除草剂研发新思路——人类友好型百草枯

农药自发明以来就在农业发展史中扮演着重要角色。直到今天，农药的作用在农业（包括中草药种植业）和园艺业仍然不可替代。我国农药生产企业考虑最多的问题还是如何快速除草或杀死害虫以及降低成本和追求简单的生产工艺。年产75万多吨的农药中有一半是高毒农药，农药的主要接触者农民的中毒事件也时有发生，且中毒者多是家中的主要劳动力，造成的经济损失较大，发生农药中毒的家庭生活水平会下降60%。未来农药产品的发展方向应该是：对人类健康安全无害、对环境友好、超低用量、高选择性的绿色农药。

针对这一问题，澳门大学中华医药研究院的王瑞兵教授（点击查看介绍）与李铭源教授（点击查看介绍）课题组通力合作，通过两亲性超分子主客体复合物自组装手段，构建了一种太阳光响应型除草剂制剂，可以极大地降低对人的毒性，但仍然保留良好的除草性能，为绿色农药的研发提供了一种新思路或者新平台（图1）。他们利用这种太阳光响应型超分子纳米囊平台，并以高效、高毒农药作为模型药物，可使这些高效高毒的农药转变为高效低毒的农药。

该研究提出了一锅法制备超分子纳米囊的概念（图2），八元葫芦脲（CB[8]）可以和偶氮苯衍生物、甲基紫晶分子形成三元超分子主客体复合物，CB[8]作为亲水端（其本身是生物惰性、无毒性的），偶氮苯衍生物上的烷基链作为疏水端，该复合物在水溶液中进行自组装，从而形成纳米囊。在非光照的条件下，载有高毒农药的纳米囊是十分稳定的，而在太阳光（紫外光）照的刺激下，由于偶氮苯的结构翻转，三元复合物结构被破坏，导致纳米囊破裂从而释放出高毒农药。因此，若该农药新剂型被误服或吸收，由于太阳光（紫外光）无法穿透皮肤，该新剂型可以稳定的形式排出体外，从而降低对使用者的毒性。新剂型喷洒于植物表面时，在太阳光（紫外光）照的刺激下可释放出高毒农药，从而达到除草效果。这一成果以“A user-friendly herbicide derived from photoresponsive supramolecular vesicles”为题发表在Nature Communications上。文章的第一作者是澳门大学的博士研究生高成，通讯作者是澳门大学的王瑞兵教授和李铭源教授。

这项研究首先选取百草枯作为模型药物。百草枯是一种快速灭生性除草剂，自1962年开始到现在已有超过120个国家使用，是世界上应用最广泛的除草剂之一。此外，该物质还具有价格低廉、使用方便等优势。因此，百草枯在农业中有着难以取代的地位。然而，百草枯对人的毒性极大，误服致死率为60%以上，目前尚无有效的治疗方法。世界卫生组织已将百草枯列为第二类有毒物质（中度危险）。在世界范围内，每百万人中就有20人因服食百草枯死亡。在中国，每年高达上万例的中毒是口服百草枯造成的。目前已经有超过20多个国家规定对其禁止使用或者严格限制使用。尽管生产商对百草枯进行了一系列的改造，如将其染成警示性的墨绿色、加臭味剂和催吐剂等，避免人们误食，仍无法根本解决百草枯对人和动物的毒性问题，发展一种可减小对人和动物毒性而又不影响除草效果的新型百草枯除草剂迫在眉睫。百草枯小分子一方面作为CB[8]的客体分子，另一方面可作为水溶性模型药物包裹在纳米囊中，因而可通过快速简便的一锅法制备百草枯太阳管响应型纳米除草剂。在细胞、斑马鱼和老鼠模型上，该新剂型均表现出较好的安全性，可以减少因意外原因接触或误食而引起的不可挽回的伤害。在除草实验中，光照刺激下，该百草枯新剂型表现出的除草效果与百草枯类似，在绿色农业和绿色草药种植业中体现出巨大的应用前景。相关成果已经申请了中国专利。

作者也将敌草快作为第二个模型药物，在太阳光照射下的药物释放曲线与百草枯类似，体现了该太阳光响应型纳米囊对农药的广泛适用性，可作为绿色农药的新平台。

该论文作者为：Cheng Gao, Qiaoxian Huang, Qingping Lan, Yu Feng, Fan Tang, Maggie P. M. Hoi, Jianxiang Zhang, Simon M. Y. Lee & Ruibing Wang

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

A user-friendly herbicide derived from photo-responsive supramolecular vesicles

Nat. Commun., 2018, 9, 2967, DOI: 10.1038/s41467-018-05437-5

作者简介

通讯作者王瑞兵博士毕业于加拿大女皇大学，先后于加拿大科学院以及BTG研发中心从事荧光材料、介入药物的研发工作；2014年10月加入澳门大学中华医药研究院，目前研究兴趣主要是中药学、超分子制剂与超分子药学。

http://www.x-mol.com/university/faculty/45874

另一通讯作者李铭源博士毕业于香港中文大学，目前研究兴趣主要是癌症、心血管和神经退行性疾病的生物化学、中药的分子药理学、系统生物学（基因组、转录组、蛋白质组和蛋白质相互作用网络）。

http://www.x-mol.com/university/faculty/49811