電紡聚合物納米纖維用作農作物種子包衣

DOI: 10.1021/ acssuschemeng.9b05200

農藥的無效輸送導致活性成分（AI）的多個施用周期，從而導致成本增加，同時通過土壤、水和空氣污染危害環境。本文提出了一種簡便的農藥定位釋放方法，以含有阿維菌素或氟吡喃的電紡二醋酸纖維素(CDA)納米纖維在種子表面包覆農藥作為AI模型。CDA由于其良好的電紡性、低水溶性和最終的生物降解性而成為首選聚合物。納米纖維涂層直接電紡到大豆種子上，無論涂層厚度和均勻度如何，對種子發芽均無有害影響。水溶性研究表明，納米纖維可保持其完整性兩周以上，這是使這種方法有效的必要特征。AI釋放研究表明，阿維菌素和氟吡喃從納米纖維中緩慢而持續地釋放，而阿維菌素由于其更疏水的性質以及與CDA的相互作用可能更強，因此釋放速度較慢。在對植物病原體線性鏈霉（Alternaria lineariae）的體外真菌測定中，使用氟吡喃酮納米纖維測試的功能性始終抑制真菌的生長。持續釋放的特性和水分穩定性表明，納米纖維種子包衣作為控制植物病原體（例如線蟲和真菌）的替代平臺具有強大的潛力。

圖1.纖維素二乙酸酯聚合物的化學結構。

圖2.SEM顯微照片：a）未經處理的CDA納米纖維；b）含有阿維菌素（Abm）的CDA納米纖維；c）含有氟吡喃（Flp）的CDA納米纖維。

圖3.未包衣種子與2小時包衣種子的光學圖像。涂層由直接電紡在其上的納米纖維組成。

圖4.完全包覆種子深度剖面:a) 2小時(俯視圖)、b) 2小時(3D視圖)、c) 3小時(俯視圖)、d) 4小時(俯視圖)。每個樣本的相應比例尺還顯示涂層深度的顏色編碼（藍色表示最低，紅色表示最高點）。剖面圖顯示e）2小時、f）3小時和g）4小時包衣種子的包衣均勻性。

圖5.發芽后被包覆種子的代表性圖像：a）未包覆種子用作陽性對照；b）完全包覆兩小時的種子未顯示發芽抑制；c）放大其中一顆完全包覆四小時種子的圖像，我們可以看到納米纖維涂層仍然“包裹”種子殼。

圖6.用HPLC測定的a）阿維菌素（Abm）和b）氟吡喃（Flp）在去離子水中的釋放曲線和化學結構（誤差線表示標準誤差，n = 3）。

圖7.a）未經處理的CDA納米纖維和b）含有阿維菌素（Abm）的CDA納米纖維的表觀接觸角；c）立即將水滴吸收到含有氟吡草胺（Flp）的CDA納米纖維上。