中國粉體網訊 農藥、化肥的應用是農業史上巨大的進步與成功。不過是藥三分毒，農產品中殘留的毒素終將會由食物鏈進入人體，因此農藥也是不折不扣的“雙刃劍”。將農藥負載于載體材料上，制備成農藥載藥體系，能夠有效控制農藥有效成分的釋放、改善傳輸性能、增強防治效果并降低毒害作用，守護人類健康。
1、碳酸鈣載藥體系的制備
碳酸鈣載藥體系的研究主要分為碳酸鈣微球和碳酸鈣復合材料兩類，藥物的負載可通過共合成法或吸附法實現。共合成法是在碳酸鈣制備過程中加入藥物，并通過共沉淀或共結晶的方式包埋藥物；吸附法則是在碳酸鈣制備完成后，將其浸入藥物溶液中，利用表面吸附和孔隙滲透負載藥物。
吸附法和共合成法負載藥物示意圖
藥物的類型、濃度及其物理化學性質（如分子質量、溶解度、比表面積等）均會影響載藥體系的載藥率、包封率、穩定性和形貌等。研究表明，這兩種方法制備的碳酸鈣農藥控釋體系均具有良好的緩控釋效果。
碳酸鈣的生長機理示意圖
2、碳酸鈣在農藥領域的應用及研究進展
CaCO3因其安全、低成本、易于制備、生物降解緩慢和固有的生物相容性等優勢，被認為是一種很有前途的運載載體。它已被用于包覆井岡霉素、撲草凈和咪鮮胺等農藥。
（1）碳酸鈣制備儲備糧用智能防蟲片劑
傳統用于儲糧害蟲防治的農藥主要有磷化氫、溴甲烷、氯化苦等熏蒸劑，但這些熏蒸劑毒性大，對人體健康有潛在危害，長期使用易引起害蟲產生抗藥性。因此，高效、綠色、安全的農藥對于保護儲備糧免受污染和減量必不可少。
馬志卿團隊采用氣體擴散開孔策略制備了粒徑為60−88nm的聚多巴胺摻雜納米碳酸鈣（nano PCaCO3）。多孔納米PCaCO3基于孔填充、氫鍵和π−π相互作用對酚類和酮類化合物表現出良好的包封能力。添加功能性崩解劑和輔料后，制備了兩種分別含香芹酚（18.0%）和香芹酮（16.7%）的納米PCaCO3片劑，該片劑基于納米PCaCO3與吸濕性固體酸的濕度響應反應，實現了一種新穎的濕度控制釋放模式。
農藥制劑的合成過程和技術原理
在低相對濕度（RH）下，儲糧害蟲難以存活，片劑中有效成分的釋放速度較慢；在高濕度條件下，儲糧害蟲生長旺盛，有效成分的釋放速度相應加快，75%RH條件下片劑中香芹酚和香芹酮的7天累積釋放率約為40%RH條件下的3倍。此外，片劑還表現出良好的熏蒸活性，75%RH條件下對黃曲霉19天抑制率達73.7%，對玉米象7天熏蒸死亡率達92.7%。該片劑可有效用于儲糧害蟲防治，且多孔納米PCaCO3支撐的控濕釋放模式可拓展，以開發更高效、功能性的藥物。
（2）碳酸鈣在農藥領域的其它應用案例
已報道的CaCO3載體大多是通過調整其物理結構來設計的，例如納米CaCO3以及微孔和中孔CaCO3。此外，聚合物功能化是CaCO3應用的另一種有前途的策略，它結合了有機和無機單體的優點。例如，羥丙基-β-環糊精功能化的CaCO3被探索作為增強水不溶性藥物口服遞送的潛在載體；有機單體摻雜可以提高水不溶性藥物的溶解度和口服生物利用度；聚（丙烯酸）穩定的無定形CaCO3被探索作為可調的pH響應性藥物遞送載體；聚（丙烯酸）的摻雜有效提高了其生物降解性和pH響應能力。有機單體功能化的CaCO3在農藥包封方面表現出預期的應用潛力。
3、碳酸鈣在農藥領域研究方向
（1）提高農藥穩定性和有效利用率
碳酸鈣作為農藥載體能夠顯著提高農藥的穩定性和有效利用率，其獨特的包覆性能減少光照、氧氣和濕度等環境因素對農藥分子的影響，從而延長農藥的有效壽命。研究表明，將井岡霉素負載于碳酸鈣中，延長了釋放周期至兩周，并提高了對立枯絲核菌的抑菌率約27%。此外，碳酸鈣載藥體系還可協同增強藥效并補充營養成分。
（2）pH響應型
碳酸鈣作為載藥材料對酸性環境的響應性使其能夠實現精準的藥物釋放。錢坤等研究發現，碳酸鈣乙草胺微球在pH5.0的酸性環境中，藥物釋放率達80%，而在中性和堿性環境下顯著降低至50%。這一pH響應特性為開發可調控釋放的載藥體系提供了可能。此外，通過調整碳酸鈣的晶型、粒徑及表面特性，可以進一步優化其緩釋和延時釋放效果，顯著提高農藥的利用效率。
（3）改善農藥的轉運性能
碳酸鈣的物理化學特性賦予了其改善農藥轉運性能的潛力。Montaser等制備的殼聚糖-纖維素-碳酸鈣氣凝膠對戊唑醇的載藥率高達62.28%，并顯著提升了藥物的均勻性和溶解度，使其更易被植物吸收和傳輸。此外，通過在碳酸鈣表面修飾功能性分子或聚合物，可以增強其在植物表面或害蟲角質層的粘附力，實現更加高效的靶向輸送。
進一步研究表明，碳酸鈣的晶型和顆粒大小在其轉運性能中起到重要作用。尤其是納米尺度的碳酸鈣晶體，不僅能夠顯著提高農藥在植物導管中的分布效率，還能減少由于藥物擴散導致的非靶向損失。
（4）降低環境污染，提高生物安全性
研發新型農藥載體，提高農藥的靶向性、減少環境污染并提高生物安全性，已成為農業研究的重要方向。碳酸鈣作為農藥載體材料，因其顯著的環境友好性和生物安全性，在減少農藥污染和提升農藥效能方面展現了良好的應用前景。碳酸鈣作為農藥載體，能夠有效控制藥物在環境中的擴散。
結語
碳酸鈣資源廣泛，制備技術成熟，生產成本低，產品綠色無污染，在農藥領域應用有良好的基礎條件。加之碳酸鈣晶型可控、形貌豐富、粒徑可控、復合材料普適性強、具備優異的生物特性、可降解性，作為鈣源對作物還有助益。由此可知，碳酸鈣在農藥領域的應用有巨大潛力，對綠色農藥的生產及應用有積極作用。
參考來源：
李園園，碳酸鈣農藥載藥體系研究進展，中國農業科學院
李溫，聚多巴胺摻雜的多孔納米碳酸鈣基綠色片劑用于活性成分的濕度響應智能釋放和谷物儲存害蟲的控制，美國化學會
Green Carbon Dots/CaCO3/Abamectin Colloidal Pesticide Formulation for Safer and More Effective Pest Management
(中國粉體網編輯整理/昧光)
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