近日，华南农业大学植物保护学院/绿色农药全国重点实验室硕士生刘鹏鹏，在国际知名刊物《Chemical Engineering Journal》(1区，IF=13.3)上，发表了题为“pH-Responsive Lignin-Modified Copper-Based Metal-Organic Frameworks for Precision Thiamethoxam Delivery in the Targeted Control of Red Imported Fire Ants (Solenopsis invicta)”的研究论文。
该研究合成了一种木质素改性修饰的铜基金属有机框架(L/HKUST-1)，改善了铜基金属有机框架缺陷，构建了一种pH响应型给药系统(TMX@L/HKUST-1)，实现了噻虫嗪(TMX)在红火蚁肠道选择性释放，显著提高了TMX对红火蚁的杀虫活性。
研究通过改性木质素，得到了八面体结构的铜基金属有机框架L/HKUST-1，平均粒径为530nm，相比传统的铜基金属有机框架，该载药材料具有更好的稳定性和载药率。在红火蚁工蚁酸性肠道中，TMX@L/HKUST-1颗粒崩解，释放出杀虫成分。TMX@L/HKUST-1提高了红火蚁对药物的取食量，损伤了工蚁肠道，显著提了杀虫活性；抑制了红火蚁解毒和氧化应激关键酶，包括羧酸酯酶（CarE）、乙酰胆碱酯酶（AChE）、多酚氧化酶（PPO）、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）；降低了红火蚁肠道内沙雷氏菌相对丰度，提高了假单胞菌和芽孢杆菌的相对丰度，菌群改变降低了红火蚁营养吸收、能量代谢及抗逆性。该研究构建一种在红火蚁肠道精准释放农药的载药系统，为红火蚁绿色防控提供了农药创制新思路。
TMX@L/HKUST-1在不同pH条件下崩解
华南农业大学植物保护学院硕士生刘鹏鹏为论文第一作者，张志祥教授和博士生杨留鹏为论文的通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划(2023YFD1701103))和广东省重点研发计划(2023B0202080001)的项目资助。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.158644
文图/植物保护学院