Sci. Rep.：尿素浸漬PHB/PLLA/PHB納米纖維結構中氮肥的緩釋動力學研究

DOI: 10.1038/s41598-021-84460-x

在現代農業中，肥料對于提高植物生長、作物產量和產品質量至關重要。近期的研究主要集中在延長肥料釋放的輸送系統的開發上。本文介紹了一種使用多層電紡納米纖維作為載體來包封和釋放肥料分子的新技術。采用靜電紡絲法制備了負載尿素的單層聚L-乳酸（PLLA）納米纖維。由靜電紡絲制備的三層納米纖維結構以聚羥基丁酸酯（PHB）納米纖維為外層，浸漬尿素的PLLA納米纖維為中間層。采用掃描電子顯微鏡（SEM）和傅立葉變換紅外分光光度法（FTIR）對電紡納米纖維的形態進行了表征。使用全氮儀（TNM-1）分析尿素的釋放動力學。結果表明，尿素浸漬的三層納米纖維結構具有較低的初始氮釋放速率和較慢的累積氮釋放速率，其持續時間超過三個月。綜上，該三層納米纖維結構有望實現肥料的緩慢釋放。

圖1.尿素濃度為0％*（A，B），10％**（C，D），20％*（E，F）和40％*的尿素浸漬PLLA電紡納米纖維的SEM圖像和相關的直徑直方圖（G，H）。7％PHB電紡納米纖維的SEM圖像和直徑分布（I，J）。含10％尿素的PHB/PLLA/PHB三層納米纖維結構在（K）1000放大倍率和（L）2000放大倍率下的橫截面SEM圖像。*金涂層**碳涂層。

圖2.尿素以及負載尿素的單層和三層PLLA納米纖維的FTIR光譜。純尿素（尿素），含10％尿素的PLLA納米纖維（*S+10％尿素），含20％尿素的PLLA納米纖維（*S+20％尿素），含40％尿素的PLLA納米纖維（*S+40％尿素），含10％尿素的PHB/PLLA/PHB納米纖維（**T+10％尿素），含20％尿素的PHB/PLLA/PHB納米纖維（**T+20％尿素），含40％尿素的PHB/PLLA/PHB納米纖維（**T+40％尿素）。*S：單層PLLA納米纖維墊，**T：三層PHB/PLLA/PHB納米纖維結構。

圖3.（A）從第1小時到3000小時，單層和三層納米纖維結構的累積氮釋放，以及（B）從第1小時到12小時，浸漬尿素溶液的納米纖維以及含10％尿素的單層和三層納米纖維結構的累積氮釋放。S單層PLLA納米纖維墊，T三層PHB/PLLA/PHB納米纖維結構。

圖4.靜電紡絲設備的示意圖。