano.5c07763

編      輯：萬    千 

審      核：賈    波