纳米农药研究现状和展望-崔海信
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14
14
改善剂型功能是农药高效利用的关键途径
农药原药 难溶化合物 剂型加工 农药制剂 兑水稀释 农药药液 农药施用 雾化分散
分散性差
沉积性差 生物活性低 降解缓慢
靶标作物利用率不到30%；有害生物受药量不足0.1%
15
纳米农药理论基础
运用纳米药物学的理论与方法，通过纳米材料制备技术，通 过纳米载体、药效成分与助剂的有效复合，创制具有靶向传输、 智能释放、环境效应等功能的农药新剂型，是发展高效安全的 绿色农药新产品的重要科学途径。主要纳米载药体系如下: (1)纳米微乳 (2)纳米颗粒 (3)纳米微囊 (4)纳米微球 (5)纳米溶胶 (6)纳米混悬剂 (7)固体纳米分散体
采用聚合交联制备中空微球 纳米载药系统，通过合理化 设计调控农药释放行为。
多空复合物微球
溶剂对载药微球形貌影响
三氯甲烷 二氯甲烷
载药微球与普通微球形貌
38
阿维菌素/多孔二氧化硅纳米微球
通过调控纳米微球的孔状结构，
实现农药释放的精准调控，可 以显著延长阿维菌素等生物农 药的持效期。
39
5、纳米混悬剂
地 表 水
水产品
农产品残留、环境污染、生物多样性破坏、生态退化。
12
我国农药产业升级面临严峻挑战
我国年产农药 260余种，产量 300万吨，产值 2000 亿元。
产品结构以仍可湿性粉剂和乳油制剂为主，有机溶
剂用量大，高效、环保与高值化产品比例不高。 农药行业面临国内外农药规制和市场竞争双重压力， 环境友好型农药已经产品更新换代的发展主流。
膜乳化与O/W单乳法相结合
相反转乳化
采用聚合交联制备中空微球纳米载药系 统，通过合理化设计调控农药释放行为。
29
（3）纳米晶体：原药与稳定剂的混合溶液，经微沉淀、高压均质等途径，使 纳米级载药粒子稳定悬浮于水中，构建纳米晶体。 构建方式： 微沉淀法 熔融乳化法 高压均质法 介质研磨法 （4）纳米固体分散体：纳米混悬剂等纳米液体剂型经直接固化或载体固化 等方式构建纳米固体分散体。
制备 利用高分子乳化剂在水溶液中直接分 方法 散乳化。
剂型 载药量低、分散性与稳定差、 剂型 载药量、分散性与稳定性显著、可以 缺点 有机溶剂与助剂用量大 优点 杜绝有机溶剂与助剂此生污染
纳米微乳载药系统构建原理图
34
高效氟氯氰菊酯纳米乳剂
油相 蒸馏水
表活+助表
机械搅拌
油+表活+助表
高压剪切 均质乳化
传统乳油剂型有机溶 剂用量大、分散性差
传统微乳剂溶稳定性 差，不耐储存 传统混悬剂分散性与 稳定性差，容易沉淀 变质
理化乳化法、 脂溶性农药 机械乳化法
微乳固化法、 脂溶性农药 载体吸附法
固体纳米乳剂
纳米混悬剂
介质研磨法、 难溶性农药 晶核析出法
纳米微囊剂
乳油、粉剂等传统剂 型、缓释性差、药效 不稳定
理化稳定性 叶面沉积性 滞留缓释性 剂量转移性
生 物 活 性 与 药 效 评 价
纳米农药主要剂型种类与研发目标
剂型 纳米乳剂 针对问题 改良目标 杜绝和减少有机溶 剂，提高分散性与 稳定性 保留微乳剂的高活 性与分散性，改善 存储稳定性和流通 使用的便捷性 通过降低粒径改善 悬浮性与分散性， 提高有效利用率 利用纳米载体控制 药物释放，改善环 境稳定性与生物活 性，延长持效期， 降低环境毒性 制备方法 典型农药
水基化分散特性 叶面沉积与滞留 残留降解过程
附着
浸润 流失
沉积 脱落
药物释放
残留降解 剂量转移
液滴 昆虫
农药
叶面
靶标生物活性
20
纳米农药总体研发思路
小尺寸
水基化
包封保护
提高分散性 增加稳定性 提高利用度 延长持效期
降低残留污染
杀虫剂 杀菌剂 除草剂
纳 米 材 料 与 助 剂
大比表 面积
纳米 载药系统
6
利用纳米技术缓解农药残留污染前景广阔
“十一五” 863计划 重点课题
7
纳米农业首个国家重大科学研究计划项目启动
，本报北京2月25日电 记者胡其
