更高效更生态：纳米农药前景可期

运用现代前沿科技手段研发高效安全的新型农药、兽药和疫苗，是促进农业用药提质增效、保量减排、改善食品安全和生态环境的重要科技需求。日前，中国农业科学院召开联合攻关重大科研任务“农业纳米药物靶向给药机理研究及新产品创制”启动会。这一重大科研任务是由中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所牵头，三个研究所、三个企业组织实施的多学科交叉研究项目。正是针对这一重大科技需求。

2020年以来，中国农科院针对农业农村科技短板和“卡脖子”突出问题，部署实施了一批重大科研任务。中国农科院党组书记张和成表示，这项任务的重点是农业纳米药物的安全性、有效性和应用性，即要努力突破国外垄断的“卡脖子”技术，发挥国家农业科研团队的引领作用，进而推动我国农业药物产业转型升级和战略性新兴产业发展。

纳米技术听起来很“尖端”，但其实离我们的生活并不遥远。任务负责人崔海信研究员用通俗易懂的方式向记者解释:“纳米是长度的计量单位，一纳米等于一毫米的百万分之一。纳米技术就是研究结构尺寸在1到100纳米之间的材料的性质和应用。”虽然纳米是肉眼看不见的，但纳米级的物质在生活中随处可见。例如，玉米汁中的一些淀粉颗粒大小为100纳米。事实上，纳米技术可能应用于电脑、智能手机，甚至我们每天使用的食物和饮料。纳米技术与传统技术的渗透和融合，正在掀起新一轮产业技术革命。正是因为纳米技术，大数据、云计算、 物联网、人工智能已经全面普及应用。

纳米技术的发展导致了许多与纳米技术相关的新兴学科，如纳米医学、纳米化学、纳米电子学、纳米材料科学、纳米生物学等。，纳米技术与农业的结合催生了纳米农业投入品。

当前，纳米技术和新材料的集成创新与应用，正在孕育着农业领域颠覆性的技术突破，也为发展高效、绿色、可持续农业提供了前沿科技手段。特别是利用纳米技术打造高效、安全、低残留的“纳米农药”，成为绿色农药创新发展的主流。2019年，国际纯粹与应用化学联合会首次公布了未来将改变世界的十大新兴化学技术，其中纳米农药位列第一。

记者了解到，中国农科院在国内较早开展纳米技术与农业科学的交叉研究，特别是在2014年启动了纳米农业领域首个国家重大科研计划项目“利用纳米材料和技术提高农药有效性和安全性的基础研究”，通过纳米技术、新材料、化工、制药、植保的协同创新， 系统建立和发展了绿色纳米药物制剂的理论和技术体系，在纳米药物设计原理、协同机理、制备技术、工艺集成等方面形成了一批具有完全自主知识产权的创新成果。

崔海信研究员介绍，本次重大联合研究项目的研究内容是系统阐明针对主要农药、兽药和疫苗品种，创制具有靶向传输和智能释放功能的新型农业纳米药物的原理和方法；揭示提高药物有效性、安全性、靶标特异性和生物抗性的机理，打造颠覆性的绿色农业药物制剂技术体系。“在前期研究工作的基础上，进一步推进和实现农业纳米药物的产业化，重点打造一批高效、安全、低残留的农药、兽药、疫苗等绿色纳米药物制剂，突破其规模化制备工艺和设备体系， 以及突破我国兽用疫苗佐剂长期依赖进口，满足国家粮食安全、食品安全和生态安全的重大战略需求。"

我国传统农业药物长期低效使用，农药利用率不足40%，兽药生物利用度低，疫苗缺乏靶向性，持续时间短。“纳米材料因其尺寸小、结构特殊而具有许多新的物理化学特性，使纳米技术给农业药物领域带来了革命性的变化。”崔海鑫说，利用纳米载体的小尺寸效应、界面效应、隧道效应、靶向输送和控释功能，可以有规律、定量或动态地将药物输送到靶点，实现利用率最大化。

中国农业科学院植物保护研究所黄启良研究员说:“利用纳米技术将农药颗粒从传统的微米级降低到纳米级，将充分发挥农药的药效，促进农业提质增效。”

农业农村部制定的《农业绿色发展技术指南(2018-2030年)》已将纳米农兽药产品纳入绿色新投入品目录。国家农业技术推广服务中心首席专家王丰乐指出，纳米农药有利于促进农业绿色发展，有几个明显的优势:一是提高农药药效。将农药制成纳米颗粒，增加扩散性、渗透性、导电性等，必将促进药效的提高，是实现减量增效的重要手段；二是减少农药用量。纳米农药通过减小农药的粒径，增加接触面积，有利于增强农药液滴在作物叶片和害虫表面的亲和力， 从而减少农药流失，一般降低防治效果20% ~ 30%；第三，便于空中施药。纳米农药制剂在溶剂中分散均匀，性能稳定，农药多种方式混合时混合性能好，与水混合不分层、不沉淀、不混桶，施药速度提高3-5倍；第四是延长药物的持续时间。农药喷洒后，受光线、氧气、温度的影响，其有效成分容易降解或分解。利用纳米技术控制农药的释放速度，保护有效成分，可以实现农药的长期缓释。第五， 生产加工环保。传统乳油中有机溶剂含量为90%。用水代替有机溶剂，不使用剧毒的苯类溶剂和添加剂，可以从根本上解决农业面源污染问题。

目前，我国纳米农药已进入产业化进程，产业化的纳米农药优先类型主要是能显著提高农药表观溶解度的水性纳米农药，包括纳米乳剂、微乳剂、纳米分散剂(纳米悬浮剂)等。针对创新的“定制化”生产纳米农药和“航空植保专用药剂”，正在结合无人机飞防进行论证。

王丰乐说，国家已在19个省区的170多个县开展了纳米农药的试验示范，防治对象为水稻、小麦、玉米、柑橘等17种作物的20种。特别是崔海信团队，联合中国农业科学院植物保护研究所、中科院国家纳米中心、清华大学等单位，开发了一批绿色纳米农药新剂型，并结合国家化肥农药“两减”重点科研项目的实施，开展了一系列试验和示范。实验结果表明，纳米农药能增强药效，提高防治效果，减少农药用量，延长持效期， 具有良好的推广应用前景。他建议加强科研单位、生产企业和推广部门的对接合作，开展纳米施药技术的集成优化，探索我国主要农作物纳米施药技术集成解决方案。

R&D科研任务团队引进三家企业是“产学研”合作机制的创新。崔海鑫表示，该任务将紧密结合农业生产实际，面向市场需求，探索合理的产学研模式，重点突破中试生产工艺和装备体系，打造纳米农药、兽药、疫苗新的产品集群，加快我国农业医药产业转型升级和农业绿色发展。