AI助農小助手名片
小助手：pH響應型智慧農藥輸送系統
三大法寶：高載藥量；抗紫外降解；智慧遞送農藥
兩大關鍵技術：自組裝技術；配位交互作用
能量值：5顆星
證件照：
智慧所創新pH響應自組裝系統的制備流程和作用機制
（圖片來源：作者提供）
AI助農小助手自我介紹
很高興認識你，我是pH響應型智慧農藥輸送系統，是中國科學院合肥物質科學研究院智慧機械研究所這個大家庭的成員之一。
作為一種用於遞送疏水性農藥的通用平台，我具有載藥量高、永續供應農藥和pH智慧控釋的特性，同時，我還具有優異的抗紫外線和耐熱性、突出的葉面親和力和優異的土壤固存性，這些性質保證了我在害蟲和雜草管理中的效力。
總的來說，我的出現為開發高效和環保的農藥制劑提供了一種很有前途的方法，極大地促進了農業的永續發展。
為了提高全球農作物產量，人類每年都會使用數以百萬噸的農藥來控制雜草、蟲害和植物病害。傳統農藥的快速釋放、揮發、光解和施藥後的淋溶造成了農藥大量的損失，對環境和非靶標生物構成了威脅，造成了農藥濫用。
為了最大限度地減少農藥的不利影響，科學家們正在加緊研究更綠色的農藥制劑，包括更具靶向性的有效成分和控釋制劑等。與開發成本高、耗時長的新型農藥活性成分相比，依靠目前使用的農藥活性成分制造控釋制劑，是提高農藥藥效和降低生態風險的更直接的策略。
基於此，中國科學院合肥物質科學研究院智慧機械研究所的吳正巖和張嘉團隊利用配位作用誘導的自組裝技術，制備了pH響應型智慧農藥輸送系統，「我」便誕生了！與商業制劑相比，我可以實作從遞送平台中靶向、智慧地釋放活性成分，並延長持效期，顯著提高農藥的利用效率。
（a）用不同材料處理60小時後，甘藍葉上的小菜蛾（n=10）的照片和（b）相應的死亡率，表明智慧農藥比原藥和商業制劑抗紫外效能更好，持效期更長。（c）不同pH值（5.5、7.0和8.5）下HCEAT處理24小時後小菜蛾（n=10）的死亡率和（d）相應的照片，表明智慧農藥具有優異的pH響應能力。
（圖片來源：作者提供）
（a） 經過30天不同處理後的反枝莧的照片。註意，12mg/mL的HCEPT含有1.4mg/mL的PMT。（b）百慕大草在不同pH值（5.5、7.0和8.5）下處理7天後的照片。以上結果表明智慧農藥輸送系統負載不同的農藥仍具有優異的持續供應和pH智慧響應的能力。
（圖片來源：作者提供）
「配位」有何妙處？
配位作用是指金屬離子與配位體透過配位鍵結合在一起，其中配位體是指能夠向金屬中心提供孤對電子的分子或離子。配位方法成本低廉、操作簡單且不會引入新的有機物對環境造成影響，因此配位作用在農藥制劑領域顯示出巨大的套用前景。
在含有金屬配位鍵的智慧農藥遞送系統中，不僅可以利用配位鍵和交互作用智慧調節農藥分子的釋放，還可以充分利用配位鍵中金屬離子的功能性，以提高載體的原子經濟性（如Fe3+可作為葉面肥，Cu2+可作為殺菌劑等等）。
自組裝技術是指透過分子間的交互作用，使分子自發地組織成有序結構的過程。自組裝可以根據組成和形成的材料型別分為分子自組裝、聚合物自組裝以及奈米顆粒自組裝，此技術具有簡單高效、可調性和高度有序的優勢，在奈米科技、材料科學、生物醫藥等領域展現了廣泛的套用潛力。
ph試紙測試
（圖片來源：veer圖庫）
pH響應材料是一類在不同的pH條件下表現出不同性質或行為的智慧材料。具有可調節性、化石相容性、多功能性以及智慧性的特點，能夠根據外部pH變化進行自我調節，廣泛用於生物醫藥、環境監測和材料科學等領域。
我利用了金屬-配體配位交互作用誘導的自組裝策略，用一種具有六個配體的螯合劑乙二胺四乙酸二鈉（EDTA-2Na）透過簡單易行的配位作用對鈣離子處理的埃洛石奈米管（HNTs）進行了結構控制，從而制備了HNTs多孔微球，並將其作為疏水性農藥負載的通用平台。
與界面聚合等其他方法相比，配位交互作用更容易實作，環境友好，金屬-配體配位鍵的動態性質賦予了組裝結構對pH、濕度和酶等刺激的內在響應。
此外，我也表現出更好的抗紫外線照射能力、更高的葉面親和力和更小的淋溶效果，而載體材料對作物和人的影響可以忽略不計，具有良好的生物安全性。
我的出現為開發高效和環保的農藥制劑提供了一種很有前途的方法，對農業的綠色發展具有重要意義。
我如何對抗農藥害蟲？
小菜蛾是一種具有高度適用性和抗藥性的農藥害蟲，主要危害十字花科植物，如白菜、甘藍、蘿蔔和薺菜等，因此在農業中造成的危害非常廣泛。將我噴施於蔬菜之後，在平常時期，我能夠持續地給藥，起到緩釋的作用，可以達到較長的防治效果。
當病蟲害爆發時，我可以根據周圍環境變為酸性的情況，包膜降解，自組裝結構發生崩塌，在短時間內釋放大劑量的農藥，以快速殺滅害蟲。
透過上述策略，我可以全方位地防止蔬菜被害蟲啃食，從而提高蔬菜產量。同時，我能夠負載不同型別的藥物，均能夠達到緩釋的效果，同時我的pH響應特性可以實作對農藥的調控，提高農藥利用率，減少農藥高施低效引發的農藥流失，可以套用於永續農業。
小助手寄語
我透過精準、智慧的藥物釋放，大大減少了農藥的浪費和對環境的汙染，降低了農藥殘留對生態系和人類健康的威脅。同時，我也有效提高了農作物的生產效率，保障了糧食安全，推動了農業生產向綠色、永續方向轉型。希望社會各界重視並支持智慧農業技術的發展，共同推動農業現代化，構建更加環保、高效、永續的農業生產體系，造福未來社會。
出品；科普中國
作者：滕國鵬（中國科學院合肥物質科學研究院智慧機械研究所）
監制：中國科普博覽