峰、通讯员田佳妮25日从中国农 科院获悉，“国家重大科学研究 计划”在纳米农业技术领域部署 的第一个项目日前正式启动。 这一项目名为“利用纳米材料 与技术提高农药有效性与安全性 的基础研究”。据项目首席科学 家崔海信研究员介绍，整个研究 将在高效、安全的农药剂型创制 理论与方法方面取得重要突破， 通过大幅度提高农药有效利用率， 降低农产品残留与环境污染，改 善食品安全与生态环境。
8
8
9
9
二、纳米农药研究背景与理论基础
10
纳米农药研究背景
农药是保障国家农业安全稳定生产的物质基础
常年发生农业病虫害100余种。 每年化学防治面积70亿亩次。
年使用量达200多万吨。
11
11
农药长期低效使用引发了食品安全与环境问题
大 气 农产品 作 物
农药是最大规模 化学污染源
土 壤
畜禽产品
固体纳米乳SEM图
36
3、纳米微囊剂
以聚乳酸、改性淀粉、聚脲、PBS、壳聚糖等为载体，构建纳 米微囊载药系统，易实现农药可控释放，改善环境敏感性农药 稳定性与生物活性。
37
4、纳米微球剂
以聚乳酸、PBS、壳聚糖、二氧化硅等为载体，采用膜乳化法和相反转乳化 技术，制备纳米微球载药系统，可以显著改善药物的释放动力学特性，延长 持效期，增强叶面亲和能力。 多孔微球纳米载药系统示意图
16
药物智能递释系统
17
17
农业化学品智能递释系统
是指在农业生产系统中能够克服环境与生物障碍，将农 业功能分子定位、定时、定量或动态地传递到有效生物靶 标部位的物质传递系统。 其传输对象可以包括各种化学肥料、杀虫剂、杀菌剂、
除草剂、生长调节剂、营养保健与生物活性物质、食品添 加剂、饲料添加剂、兽药与疫苗、甚至DNA基因分子。
侵入途径
传输效率
口器
消化道
毒杀 神经 系统
农药
熏蒸
气门吸入
气门
气管
通过剂型功能优化，提高生物活性与毒杀效果
24
（4）纳米农药环境行为与生物安全性
农药释放 载体残留 农药残留物 生物安全性评价
生物降解
纳米载药粒子
囊壳裂解
光
+ + +光催化剂
·OH
残留物
（TiO2）
空穴 +
OH—
电子
H2O、CO2 等 无害化物质
靶向传输 可控释放
可修饰
催化降解
利用纳米技术改善剂型功能，提高有效利用率和降低残留污染
21
关键科学问题
（1）高效安全纳米农药制备模式与方法
分散方式 纳米载体化
纳米粒径化
载药模式
纳米微囊 纳米微乳 纳米微球 纳米凝胶 纳米混悬剂
载药性能
系统构建
分散性、稳定性、溶出速率、黏附性、渗透性
载药模式、载体种类、组装过程、制备工艺
纳米微球
高效氯氟氰菊酯
纳米胶束
氯虫苯甲酰胺
纳米晶体
CH3-PEG5000-PLA5000 33
通过表面活性剂的筛选制备了阿维菌素、 高效氯氟氰菊酯、甲维盐、氯虫苯甲酰 胺纳米晶体
32
1、环保型纳米乳剂
传统乳剂（乳油、水乳剂、微乳剂） 环保型纳米乳剂
制备 以小分子乳化剂在甲苯等有机 方法 溶剂中分散乳化
构建方式： 微沉淀法/熔融乳化法/高压均质法/介质研磨法+固化
30
（5）纳米微乳：两亲性高分子为高效乳化剂，在水溶液中原位负载包裹农药， 制备纳米微乳。 构建方式： 自乳化 熔融乳化法
（6）固体微乳：在微乳剂的基础上固化或直接采用载体吸附的方式，构 建外观为固体，用水稀释后呈现出微乳剂特性的固体微乳。 构建方式：自乳化/熔融乳化法结合固化 载体吸附法
利用介质研磨法和晶核析出法，将难溶性农药直接纳米粒径化，，可以提高 分散性、溶出速率与渗透性，并且容易规模化制备。
介质研磨法 晶核析出法
合法、乳液聚合法、原位聚合法等构建纳米微囊载药系统。
纳米微囊载药系统示意图 快速膜乳化与W/O/W复乳法相结合
溶剂挥发法制备微胶囊工艺流程
界面聚合法制备微胶囊工艺流程
28
（2）纳米微球：采用膜乳化法和相反转乳化技术，制备纳米到微米尺度的
微球；通过优化工艺流程，构建纳米微球载药系统的量产化方法。
多孔微球纳米载药系统示意图
乳液聚合法、 生物农药、环境 界面聚合法、 敏感性农药 膜乳化法
制得纳米混悬 剂后，加入载 难溶性农药 体出水固化
传统悬浮剂稳定性差， 改善水溶性与分散 固体纳米分散体 粉剂制剂载药粒子容 性，便于储存、运 易团聚，再分散困难 输和使用
27
