本文件是一篇发表于期刊 Chem. Biol. Technol. Agric. 的综述论文，作者为 Danial Abdollahdokht、Yunhao Gao、Sanaz Faramarz、Alireza Poustforoosh、Mojtaba Abbasi、Gholamreza Asadikaram 和 Mohammad Hadi Nematollahi*，通讯作者来自伊朗克尔曼医科大学。论文于2022年发表，题为“从传统农化产品到纳米生物农药：近期进展概述”。本文旨在全面梳理农药的发展脉络，重点介绍新型纳米农药和生物农药的最新研究成果，并探讨其作为传统化学农药更安全、更高效替代品的潜力。
综述核心内容与主要论点
1. 传统农药的分类、应用现状及其对人类与环境的危害 论文开篇即对传统农药进行了系统性分类，依据其结构或作用对象，主要分为杀菌剂、除草剂、杀虫剂、杀鼠剂和杀菌剂。作者指出，尽管农药在保护作物、提高产量方面不可或缺，但其使用效率极低，仅有约1%的施用量能作用于目标害虫，绝大部分扩散到环境中，造成了严重的污染问题。农药通过空气、水和土壤污染整个生态系统，并通过食物链在生物体内富集。职业暴露（如农业工人、农药生产工人）和一般人群暴露（主要通过受污染的食品和水）是主要的暴露途径。长期或高剂量暴露于农药与多种健康问题相关，包括神经系统疾病（如阿尔茨海默病、帕金森病）、癌症、生殖缺陷、激素紊乱和免疫抑制。这部分内容为全文的论述奠定了背景：传统农药虽然有效，但其高毒性、非靶向性和环境持久性带来了不可忽视的风险，因此迫切需要开发更安全、更精准的替代品。
2. 生物农药：基于自然的替代方案 为应对传统农药的弊端，生物农药应运而生。论文将生物农药定义为源自微生物、植物、动物或某些矿物的天然产物，用于害虫防治。作者详细阐述了生物农药相较于合成化学农药的核心优势：毒性更低、对靶标害虫更具特异性、小剂量高效、易于快速分解、环境污染小。文章将生物农药分为三大类进行介绍： * 微生物农药：利用细菌（如苏云金芽孢杆菌 *Bacillus thuringiensis*）、真菌（如白僵菌 *Beauveria bassiana*）、病毒、原生动物或酵母等活体微生物或其代谢产物来控制害虫。其作用机制通常是病原体侵入害虫体内并增殖，导致害虫死亡。微生物农药具有高度特异性，对非靶标生物和有益昆虫影响小，有助于维持生态系统生物多样性。 * 生化农药：这类是自然界中存在的物质，通过非毒性机制控制害虫，例如干扰害虫的交配行为（如性信息素）、抑制取食或影响其生长发育。常见的来源包括植物次生代谢产物，如萜类、生物碱、酚类等。 * 植物源保护剂：这是通过基因工程技术，将产生杀虫/抗病物质的基因转入作物自身，使作物在生长过程中持续表达这些保护性物质。文中重点介绍了第一代的Cry蛋白（来自Bt细菌）和新兴的dsRNA技术。dsRNA通过RNA干扰机制，特异性地沉默害虫体内的关键基因，从而抑制其生长或导致死亡，展现了极高的靶向性。 作者通过表格列举了近年来报道的具有生物农药潜质的各种物质及其靶标害虫，如真菌、线虫、昆虫等，展示了该领域的活跃研究态势。
3. 纳米农药：利用纳米技术实现智能递送 这是本文论述的重点和前沿领域。纳米农药是指利用纳米材料（尺寸在1-100纳米）作为载体或直接将农药活性成分制成纳米尺度的制剂。论文指出，纳米技术可以显著改善传统农药剂型的局限性，如有机溶剂含量高、粉尘飘移、分散性差、持效期短等。纳米农药的核心优势在于能够实现活性成分的控释、靶向递送和提高稳定性。文章详细介绍了以下几种主要的纳米农药载体系统： * 纳米乳液：由水相、油相和表面活性剂形成的热力学稳定体系，粒径在20-200纳米。它能有效增溶水溶性差的农药，提高其生物利用度和药效，同时减少有机溶剂和表面活性剂的用量。