近日，北京农学院生物与资源环境学院农药创制与应用团队在国际知名学术期刊Chinese Chemical Letters发表题为Sustainable fungicide delivery via imazalil-functionalized nano-coordination polymer carriers: Enhanced stability, environmental safety, and pH-responsive properties的研究论文，成功构筑了咪唑功能化纳米配位聚合物载体PDCP1，实现了杀菌剂的高效负载69%与pH响应性缓释。该材料显著提升了咪唑的紫外稳定性、存储稳定性和叶面附着性，对多种病原真菌展现出超高效抑制活性，同时降低了对非靶标生物的毒性。

咪唑类杀菌剂在农业中应用广泛，但传统施用方法存在环境分散快、稳定性差等问题。近年来，纳米配位聚合物载体成为研究热点。Hou等通过溶胶-凝胶法将氯叶绿素负载于UiO-66中，制备出pH响应控制释放的纳米粒子，提高了农药效率并降低环境影响。Yang等则通过修饰ZIF-90并负载农药，制备出具有α-淀粉酶和pH响应性的纳米复合材料，展现出广谱的农药缓释性能。然而，现有研究在成本、合成复杂性、稳定性等方面仍存在不足。为此，本研究致力于开发可持续的杀菌剂递送系统，通过构筑咪唑功能化纳米配位聚合物载体PDCP1，实现了咪唑类杀菌剂的高效负载与pH响应性缓释。

研究通过将咪唑类杀菌剂抑霉唑（IMZ）与Zn(II)和1,3,5-苯三甲酸（H₃BTC）在混合溶剂中反应，成功合成了新型纳米尺度配位聚合物PDCP1（图1）。结构分析显示PDCP1具有高载药量（68.5%）以及pH响应性释放特性：在酸性环境（pH 5）中，药物释放迅速；而在碱性环境（pH 9）中释放更完全（120小时达94.3%）（图2）。实验表明，PDCP1对多种植物病原真菌（如胶孢炭疽菌、稻瘟病菌和黑斑病菌）展现出优异的抗菌活性，其EC₅₀值分别为0.72、0.92和0.56 μg/mL，显著优于传统IMZ溶液。此外，PDCP1还表现出良好的环境稳定性（图3），如UV稳定性提升（6小时UV照射仅降解50.34%）、热稳定性增强（54℃下7天仅分解6.24%），以及优异的水稳定性（7天无相变）。生物安全性评估显示，与IMZ溶液相比，PDCP1对大豆种子萌发、斑马鱼和RAW264.7细胞的毒性显著降低，具有更好的生物安全性。综上，PDCP1作为一种新型纳米杀菌剂载体，不仅提高了农药的利用效率，还为农业化学品的可持续发展提供了新策略。

图1. (a) PDCP1合成; (b) DLS分析; (c) PDCP1的配位环境及链结构; (d)模拟和实验PXRD谱; (e)zeta电位; (f) TGA和IMZ DTG谱; (g) FT-IR; (h,i) SEM; (j) TEM图,碳、氮、锌、氯和氧EDS mapping。

图2. (a)不同pH值(5、7和9)下PDCP1和(b)基于Korsmeyer-Peppas动力学释放模型的累积释放率。

图3. (a) 抑霉唑乳剂、抑霉唑溶液和 PDCP1 悬浮液的紫外线稳定性; (b) 固体抑霉唑和 PDCP1 在不同温度(5、27和54℃)下的热储存稳定性; (c) PDCP1 悬浮液的水稳定性测试; (d)大豆种子萌发实验和(e)幼苗高度实验; (f)以斑马鱼毒性测试。

北京农学院生物与资源环境学院硕士研究生朱高生为论文第一作者，应用化学系于宝义副教授和北京建筑大学王崇臣教授为论文通讯作者，尚巧霞教授给予了指导。本研究得到了北京市设施蔬菜创新团队项目和都市农林学新兴交叉学科平台建设项目资助。