Des nanopesticides sur mesure soutiennent les pratiques agricoles durables

La recherche en nanotechnologie offre une méthode réaliste et efficace pour réduire les déchets de pesticides et augmenter la consommation de pesticides. Une nouvelle publication dans la revue ACS Science et technologie agricoles discute du développement de nanomatériaux de silice chargés de chlorpyrifos enrichis de polydopamine ([email protected]) pour une lutte antiparasitaire intelligente.

Des nanopesticides sur mesure soutiennent les pratiques agricoles durables

Étude : Un nanopesticide de silice mésoporeuse modifié par la polydopamine déclenché par un alcali pour l’administration intelligente de chlorpyrifos avec une faible perte. Crédit d’image : David Moreno Hernandez/Shutterstock.com

La libération de chlorpyrifos du composite hybride dépendait des alcalis et de la chaleur, garantissant l’efficacité continue et constante du constituant efficace sur une période prolongée. La création d’une nanoparticule intelligente pour la gestion d’une maladie végétale spécifique génère de nouvelles idées pour l’agriculture biologique.

Importance des pesticides

Les pesticides sont essentiels pour réduire et gérer les maladies des plantes, les insectes et les mauvaises herbes, qui sont nécessaires à la production agricole, réparant environ 30 % des dommages aux cultures dans le monde. Cependant, plus de 90% des pesticides conventionnels s’infiltrent dans l’écosystème pendant le processus de dépôt, entraînant des dommages environnementaux.

Actuellement, on pense que le développement d’une technologie de pesticides à libération contrôlée réduirait efficacement le gaspillage de pesticides et augmenterait la consommation de pesticides. Avec l’avancement des nanomatériaux et leur utilisation généralisée dans la production végétale, plusieurs nouvelles compositions de pesticides ont été créées, notamment des nanocaplets, des nanoliposomes et des nanogels.

Diverses nanoparticules, notamment l’oxyde de graphène, le charbon de bois, les élastomères et les minéraux de kaolin, ont jusqu’à présent été utilisées comme supports de pesticides.

Nanoparticules de silice mésoporeuses (MSN) comme vecteurs de pesticides

Parmi ces substrats alternatifs, les nanoparticules de silice mésoporeuses (MSN) sont reconnues comme des nanomatériaux de transport attrayants pour les applications d’administration de médicaments en raison de leur volume de structure poreuse efficace élevé, de leur taille de pore réglable et de leur bonne cytocompatibilité. Les MSN sont considérés comme raisonnablement sûrs pour les cultures et peuvent être utilisés comme transporteurs de pesticides pour assurer une administration efficace des pesticides, sans zone d’inhibition ni lésion trouvée dans les plantes traitées pendant les essais.

De plus, la morphologie de surface facilement synthétisée des MSN permet l’incorporation de substances adaptables ou de matériaux polymères, permettant le développement d’un mécanisme d’administration de nanopesticide qui réagit aux stimuli externes (tels que le pH, l’éclairage et la chaleur) et permet ainsi la libération contrôlée de éléments pesticides.

Polydopamine (PDA) : Molécule de gardien sensible au pH

Pour obtenir la réaction précise d’un nanopesticide aux stimuli environnementaux, la couche de surface du nanocomposite est souvent modifiée avec des molécules de contrôle d’accès réactives. En raison de ses excellentes propriétés biologiques, de son adhérence élevée et de son efficacité photocatalytique élevée, la polydopamine (PDA), une substance dérivée des moules, a suscité un intérêt considérable. La capacité filmogène supérieure du PDA lui permet d’être uniformément déposé à l’extérieur d’une grande variété de matériaux pour des applications générales. De plus, plusieurs études ont montré que le PDA peut être utilisé comme molécule de contrôle sensible au pH pour réguler les systèmes d’administration de médicaments.

Développement d’un composite intelligent de nanopesticides

Dans cette étude, les chercheurs ont développé un composé de nanopesticides intelligent basé sur une structure de nanocomposite de silice mésoporeuse (MSN) modifiée par PDA qui aide les particules de pesticides à être libérées en réponse à un stimulus alcalin.

Le chlorpyrifos (Cpf), un pesticide organophosphoré à large spectre avec contact cutané et gastrotoxicité, a été choisi comme pesticide prototype en raison de son utilisation répandue dans l’agriculture pour lutter contre les ravageurs. Le taux de libération de Cpf a été minutieusement étudié en présence de pH et d’autres déclencheurs biogéniques. Cpf-foliaire [email protected]L’adhérence, la tolérance pluie-ruissellement et l’efficacité des pesticides ont également été étudiées pour déterminer sa durabilité.

Conclusion et perspectives de la recherche

En conclusion, [email protected], une combinaison de pesticides à l’échelle nanométrique déclenchée par un alcali, a été développée dans ce travail. La morphologie microporeuse sur l’interface des MSN a été restreinte en raison du confinement de PDA, ce qui limite l’efficacité d’extraction de Cpf dans l’environnement externe.

Pour produire la décharge déclenchée alcaline de [email protected], le PDA fonctionne comme une molécule barrière sensible au pH. Ce nouveau composite a été découvert pour avoir une adhérence foliaire exceptionnelle et une grande résistance à l’érosion des précipitations lors d’essais simulés, ce qui indique qu’il peut prévenir de manière significative les pertes de pesticides dues au glissement des feuilles et au ruissellement des précipitations. La présence et la dégradabilité des pesticides dans l’intestin moyen ont été établies par inspection du tissu gastro-intestinal de M. separataet le mécanisme probable de [email protected] a été établie.

Cette recherche suggère une méthode viable pour réduire les déchets de pesticides et la contamination de l’écosystème. Cependant, les résultats simulés peuvent ne pas fournir des résultats physiques précis. Par conséquent, des études de terrain devraient être menées pour améliorer l’efficacité des composés nanopesticides à l’avenir.

Référence

Kan, Q. et al. (2022). Un nanopesticide de silice mésoporeuse modifié par polydopamine déclenché par un alcali pour une administration intelligente de chlorpyrifos avec une faible perte. ACS Science et technologie agricoles. Disponible sur : https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsagscitech.1c00269.

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