纳米农药制备模式与方法
（1）纳米微囊：利用特种拓扑结构和环境响应性高分子，采用界面聚
传输介质可以包括动植物与人体系统、土壤与植物周际 环境。
18
纳米农药小尺寸与界面效应
剂型比较 常规制剂 纳米制剂 有机 溶剂 多 少 药剂 颗粒 粗大 纳米级 比表 分散性 覆盖率 黏附性 持效期 面积 小 大 差 好 小 大 易脱落 黏附好 短 长 生物 利用率 低 高
19
ห้องสมุดไป่ตู้19
提高农药有效性与安全性的突破点
一、纳米农药研发动态
纳米技术是一门横断性的前沿科技
纳米药物
碳纳米管
纳米芯片
纳米机器人
3
纳米技术在农业领域正在孕育多点突破
4
4
2003年美国首次将纳米农业列入国家研究计划
5
美国农业部的纳米农业重点研究方向
Pathogen and Contaminant Detection 农业、食品、环境系统中的病原物、污染物检测 Identity Preservation and Tracking 向生产、加工与消费人员提供农产品生产、加工和流通方面的信息 Smart Treatment Delivery Systems 在农业生产过程中智能化递释农业化学分子，例如适时控制、空间靶向、自 调节、生物响应等精准方式 Smart System Integration for Agriculture and Food Processing 基于纳米器件的精准农业微机电系统集成，包括传感、报告、定位、控制等 功能 Nano devices for Molecular and Cell Biology 基于纳米技术的分子生物学和细胞生物学研究装置，应用于分子、鉴定、研 究、修饰、感应等 Nanoscale Materials Science and Engineering 新型农业纳米材料、以及功能、特性与用途的开发 Environmental Issues and Agricultural Waste 基于纳米技术的土壤、水体、环境等生态系统的保护与修复，以及纳米粒子 的生态毒理学与安全性评价
环境毒理学评价 25
三、纳米农药研究进展
（一）纳米农药剂型设计
高压均质法
纳 米 农 药 制 备 方 法
熔融乳化法 剪切乳化法 载体固化法 自组装法 膜乳化法
纳 米 农 药 新 剂 型 设 计
微乳剂 纳米混悬剂 固体微乳剂 固体纳米分散体 纳米微球粉剂 纳米胶束
剂 型 功 能 特 性 评 价
悬浮分散性
22
（2）纳米农药对靶沉积与剂量传输机制
疏水性叶面微纳结构 纳米载药系统设计与修饰
叶面亲和基团
纳米载药粒子 水 传统农药液滴
叶面蜡质 层 栅栏组织
纳米农药液滴
囊皮细胞
提高农药的叶面附着率，延长持效期，减少流失与脱落
23
（3）纳米农药生物活性增效机理
作用方式 胃毒
内吸 触杀
食用 植物内吸 触角 虫体接触 虫体 足 翅 体壁 血液 组织
13
13
发展绿色农药是国家重大战略需求
《国家中长期科学和技术发展规划纲要》
2012年中央一号文件
《关于加快推进农业科技创新持续增强农产 品供给保障能力的若干意见》 国务院成立食品安全委员会(2012) 开展农药兽药残留专项整治
2013年,农业部与卫生部联合颁布
《食品中农药最大残留限量》
农业部2020年农药使用量零增长行动方案
原药分子 原药分子
助剂分子 助剂分子
载体 载体
固体微乳剂 固体微乳剂
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纳米农药新剂型创制
阿维菌素
纳米微乳
通过助剂、助溶剂的筛选，制备了 甲维盐、高效氯氟氰菊酯纳米微乳
纳米微囊
甲氨基阿维菌素苯甲酸盐
通过聚乳酸、淀粉等载体材料，制备了 阿维菌素、高效氯氟氰菊酯、氯虫苯甲 酰胺纳米微囊 通过聚丁二酸丁二酯、二氧化硅、壳 聚糖/聚乳酸等载体材料，制备了阿维 菌素、高效氯氟氰菊酯、氯虫苯甲酰 胺纳米微球 通过嵌段共聚物PEO-b-PCL、 PEGMA-b-PCL以及PEG5000-PLA500 等制备了阿维菌素、高效氯氟氰菊酯、 氯虫苯甲酰胺纳米胶束
农药微乳剂的微观结构