论文举例说明，与商业制剂相比，基于环保表面活性剂和植物酯油构建的纳米乳液在叶面润湿、铺展和渗透方面表现更优，从而显示出更高的生物活性。 * 纳米封装：将农药活性成分包封在纳米材料内部。封装材料可以是聚合物、脂质体、无机多孔材料（如二氧化硅、碳酸钙）甚至植物病毒纳米颗粒。这种封装能保护活性成分免于光解、水解和生物降解，减少流失，并能实现缓释或刺激响应型释放。刺激响应型释放是智能农药的关键，纳米载体可以根据环境中的特定刺激（如害虫分泌的酶、植物病害部位的pH变化、光照、温度等）来精准释放农药，极大提高了使用效率并降低了环境暴露。文中列举了多种响应类型，并强调这是未来研究的重点方向。 * 纳米颗粒作为农药：一些纳米材料本身具有杀虫或抗菌活性，可直接用作农药。例如，银、铜、氧化锌、二氧化钛等金属/金属氧化物纳米颗粒，以及壳聚糖、石墨烯等非金属纳米材料，已被证明对真菌、细菌和某些昆虫有抑制或杀灭作用。 * 纳米凝胶与电纺纳米纤维：纳米凝胶是亲水性聚合物交联形成的网络，能负载大量水或活性成分，常用于负载信息素或精油，实现长效缓释。电纺纳米纤维则能形成具有高比表面积的纤维膜，同样适用于信息素、精油甚至农药的负载与控释，延长其田间有效作用时间。 论文通过图示和实例，系统阐述了这些纳米载体的结构、制备方法及其在提高农药性能方面的具体机制。
4. 纳米农药与生物农药的结合：纳米生物农药 文章特别强调了将纳米技术与生物农药相结合的前景，即开发“纳米生物农药”。许多生物活性物质（如植物精油、微生物代谢产物、信息素）虽然高效、低毒，但存在稳定性差、持效期短、易挥发等问题。利用纳米载体（如纳米胶囊、脂质体、纳米凝胶）对它们进行封装和保护，可以克服这些缺点，形成稳定、长效且高效的绿色农药新剂型。这是将两种先进理念融合，有望实现“1+1>2”的效果。
5. 安全靶向递送与商业化现状 论文专门讨论了农药的“安全靶向递送”概念，即通过智能设计（如刺激响应型纳米载体）将农药精准输送至靶标害虫或病害部位，同时最大限度地减少对非靶标生物和环境的暴露。这被认为是解决农药滥用和污染问题的根本途径之一。此外，作者通过表格列举了目前已上市的部分微生物农药（如多种Bt制剂、白僵菌产品）和纳米农药（如基于铜或银的纳米制剂），表明这些新型农药已开始从实验室走向市场，具备实际应用价值。
6. 未来展望与挑战 在结论部分，作者展望了未来农业纳米技术的发展方向：开发兼具肥料和农药功能的“纳米农用化学品”；深入研究纳米材料与植物、环境之间的相互作用及其归趋；利用纳米结构催化剂提高农药效率以降低使用剂量；以及探索纳米材料在输送关键养分和遗传物质方面的应用。同时，论文也清醒地指出了面临的挑战：必须谨慎评估纳米材料可能对人类健康和环境带来的潜在风险（如吸入风险、离子释放、颗粒聚集等）；需要开发可再生的纳米材料绿色合成方法；建立从实验室到田间试验的标准验证流程；并通过教育计划促进科研人员与用户的沟通。
论文的意义与价值 本综述论文具有重要的学术价值和现实指导意义。首先，它系统性地整合了从传统农药到生物农药再到纳米农药的发展脉络，为相关领域的研究人员提供了一份全面的“知识地图”。其次，它深入剖析了纳米技术在农药领域应用的最新进展，特别是纳米载体在实现农药控释、靶向递送和稳定性提升方面的核心机制，指明了该领域的前沿研究方向。第三，论文明确提出了“纳米生物农药”这一融合概念，为开发下一代高效、安全、环境友好的植保产品提供了清晰的思路。最后，论文不仅总结了科研成果，还关注了商业化现状和未来挑战，体现了从基础研究到实际应用的完整视角，对政策制定者、产业界和科研人员都具有重要的参考价值。总体而言，这篇综述强调了通过技术创新（特别是纳米技术与生物技术的结合）来推动农业可持续发展、保障粮食安全和生态环境健康的必要性与可行性。