猕猴桃是全球高价值特色水果，但采后软腐病始终是制约产业发展的关键难题。其中，由葡萄座腔菌（Botryosphaeria dothidea）引起的软腐病具有明显的潜伏侵染特征，果实在采后贮藏与运输过程中易发生大规模腐烂，造成严重经济损失。当前生产中广泛使用的咪鲜胺等化学杀菌剂虽然具有一定防治效果，但普遍存在水溶性差、附着与利用效率低、易流失以及环境残留风险高等问题，长期使用还可能诱导病原菌抗药性。因此，开发兼具高效性、安全性与环境友好性的智能农药递送体系，已成为采后病害绿色防控的重要研究方向。
近年来，纳米农药技术为精准病害防控提供了新的解决思路。其中，介孔二氧化硅（MSN）因具有比表面积大、孔结构可调、生物相容性良好和表面易功能化等优势，被广泛用于农药缓释与递送，天然 β-环糊精（β-CD）则能够提升疏水性农药的溶解性，并且其糖苷键可被病原菌分泌的 α-淀粉酶水解，具备良好的酶响应特性。此外，病原菌侵染过程中往往伴随局部酸化与酶分泌增强，使构建“酶/pH 双刺激响应”纳米农药体系成为实现病原位点精准释药的重要策略。
为此，南京师范大学宋赛杰与贵阳学院吴文能教授合作，在《Pest Management Science》上发表最新研究，研究构建了一种β-CD修饰MSN负载咪鲜胺的双响应型纳米农药（Pro-MSN-β-CD），旨在实现猕猴桃软腐病的智能、高效、安全防控。
MSN合成与氨基化：采用溶胶-凝胶法，以 CTAB 为模板剂、TEOS 为硅源，在碱性条件下反应 8 h 后，经 180°C 水热处理 3 h，并于 700°C 煅烧 6 h 去除模板，获得粒径约 600 nm 的球形 MSN。β-CD功能化：利用EDC偶联剂，将羧甲基β-环糊精（CM-β-CD）共价接枝到MSN-NH₂表面，形成MSN-β-CD载体。载药：通过物理吸附法，将Pro负载于MSN-β-CD孔道及表面，获得终产物Pro-MSN-β-CD。scheme. Pro-MSN-β-CD纳米农药的制备及其在猕猴桃软腐病防治中的应用。 β-CD、β-环糊精； MSN，介孔二氧化硅纳米粒子； pro，咪鲜胺。形貌表征（SEM）：MSN 为均匀球形颗粒，平均粒径约 600nm，表面光滑，接枝 β-CD 后颗粒出现轻微团聚，表面形成均匀薄膜，负载咪鲜胺后，介孔微球表面附着大量纳米级药物颗粒，直接证明药物成功负载。红外光谱（FTIR）：MSN 出现 Si-O-Si 键特征峰（1090、796、466 cm⁻¹）与氨基特征峰，证明氨基化成功，MSN-β-CD 出现 1739 cm⁻¹ 的酰胺键特征峰，证明 β-CD 通过酰胺键成功接枝到 MSN 表面，载药后新增咪鲜胺的 C=O 键（1690 cm⁻¹）与咪唑环 C-H 键（2926 cm⁻¹）特征峰，确认药物成功负载。热稳定性（TGA）：800℃下 MSN-β-CD 总失重仅 10.41%，热稳定性优异，纯咪鲜胺最终灰分残留仅 3.03%，而 Pro-MSN-β-CD 最终残留达 62.16%，证明纳米载体显著提升了咪鲜胺的热稳定性。晶体结构（XRD）：MSN 呈现 15-30° 的无定形宽峰，β-CD 呈现尖锐的结晶特征峰，MSN-β-CD 同时保留两者特征峰，证明接枝成功，载药后仅保留 MSN 的无定形宽峰，说明咪鲜胺以无定形态填充于介孔孔道内，无游离结晶态药物。图. MSN (a)、MSN-β-CD (b) 和 Pro-MSN-β-CD (c) 的扫描电子显微镜图像。 β-CD、β-环糊精； MSN，介孔二氧化硅纳米粒子；pro，咪鲜胺。图. (a) MSN、β-CD 和 MSN-β-CD (a) 以及 Pro、MSN-β-CD 和 Pro-MSN-β-CD (b) 的傅里叶变换红外 (FTIR) 光谱。 β-CD、β-环糊精； MSN，介孔二氧化硅纳米粒子； pro，咪鲜胺。图. (a) Pro、MSN-β-CD 和 Pro-MSN-β-CD 的热重比较曲线。 (b) Pro、β-CD、MSN-β-CD 和 ProMSN-β-CD 的 X 射线衍射图。 β-CD、β-环糊精； MSN，介孔二氧化硅纳米粒子； pro，咪鲜胺。超高载药效率：经紫外检测计算，Pro-MSN-β-CD 对咪鲜胺的负载率高达68.74%，远高于多数传统纳米农药载体，具备规模化应用的潜力。pH 响应控释：药物释放分为两个阶段：0-48h 为快速释放期，48h 后进入缓慢持续释放期。240h 累计释放量：pH 9 条件下为 55.51%，pH 5 为 29.32%，pH 7 为 22.88%。碱性条件下释放更快，源于 MSN 的 Si-O-Si 键在碱性环境中易断裂，促进孔道内药物释放。α- 淀粉酶响应控释：加入 α- 淀粉酶后，药物释放速率显著提升 —— 淀粉酶可特异性水解 β-CD 的 α-1,4 糖苷键，破坏载体的孔道封堵结构，加速药物释放，可实现病原菌侵染位点的靶向触发释药。释放动力学：pH 与淀粉酶响应的释放过程均符合 Korsmeyer-Peppas 模型，释放指数 n 均 < 0.43，属于典型的 Fickian 扩散机制，释放过程稳定可控，无突释风险。图. (a) Pro-MSN-β-CD 在 pH 5、7 和 9 下的农药释放行为 (n = 3)。 (b) 零级动力学模型。 （c）一级动力学模型。 (d)樋口模型。 (e) Korsmeyer−Peppas 模型。 β-CD、β-环糊精； MSN，介孔二氧化硅纳米粒子； pro，咪鲜胺。叶面润湿性：药液刚滴加到猕猴桃叶片表面时，原药 Pro 的水接触角为 98.3°，Pro-MSN-β-CD 为 86.7°，8min 后，原药接触角降至 53.7°，纳米农药降至 37.9°。纳米农药在叶片表面铺展速度更快、铺展面积更大，润湿性显著优于原药，可减少药液滚落流失。耐雨水冲刷性能：荧光标记模拟雨水冲刷实验显示：冲刷前两组叶片均有明显荧光信号，模拟雨水冲刷后，原药处理组仅残留少量零星荧光，而 Pro-MSN-β-CD 处理组仍存在大面积均匀荧光，证明纳米农药的叶面粘附力更强，可有效减少降雨造成的农药流失，提升田间实际利用率。图. (a) Pro 和纳米农药制剂 Pro-MSN-β-CD 的水接触角。 (b) (a) 中的水接触角。 β-CD、β-环糊精； MSN，介孔二氧化硅纳米粒子； pro，咪鲜胺。图. 喷洒Pro后的猕猴桃叶面照片（a）； 喷涂Pro-MSN-β-CD (b)； 喷涂 Pro，暗场图像 (c)； 喷涂ProMSN-β-CD暗场图像(d)； 模拟雨水冲刷，明场图像（Pro组）（e）； 模拟雨水冲刷，明场图像（Pro-MSN-β-CD组）（f）； 模拟雨水冲刷，暗场图像（Pro组）（g）； 和模拟雨水冲刷，暗场图像（Pro-MSN-β-CD组）（h）。 β-CD、β-环糊精； MSN，介孔二氧化硅纳米粒子； pro，咪鲜胺。体外抑菌实验 (In vitro)：在 1 μg/mL 浓度下，Pro-MSN-β-CD 对葡萄座腔菌的抑制率达到了 100% 。其 EC₅₀ 值为 0.067 mg/L，显著优于咪鲜胺原药（0.081 mg/L）。
体内防治效果 (In vivo)：在 100 mg/L 浓度下，Pro-MSN-β-CD 在猕猴桃果实上的保护效力为 67.50%（原药仅为 41.67%） 治疗效力为 58.59%（原药为 38.03%）。
作物安全性：所有测试浓度的 Pro-MSN-β-CD 处理下，绿豆种子均正常发芽，培养 10 天后，绿豆幼苗的根长、茎长、鲜重、干重与空白对照组均无显著差异，证明该纳米农药无植物毒性，对作物安全。水生生物安全性：96h 急性毒性测试显示：原药 Pro 对斑马鱼的半致死浓度 LC₅₀为 3.17 mg/L，属于中等毒性，Pro-MSN-β-CD 的 LC₅₀为 12.53 mg/L，属于低毒级别，对水生生物的安全性显著提升。土壤生物安全性：14 天急性毒性测试显示：原药 Pro 对蚯蚓的 LC₅₀为 3.80 mg/kg，Pro-MSN-β-CD 的 LC₅₀为 37.71 mg/kg，毒性较原药降低 9.9 倍，对土壤非靶标生物友好。图. Pro (a) 和 Pro-MSN-β-CD 纳米颗粒 (b) 对 Botryosphaeria dothidea 菌丝生长的抑制作用。 β-CD、β-环糊精； MSN，介孔二氧化硅纳米粒子； pro，咪鲜胺。图. (a) 100 mg L−1 Pro 和 Pro-MSN-β-CD 对猕猴桃叶片的保护作用以及对猕猴桃果实的保护和治疗作用。 (b) Pro和Pro-MSN-β-CD对猕猴桃的保护和治疗效果比较图。 β-CD、β-环糊精； MSN，介孔二氧化硅纳米粒子；pro，咪鲜胺。图. 不同浓度 Pro-MSN-β-CD 纳米农药处理下绿豆种子的萌发状况。 β-CD、β-环糊精； MSN，介孔二氧化硅纳米粒子； pro，咪鲜胺。本研究成功构建了一种酶/pH双响应型智能纳米农药Pro-MSN-β-CD，实现了以下突破：
高负载与智能控释：载药率高达68.74%，能够响应特定pH和α-淀粉酶刺激，实现精准按需释放，有效延长持效期。高效防效：体外抑菌实验显示，在1 mg L⁻¹浓度下对猕猴桃软腐病菌抑制率达100%，EC₅₀(0.067 mg/L)显著低于原药。在猕猴桃果实上的保护效果（67.50%）和治疗效果（58.59%） 均显著优于原药。强叶面粘附与抗冲刷：提高了液滴的润湿铺展性，大幅增强了在叶片上的抗雨水冲刷能力，减少了农药的田间流失。优越的生物安全性：对植物、斑马鱼和蚯蚓的毒性均显著低于原药，表现出卓越的环境相容性。
引用信息：
Bian, L.; Chen, R.; Zhao, R.; Wang, X.; Yin, G.; Yang, L.; Wu, W.; Chen, Y.; Song, S. Enzyme/pH Dual‐stimuli Responsive Prochloraz Nanopesticide Controlled Release System for Kiwifruit Soft Rot Disease Control. PEST MANAGEMENT SCIENCE 2026.
DOI（在线访问）：
https://doi.org/10.1002/ps.70848
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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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