蓝色区域面越积越大，乳化能力越强，性能越稳定
0%
10%
高效氟氯氰菊酯微乳剂
35
2、固体纳米乳剂
制备方法：制成纳米乳剂后除去水分和溶剂固化
剂型优点：
保留了微乳剂的高活性等优点 具有更好的稳定性和安全性 便于储运和使用 固体纳米乳粒径分布曲线
固相转化
兑水乳化
甲甲维盐液体/固体纳米乳剂相互转换
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改善剂型功能是农药高效利用的关键途径
农药原药 难溶化合物 剂型加工 农药制剂 兑水稀释 农药药液 农药施用 雾化分散
分散性差
沉积性差 生物活性低 降解缓慢
靶标作物利用率不到30%；有害生物受药量不足0.1%
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纳米农药理论基础
运用纳米药物学的理论与方法，通过纳米材料制备技术，通 过纳米载体、药效成分与助剂的有效复合，创制具有靶向传输、 智能释放、环境效应等功能的农药新剂型，是发展高效安全的 绿色农药新产品的重要科学途径。主要纳米载药体系如下: (1)纳米微乳 (2)纳米颗粒 (3)纳米微囊 (4)纳米微球 (5)纳米溶胶 (6)纳米混悬剂 (7)固体纳米分散体
采用聚合交联制备中空微球 纳米载药系统，通过合理化 设计调控农药释放行为。
多空复合物微球
溶剂对载药微球形貌影响
三氯甲烷 二氯甲烷
载药微球与普通微球形貌
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阿维菌素/多孔二氧化硅纳米微球
通过调控纳米微球的孔状结构，
实现农药释放的精准调控，可 以显著延长阿维菌素等生物农 药的持效期。
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5、纳米混悬剂
地 表 水
水产品
农产品残留、环境污染、生物多样性破坏、生态退化。
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我国农药产业升级面临严峻挑战
我国年产农药 260余种，产量 300万吨，产值 2000 亿元。
产品结构以仍可湿性粉剂和乳油制剂为主，有机溶
剂用量大，高效、环保与高值化产品比例不高。 农药行业面临国内外农药规制和市场竞争双重压力， 环境友好型农药已经产品更新换代的发展主流。
膜乳化与O/W单乳法相结合
相反转乳化
采用聚合交联制备中空微球纳米载药系 统，通过合理化设计调控农药释放行为。
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（3）纳米晶体：原药与稳定剂的混合溶液，经微沉淀、高压均质等途径，使 纳米级载药粒子稳定悬浮于水中，构建纳米晶体。 构建方式： 微沉淀法 熔融乳化法 高压均质法 介质研磨法 （4）纳米固体分散体：纳米混悬剂等纳米液体剂型经直接固化或载体固化 等方式构建纳米固体分散体。
制备 利用高分子乳化剂在水溶液中直接分 方法 散乳化。
剂型 载药量低、分散性与稳定差、 剂型 载药量、分散性与稳定性显著、可以 缺点 有机溶剂与助剂用量大 优点 杜绝有机溶剂与助剂此生污染
纳米微乳载药系统构建原理图
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高效氟氯氰菊酯纳米乳剂
油相 蒸馏水
表活+助表
机械搅拌
油+表活+助表
高压剪切 均质乳化
传统乳油剂型有机溶 剂用量大、分散性差
传统微乳剂溶稳定性 差，不耐储存 传统混悬剂分散性与 稳定性差，容易沉淀 变质
理化乳化法、 脂溶性农药 机械乳化法
微乳固化法、 脂溶性农药 载体吸附法
固体纳米乳剂
纳米混悬剂
介质研磨法、 难溶性农药 晶核析出法
纳米微囊剂
乳油、粉剂等传统剂 型、缓释性差、药效 不稳定
理化稳定性 叶面沉积性 滞留缓释性 剂量转移性
生 物 活 性 与 药 效 评 价
纳米农药主要剂型种类与研发目标
