Новости химической науки > Средство адресной доставки агрохимикатов растению

Исследователи из США разработали реагирующий на воздействие и биодеградируемый сополимер звездообразной формы, который может использоваться для адресной доставки питательных микроэлементов и пестицидов растениям.

Контролируемое высвобождение «полезной нагрузки» в лубяной ткани растения при повышенном значении pH позволяет рассматривать наноносители как весьма перспективное решение для нужд высокопроизводительного сельского хозяйства.

Полимерные наночастицы-переносчики полезной нагрузки уже давно рассматриваются в рамках решения такой задачи, как адресная и контролируемая доставка лекарственных препаратов в медицине человека и ветеринарии, однако потенциал применения таких наносистем долгое время оставался неизученным. В настоящее время существующие методы доставки питательных веществ и пестицидов растениям отличаются низкой эффективностью, поэтому и в этом деле необходима разработка стратегии, предполагающей специфичную доставку веществ.

Брент Сумерлин (Brent Sumerlin) из Университета Флориды предполагает, что решением проблемы специфичности может стать полисукцинимид. При низких значениях этот полимер гидрофобен и может инкапсулировать препараты, имеющие сельскохозяйственное значение. Гидролиз при высоких значениях рН приводит к тому, что полимер становится гидрофильным. Исследователи из группы Сумерлина решили разработать полимерные наночастицы, которые бы реагировали на малоосновную среду в лубяной ткани растений, высвобождая свою загрузку.

Полимеризация с раскрытием цикла защищенной N-карбоксиангидридом &alpha-аминокислоты позволяет получить полипептид, способный к адресной доставке препаратов в растение. (Рисунок из Chem. Comm., 2015, DOI: 10.1039/c5cc02726h)

Исследователи столкнулись с тем фактом, что существующие методы получения этого полимера не могли обеспечить точный контроль его молекулярной массы, что необходимо для определения главной характеристики наночастицы – ее размера. Препятствие удалось преодолеть, получив амфифильные полимеры с заданными молекулярными массами и контролируемой топологией за счет комбинации полисукцинимида с полиаспарагиновой кислотой.

Еще одним достоинством полученного сополимера было то, что его компактные частицы со звездообразной формой могут легче двигаться по сосудистой сети растений, поскольку обладают меньшей вязкостью в сравнении со своими линейными эквивалентами.

В качестве инициаторов и спонсоров исследования выступали компании Флориды по выращиванию цитрусовых. Новый полимер может помогать в лечении цитрусовых деревьев от озеленения – бактериальной инфекции лубяной ткани дерева. Испытания показали, что полимер более чем успешно доставляет синтетический растительный гормон по адресу, а скрининг токсичности полимера показал его безопасность для цитрусовых деревьев.

Эксперты по химии полимеров высоко оценивают результаты новой работы. Роберт Матерс (Robert Mathers) отмечает, что система направленной доставки может увеличить эффективность доставки агрохимикатов и снизить количество применяющихся в настоящий момент в сельском хозяйстве пестицидов и питательных веществ. Филипп Костанцо (Philip Costanzo) отмечает, что работа представляет собой новое исследовательское направление химии полимеров, важное для сельского хозяйства.

Источник: Chem. Comm., 2015, DOI: 10.1039/c5cc02726h

метки статьи: #бытовая химия, #вопросы экологии, #новые материалы, #химия полимеров