近日，植物保护学院刘峰教授领衔的农药高效利用与环境安全团队以“Interfacial Polymerization Depth Mediated by the Shuttle Effect Regulating the Application Performance of Pesticide-Loaded Microcapsules”为题在线发表在ACS Nano上，团队刘峰教授和张大侠副教授为该文通讯作者，硕士研究生张涛为第一作者，山东农业大学为论文第一完成单位。
微囊化是提高农药利用率和降低农药安全风险的重要手段，也是当前农药制剂的发展方向和研究热点。界面聚合是当前工业化采纳率最高的主流微囊化制备技术，但该技术主要适用于包覆吡唑醚菌酯和毒死蜱等脂溶性强的农药，在制备水溶性偏强的品种时所成微囊稳定性差和难以获得高含量产品。目前，国内外对于囊芯极性程度对微囊形成过程的影响及其微观机制未见合理阐释和明确的解决方案，成为制约水溶性偏高农药微囊化进程的难题和障碍。
农药高效利用与环境安全团队以杀线剂噻唑膦（水中溶解度9 g/L）为模式农药，在高水溶性农药微囊制备和稳定机理方面取得了理论和技术突破。研究者首先利用不同极性程度溶剂改变囊芯体系的亲水性，发现随着亲水性增强，所成的微囊间粘连程度增加，壳层表面褶皱且变厚，而微囊释放速率却提高。为分析其原因，团队构建了能够将囊壳形成的微观过程宏观可视化的界面管式演化模型，发现并提出了“界面穿梭效应”，即当囊芯油相极性或亲水性较强时，水相单体容易越界进入油相，与油相单体MDI发生反应，随着水向油相传质深度的增加，界面膜虽逐渐增厚但却疏松多孔。而当油/水相亲和程度减弱时，水相单体仅与浅层油相的MDI发生聚合反应，因此形成的界面膜薄但致密，这种现象在微囊形成的微观过程中也得到了证实。在此基础上，研究者提出了控制界面穿梭效应的策略，通过利用疏水性强的溶剂降低油相亲水性、二次包覆以及增加油相粘度等措施，获得了壳层致密贮存稳定的噻唑膦微囊悬浮剂产品，能够延缓噻唑膦释放，进而缩短了随水施药时噻唑膦在土壤中的淋溶深度，将更多的噻唑膦集中在蔬菜根系周围，对根结线虫病防效比常规剂型制剂提高约20%，对蔬菜的药害也得到了极大控制。
图1. 不同亲水性溶剂制备的噻唑膦微囊形貌
图2. 囊芯亲水性影响囊壳结构及微囊应用效果
这一成果丰富了农药制剂加工理论，对于指导性质相近的其它农药的微囊化和缓控释具有借鉴作用。
编 辑：万 千
审 核：贾 波