剂型 纳米乳剂 针对问题 改良目标 杜绝和减少有机溶 剂，提高分散性与 稳定性 保留微乳剂的高活 性与分散性，改善 存储稳定性和流通 使用的便捷性 通过降低粒径改善 悬浮性与分散性， 提高有效利用率 利用纳米载体控制 药物释放，改善环 境稳定性与生物活 性，延长持效期， 降低环境毒性 制备方法 典型农药
水基化分散特性 叶面沉积与滞留 残留降解过程
附着
浸润 流失
沉积 脱落
药物释放
残留降解 剂量转移
液滴 昆虫
农药
叶面
靶标生物活性
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纳米农药总体研发思路
小尺寸
水基化
包封保护
提高分散性 增加稳定性 提高利用度 延长持效期
降低残留污染
杀虫剂 杀菌剂 除草剂
纳 米 材 料 与 助 剂
大比表 面积
纳米 载药系统
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利用纳米技术缓解农药残留污染前景广阔
“十一五” 863计划 重点课题
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纳米农业首个国家重大科学研究计划项目启动
，本报北京2月25日电 记者胡其
峰、通讯员田佳妮25日从中国农 科院获悉，“国家重大科学研究 计划”在纳米农业技术领域部署 的第一个项目日前正式启动。 这一项目名为“利用纳米材料 与技术提高农药有效性与安全性 的基础研究”。据项目首席科学 家崔海信研究员介绍，整个研究 将在高效、安全的农药剂型创制 理论与方法方面取得重要突破， 通过大幅度提高农药有效利用率， 降低农产品残留与环境污染，改 善食品安全与生态环境。
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二、纳米农药研究背景与理论基础
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纳米农药研究背景
农药是保障国家农业安全稳定生产的物质基础
常年发生农业病虫害100余种。 每年化学防治面积70亿亩次。
年使用量达200多万吨。
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11
农药长期低效使用引发了食品安全与环境问题
大 气 农产品 作 物
农药是最大规模 化学污染源
土 壤
畜禽产品
固体纳米乳SEM图
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3、纳米微囊剂
以聚乳酸、改性淀粉、聚脲、PBS、壳聚糖等为载体，构建纳 米微囊载药系统，易实现农药可控释放，改善环境敏感性农药 稳定性与生物活性。
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4、纳米微球剂
以聚乳酸、PBS、壳聚糖、二氧化硅等为载体，采用膜乳化法和相反转乳化 技术，制备纳米微球载药系统，可以显著改善药物的释放动力学特性，延长 持效期，增强叶面亲和能力。 多孔微球纳米载药系统示意图
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药物智能递释系统
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农业化学品智能递释系统
是指在农业生产系统中能够克服环境与生物障碍，将农 业功能分子定位、定时、定量或动态地传递到有效生物靶 标部位的物质传递系统。 其传输对象可以包括各种化学肥料、杀虫剂、杀菌剂、
除草剂、生长调节剂、营养保健与生物活性物质、食品添 加剂、饲料添加剂、兽药与疫苗、甚至DNA基因分子。
侵入途径
传输效率
口器
消化道
毒杀 神经 系统
农药
熏蒸
气门吸入
气门
气管
通过剂型功能优化，提高生物活性与毒杀效果
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（4）纳米农药环境行为与生物安全性
