导读：

近期，新疆农业大学化学化工学院李君副教授团队利用马来酸酐功能化纤维素纳米晶体（MACNCs）稳定的Pickering乳液作为模板，通过自由基聚合接枝N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM），制备了具有温度响应性的微胶囊（MACNCs-g-NIPAM）。将吡虫啉（IMI）负载到这种微胶囊中，形成了智能释放系统（IMI@MACNCs-g-NIPAM）。相关研究以“Fabrication of thermo-responsive microcapsule pesticide delivery system from maleic anhydride-functionalized cellulose nanocrystals-stabilized pickering emulsion template”为题，发表于期刊《Carbohydrate Polymers》。

本文要点：

1、针对农药滥用问题，本研究以马来酸酐功能化纤维素纳米晶体（MACNCs）稳定的Pickering乳液为模板，通过N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）自由基聚合，制备了温敏型微胶囊农药递送系统（MACNCs-g-NIPAM）。

2、该微胶囊负载吡虫啉（IMI）后形成智能释放体系（IMI@MACNCs-g-NIPAM），具有高包封率（88.49%）和载药量（55.02%）。

3、体外释放实验证实其显著温敏性：35°C释放率（76.22%）远高于25°C（50.78%）。

4、智能释放的核心在于温敏型聚合物的相变行为，微胶囊壳层中的聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAM）具有低临界溶解温度（LCST ≈ 32℃）。

5、与市售吡虫啉水分散粒剂（CG）相比，IMI@MACNCs-g-NIPAM在叶片上表现出更优的铺展性、滞留性和抗雨水冲刷性。

6、其对靶标生物（棉蚜）的杀虫活性（LC50 = 11.12 mg/L）显著优于CG（LC₅₀ = 38.90 mg/L），并展现出良好的生物相容性和低毒性。

7、该体系在智能农药制剂开发中具有巨大潜力，有助于减少农药用量和施药频率，符合可持续发展目标。

图1.MACNCs和MACNCs-g-NIPAM的制备示意图。

图2.MACNCs-g-NIPAM的物理化学性质：（a）机理图；（b）MACNCs-g-NIPAM的光学显微镜图像和（c）SEM图像；（d）傅里叶变换红外光谱；（e）XRD图谱。

图3.MACNCs-g-NIPAM的热稳定性：（a）TG；（b）DTG；（c）DSC；（d）温度响应示意图。

图4.（a）IMI@MACNCs-g-NIPAM的EE和LE；释放和动力学研究：（b）纯IMI释放和IMI@MACNCs-g-NIPAM中的IMI释放；（c）IMI@MACNCs-g-NIPAM在不同温度下的IMI释放；（d）IMI@MACNCs-g-NIPAM在不同温度下释放IMI的Ritger-Peppas动力学模型。

图5.IMI@MACNCs-g-NIPAM在棉花叶片表面的扩散性、滞留性和雨水冲刷残留率：（a）接触角（+和-表示棉花叶片的前后两侧）；（b）IMI@MACNCs-g-NIPAM保留；（c）IMI@MACNCs-g-NIPAM的抗雨蚀性；（d）微胶囊和叶子之间的氢键结合力；（e）不同农药的累积残留。

图6.（a）施用不同浓度的IMI@MACNCs-g-NIPAM后棉蚜死亡的照片；棉蚜死亡率：（b）IMI@-MACNCs-g-NIPAM；（c）CG；（d）CG和IMI@MACNCs-g-NIPAM的LC₅₀；（e）不同温度下棉蚜的死亡率；（f）25°C和35°C下施用IMI@MACNCs-g-NIPAM后棉蚜死亡的照片。

图7.斑马鱼死亡率：（a）IMI@MACNCs-g-NIPAM；（b）CG；（c）CG和IMI@MACNCs-g-NIPAM的LC₅₀；（d）施用不同浓度的IMI@MACNCs-g-NIPAM后斑马鱼死亡的照片。

图8.不同IMI@MACNCs-g-NIPAM浓度（a）黄瓜幼苗照片；（b）黄瓜幼苗发芽率；（c）黄瓜幼苗干重和湿重；（d）大肠杆菌吸光度；（e）大肠杆菌生长的照片。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2024.122531