本研究开发了一种基于离子液体的单分子纳米农药(UNI)递送系统，通过水基工艺成功制备了平均直径约3nm的单分子纳米农药制剂。该系统采用胆碱十二烷基硫酸盐(CDS)作为载体，利用密度泛函理论(DFT)计算指导，将传统农药如甲氨基阿维菌素苯甲酸盐(EMB)转化为单分子状态。实验证实，UNI系统显著增强了农药的细胞摄取能力(提高2.1倍)、昆虫表皮渗透性(提高4.1倍)和叶片角质层穿透深度(达8μm)。田间试验表明，UNI系统对斜纹夜蛾、甘蓝蚜和中国梨木虱等多种害虫的防治效果显著优于商业制剂，即使在用量减少50%的情况下仍能保持同等防效。安全性评估显示，该系统仅使用FDA公认安全的工业级原料，对非靶标生物(斑马鱼、蜜蜂、蚯蚓)的毒性低于商业制剂，且植物生长不受影响。该研究为农药减量增效提供了一种水基、低成本且易于工业化生产的解决方案，在促进可持续农业发展方面具有重要应用前景。

1题目

文章题目：A unimolecule nanopesticide delivery system applied in field scale for enhanced pest control

发文单位：中国农业科学院植物保护研究所、南京农业大学、上海交通大学

2杂志

Nature Communications；IF=15.7分

3链接

Li, X., Wang, X., Sun, C. et al. A unimolecule nanopesticide delivery system applied in field scale for enhanced pest control. Nat Commun 16, 6809 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-61969-7

4检测指标

Norminkoda提供了SOD，POD，MDA，叶绿素、脯氨酸，可溶性蛋白，总酚检测；农残甲维盐靶向检测

5主要内容

5.1. 技术原理与设计

研究团队开发了一种基于离子液体的单分子纳米农药（UNI）递送系统，其核心创新在于：

材料选择：使用胆碱十二烷基硫酸盐（CDS）作为载体，该离子液体具有弱离子相互作用和优异的透皮递送能力

尺寸控制：通过精确调控农药与CDS的质量比（1:5），实现了约3nm的单分子分散状态

制备工艺：完全水基的一步混合过程，避免了有机溶剂的使用

5.2. 关键性能验证

研究通过多尺度、多方法验证了UNI系统的优越性能：

表征分析：

TEM和DLS证实UNI-EMB（单分子纳米农药）平均粒径为3.0±0.5nm

SAXS（小角X射线散射）进一步确认单分子状态

NOESY（核欧沃豪斯效应光谱）显示EMB与CDS之间存在强空间相互作用

渗透性能：

昆虫表皮渗透：UNI-EMB的内皮层荧光强度是传统制剂的4.1倍

叶片渗透：UNI-EMB在梨叶中的渗透深度达8μm，是对照组的2-4倍

细胞摄取：High Five细胞中UNI-EMB的荧光强度是传统制剂的2.1倍

生物活性：

对斜纹夜蛾（Spodoptera exigua）的LC50值比商业微乳剂（ME）低2.8倍

100mg/L浓度下，UNI-EMB仅需4小时即可达到50%死亡率，而传统制剂需要24小时

5.3. 田间应用效果

研究在海南、北京和河北等地进行了大规模田间试验，结果显示：

防治效果提升：

对斜纹夜蛾的防治效果显著高于商业对照（ME和SG）

对甘蓝蚜（Brevicoryne brassicae）和中国梨木虱（Psylla chinensis）同样表现出优越防效

用量减少：

即使将UNI-EMB浓度降低50%，仍能达到与商业全剂量制剂相当的防效

5.4. 安全性与环境评价

研究从多个维度评估了UNI系统的安全性：

植物安全性：

对卷心菜幼苗的生理生化指标（叶绿素含量、SOD活性等）无显著影响

田间应用未见叶片损伤症状

非靶标生物：

对斑马鱼、蚯蚓和蜜蜂的标准化相对毒性（NRT）值高于商业制剂

农药残留量低于商业制剂

环境友好性：

完全水基工艺，不含甲苯、二甲苯等有害有机溶剂

使用FDA GRAS认证的原材料

6总结

本研究的主要创新可归纳为以下五个方面：

尺寸突破：首次实现农药在水基体系中的单分子级（~3nm）分散，突破了传统纳米农药的尺寸下限

技术革新：开发了基于离子液体的全新递送系统，完全避免有机溶剂使用

理论指导：通过DFT计算理性设计制剂配方，实现从经验探索到理论预测的转变

评价体系：建立包含NRT指数的多维度安全评价方法

田间验证：在真实农业环境中证实技术的可行性和优越性

这项研究为农药减量增效提供了一种全新的技术路径，将基础研究与应用研究紧密结合，体现了"从实验室到田间"的完整创新链条，对推动绿色农业和可持续发展具有重要意义。