农药释放 载体残留 农药残留物 生物安全性评价
生物降解
纳米载药粒子
囊壳裂解
光
+ + +光催化剂
·OH
残留物
（TiO2）
空穴 +
OH—
电子
H2O、CO2 等 无害化物质
靶向传输 可控释放
可修饰
催化降解
利用纳米技术改善剂型功能，提高有效利用率和降低残留污染
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关键科学问题
（1）高效安全纳米农药制备模式与方法
分散方式 纳米载体化
纳米粒径化
载药模式
纳米微囊 纳米微乳 纳米微球 纳米凝胶 纳米混悬剂
载药性能
系统构建
分散性、稳定性、溶出速率、黏附性、渗透性
载药模式、载体种类、组装过程、制备工艺
纳米微球
高效氯氟氰菊酯
纳米胶束
氯虫苯甲酰胺
纳米晶体
CH3-PEG5000-PLA5000 33
通过表面活性剂的筛选制备了阿维菌素、 高效氯氟氰菊酯、甲维盐、氯虫苯甲酰 胺纳米晶体
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1、环保型纳米乳剂
传统乳剂（乳油、水乳剂、微乳剂） 环保型纳米乳剂
制备 以小分子乳化剂在甲苯等有机 方法 溶剂中分散乳化
构建方式： 微沉淀法/熔融乳化法/高压均质法/介质研磨法+固化
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（5）纳米微乳：两亲性高分子为高效乳化剂，在水溶液中原位负载包裹农药， 制备纳米微乳。 构建方式： 自乳化 熔融乳化法
（6）固体微乳：在微乳剂的基础上固化或直接采用载体吸附的方式，构 建外观为固体，用水稀释后呈现出微乳剂特性的固体微乳。 构建方式：自乳化/熔融乳化法结合固化 载体吸附法
利用介质研磨法和晶核析出法，将难溶性农药直接纳米粒径化，，可以提高 分散性、溶出速率与渗透性，并且容易规模化制备。
介质研磨法 晶核析出法
合法、乳液聚合法、原位聚合法等构建纳米微囊载药系统。
纳米微囊载药系统示意图 快速膜乳化与W/O/W复乳法相结合
溶剂挥发法制备微胶囊工艺流程
界面聚合法制备微胶囊工艺流程
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（2）纳米微球：采用膜乳化法和相反转乳化技术，制备纳米到微米尺度的
微球；通过优化工艺流程，构建纳米微球载药系统的量产化方法。
多孔微球纳米载药系统示意图
乳液聚合法、 生物农药、环境 界面聚合法、 敏感性农药 膜乳化法
制得纳米混悬 剂后，加入载 难溶性农药 体出水固化
传统悬浮剂稳定性差， 改善水溶性与分散 固体纳米分散体 粉剂制剂载药粒子容 性，便于储存、运 易团聚，再分散困难 输和使用
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纳米农药制备模式与方法
（1）纳米微囊：利用特种拓扑结构和环境响应性高分子，采用界面聚
传输介质可以包括动植物与人体系统、土壤与植物周际 环境。
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纳米农药小尺寸与界面效应
剂型比较 常规制剂 纳米制剂 有机 溶剂 多 少 药剂 颗粒 粗大 纳米级 比表 分散性 覆盖率 黏附性 持效期 面积 小 大 差 好 小 大 易脱落 黏附好 短 长 生物 利用率 低 高
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ห้องสมุดไป่ตู้19
提高农药有效性与安全性的突破点
一、纳米农药研发动态
纳米技术是一门横断性的前沿科技
纳米药物
碳纳米管
纳米芯片
纳米机器人
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纳米技术在农业领域正在孕育多点突破
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2003年美国首次将纳米农业列入国家研究计划
