研究背景納米農藥因其粒徑小、藥力高、分散性好等優勢，是實現農藥減施增效的潛在途徑之一。2019年，國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)將納米農藥列為能改變世界的十大化學新興技術之首。然而，有別于醫藥制劑，農藥制劑需求量大、單位利潤率較低，須通過以量換利的模式實現其最終的推廣及應用。傳統納米藥物制備方法（如機械研磨、高壓均質、超聲、滴加攪拌等）耗時長、耗能高、能量利用率低、或設備相對昂貴，單位制備成本普遍較高。納米農藥的高效、經濟制備已成為限制其獲得成功應用的技術瓶頸。此外，發展低毒、綠色農藥制劑對于降低環境污染、促進農藥產業的可持續發展也具有重要的意義。本研究由揚州大學化學化工學院朱正曦課題組與園植學院馮建國課題組合作完成，致力于實現優質、高效、經濟地制備環境友好型納米農藥。本研究引入微化工強化過程，通過瞬時納米析出（flash nanoprecipitation，FNP）法在混合微腔體內湍流瞬時混合水與疏水原藥的藥液，快速析出制備納米農藥懸浮液。所制備的顆粒具有尺寸小且分布窄、載藥率高等特點，其制備過程具有速度快、可連續、低能耗、設備小、操作簡單等諸多優勢。
圖1. 農藥納米顆粒水懸浮劑的FNP制備及抗菌應用示意圖。此外，研究工作采用市場廣泛使用、具有廣譜抗菌性能的嘧菌酯作為模型疏水原藥，其在光照條件下易分解為二氧化碳和水，半衰期兩周，幾乎無殘留。研究同時使用獲FDA認證的可食用的兩親性嵌段共聚物（PLGA-b-PEG）、吐溫80或烷基糖苷作為納米顆粒的表面穩定劑；使用在生物體內普遍內生存在、環境友好的有機溶劑乙醇或丙酮作為少量助溶劑，以達到全部助劑的人畜安全和環境友好。
圖2. (a）FNP法制備的、（b）滴加攪拌法制備的、（c）市售阿米西達嘧菌酯納米水懸浮劑及（d）水噴灑處理后櫻桃種子、圣女果、番茄的兩周抗菌效果對比。通過整合該高效、經濟的制備方法及綠色配方，研究工作獲得了平均粒徑小于100納米的嘧菌酯納米水懸浮劑。通過對水稻紋枯病原菌的抑制實驗，以及對櫻桃種子、圣女果及番茄的防腐保存測試，該嘧菌酯納米水懸浮劑的抗菌效果顯著優于通過傳統滴加攪拌法所制備的水懸浮劑，以及先正達生產銷售的嘧菌酯水懸浮劑阿米西達。Zhu, Z., Shao, C., Guo, Y. et al. Facile pathway to generate agrochemical nanosuspensions integrating super-high load, eco-friendly excipients, intensified preparation process, and enhanced potency. Nano Res. (2021).DOI：10.1007/s12274-020-3177-yhttps://doi.org/10.1007/s12274-020-3177-y朱正曦，揚州大學化學化工學院副教授。2010年博士畢業于美國明尼蘇達大學化工與材料系，2004和2001年于南京大學高分子科學與工程系獲碩士和學士學位。曾任職于美國醫療器械Medtronic公司研發總部及建筑材料Masco公司Behr研發總部。2014年加入揚州大學化學化工學院。課題組致力于納米顆粒形成動力學的基礎研究，新制備方法、工藝流程及裝置的發展，納米材料的工業應用。在微化工及過程強化領域，自2004年起從微混合器設計、藥物及材料選擇、工藝流程開發、表征方法建立、分散體系穩定性、模擬計算、相關機理提出等方面，為FNP法的建立與發展奠定了相當的基礎。2007年，與明尼蘇達大學Macosko教授等人共同提出了反應性瞬時納米析出（reactive flash nanoprecipitation, RFNP）法。2015年，獨立提出了瞬時納米乳化法，用于納米乳液的高效制備。2016年，整合眾多相關方法、工藝流程及裝置提出和命名了瞬時納米制備(flash nanoformation, FNF)技術。馮建國，揚州大學園藝與植物保護學院講師。2013年博士畢業于中國農業大學農藥學專業，2010和2007年于山東農業大學植保學院獲碩士和學士學位。2013年加入揚州大學園植學院，致力于農藥制劑控釋機理研究、性能評價以及相關技術的推廣。