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美国农业部的纳米农业重点研究方向
Pathogen and Contaminant Detection 农业、食品、环境系统中的病原物、污染物检测 Identity Preservation and Tracking 向生产、加工与消费人员提供农产品生产、加工和流通方面的信息 Smart Treatment Delivery Systems 在农业生产过程中智能化递释农业化学分子，例如适时控制、空间靶向、自 调节、生物响应等精准方式 Smart System Integration for Agriculture and Food Processing 基于纳米器件的精准农业微机电系统集成，包括传感、报告、定位、控制等 功能 Nano devices for Molecular and Cell Biology 基于纳米技术的分子生物学和细胞生物学研究装置，应用于分子、鉴定、研 究、修饰、感应等 Nanoscale Materials Science and Engineering 新型农业纳米材料、以及功能、特性与用途的开发 Environmental Issues and Agricultural Waste 基于纳米技术的土壤、水体、环境等生态系统的保护与修复，以及纳米粒子 的生态毒理学与安全性评价
环境毒理学评价 25
三、纳米农药研究进展
（一）纳米农药剂型设计
高压均质法
纳 米 农 药 制 备 方 法
熔融乳化法 剪切乳化法 载体固化法 自组装法 膜乳化法
纳 米 农 药 新 剂 型 设 计
微乳剂 纳米混悬剂 固体微乳剂 固体纳米分散体 纳米微球粉剂 纳米胶束
剂 型 功 能 特 性 评 价
悬浮分散性
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（2）纳米农药对靶沉积与剂量传输机制
疏水性叶面微纳结构 纳米载药系统设计与修饰
叶面亲和基团
纳米载药粒子 水 传统农药液滴
叶面蜡质 层 栅栏组织
纳米农药液滴
囊皮细胞
提高农药的叶面附着率，延长持效期，减少流失与脱落
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（3）纳米农药生物活性增效机理
作用方式 胃毒
内吸 触杀
食用 植物内吸 触角 虫体接触 虫体 足 翅 体壁 血液 组织
13
13
发展绿色农药是国家重大战略需求
《国家中长期科学和技术发展规划纲要》
2012年中央一号文件
《关于加快推进农业科技创新持续增强农产 品供给保障能力的若干意见》 国务院成立食品安全委员会(2012) 开展农药兽药残留专项整治
2013年,农业部与卫生部联合颁布
《食品中农药最大残留限量》
农业部2020年农药使用量零增长行动方案
原药分子 原药分子
助剂分子 助剂分子
载体 载体
固体微乳剂 固体微乳剂
31
纳米农药新剂型创制
阿维菌素
纳米微乳
通过助剂、助溶剂的筛选，制备了 甲维盐、高效氯氟氰菊酯纳米微乳
纳米微囊
甲氨基阿维菌素苯甲酸盐
通过聚乳酸、淀粉等载体材料，制备了 阿维菌素、高效氯氟氰菊酯、氯虫苯甲 酰胺纳米微囊 通过聚丁二酸丁二酯、二氧化硅、壳 聚糖/聚乳酸等载体材料，制备了阿维 菌素、高效氯氟氰菊酯、氯虫苯甲酰 胺纳米微球 通过嵌段共聚物PEO-b-PCL、 PEGMA-b-PCL以及PEG5000-PLA500 等制备了阿维菌素、高效氯氟氰菊酯、 氯虫苯甲酰胺纳米胶束
农药微乳剂的微观结构
蓝色区域面越积越大，乳化能力越强，性能越稳定
0%
10%
高效氟氯氰菊酯微乳剂
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2、固体纳米乳剂
制备方法：制成纳米乳剂后除去水分和溶剂固化
剂型优点：
保留了微乳剂的高活性等优点 具有更好的稳定性和安全性 便于储运和使用 固体纳米乳粒径分布曲线
固相转化
兑水乳化
甲甲维盐液体/固体纳米乳剂相互转换