纳米是什么(微米是什么)

近年来，以更精细的纳米尺度(1× 10-9m =1nm)为基本结构单元的材料被应用于新装备、智能信息元件、医药等多个制造领域，其产品性能产生了意想不到的奇特效果，引起了工业、农业、国防工业等国内外研究机构的广泛关注。中国农业科学院植物保护研究所等单位也做了大量纳米农药的研究和应用工作，并取得了初步成果。2019年，在国际纯粹与应用化学联合会百年庆典和门捷列夫元素周期表150周年之际，世界权威化学家在众多新兴技术中评选出“十大新兴化学技术”，认为它们将是21世纪化学领域的一大希望。其中，“纳米农药”关系到全球人类的基本生存和安全，位列“十大新兴化工技术”之首

纳米尺度在农药制剂中的重要作用和优势

众所周知，化学农药大部分是水不溶性物质，每亩用量很低(低至每亩1克)，必须分散稀释后才能大面积施用。农药加工和施药的全过程是不断分散稀释的过程(农药加工分散→使用前用水稀释分散→喷洒再分散)。分散的程度和均匀程度直接影响农药的防治效果。过去的农药剂型，从粉剂(50~100微米)→可湿性粉剂(10~20微米)→水悬浮剂(3~5微米)→乳油(1~5微米)→水乳剂(0.5~5微米)→微乳剂(0.001~0.1微米)等。，都在不断减少农药。曾经在国内盛极一时的微乳，已经是超纳米剂型。由于没有摆脱大剂量乳化剂、有害溶剂、制剂工艺、设备技术和固有生产理论的束缚，未能持续发展，使得乳油再次反弹，被生产应用上有诸多缺陷的悬浮剂赶上了潮流，因为基本不使用有机溶剂，药效不如微乳剂。

目前大多数农药剂型的分散度(粒径)在微米(1×10-6=1μm)范围，与纳米级相差1000倍，与大多数分子粒径(0.3~0.4nm，1×10-10 m (A))相差10000倍左右。

量变可以引起质变。由于纳米粒子极其精细的分散，使得相同质量物质的粒子数和总表面积呈几何级数增长，使药用物质的活性点充分暴露，从而提高了在水中的相容性和布朗运动稳定性，明显提高了作物和防治对象的覆盖率、附着率和接触防治对象关键部位的概率。由于颗粒极其细小，在表面活性剂的帮助下，可以顺利通过靶标的气孔、腺孔等通道，从而快速渗透到作物内部，为有效物质到达作用点创造了前提条件。因此，防治效果和农药利用率明显提高，持效期延长，减少了环境中的残留污染，大大降低了用药成本和农产品的安全风险。同时，由于颗粒分散极细，不会出现局部用药过量造成的作物药害。这些优势完全符合农药转型升级、优化产品结构、高质量发展、提升产品竞争力的企业战略，也符合减量增效和农药制剂向高效、安全、环保、经济、省力方向发展的时代要求。

而制备纳米级的农药制剂，需要更多的能源和新的设备，成本可能会略有增加。只有对其综合效果进行比较后，才能做出选择。而且，如果不采取技术保护措施，急性毒性高、对外界敏感的原药会被制成纳米级农药制剂，但其急性毒性会增强，但也更容易降解。因此，我们需要认真调查研究，以便正确选择和区别对待。

02纳米农药制剂研发的三点建议

1.积极推进纳米农药的研发。

纳米农药的研发无疑是未来农药制剂研究者的一项重点工作，但不可能是制剂工作的全部。根据原药的理化性质和应用要求，尽可能将大部分原药制成真正合格的纳米制剂。建议参考以下情况进行选择。

(1)高熔点技术药物

当原料药的溶解度在1%~2%以上时，可用液-固增溶法制备可溶性溶液或可溶性粉末。例如，酸根(羧酸、磷酸、磺酸、黄原酸等。)可用成盐法制成可溶性溶液或可溶性粉末，也可用络合物、化合物、分子化合物等制成可溶性溶液。

在这种情况下，虽然可溶性体系处于分子或离子状态(0.3nm ~ 4nm ~ 4nm)，但由于其极性较强，在通过蜡质层叶片上和生物体内的两性(亲水和疏水)通道时，尤其是下降时，往往受到一定的阻力，影响其防治效果。需要加入适量的降低表面张力的非离子型(或部分阳离子型)表面活性剂，才能充分发挥高分散制剂的生物功效。

相对稳定且不溶于水的固体原药可制成水悬浮剂和纳米水悬浮剂；不稳定、不溶于水的固体原药可加工成油悬浮剂、纳米油悬浮剂、种衣粉、粉剂、水面漂浮粉、可湿性粉剂等。后两种要用水溶性包装袋包装。

(2)低熔点技术药物

不溶于水的低熔点固体原药和在水中相对稳定的中高沸点液体农药，可综合研发成纳米固体乳剂、超纳米固体乳剂、纳米微囊固体悬浮剂、纳米微球固体悬浮剂(颗粒剂或片剂、粉剂)、纳米乳剂、超纳米乳剂、纳米微囊悬浮剂、纳米微球悬浮剂、纳米乳剂等。

2.为纳米级杀虫剂增添色彩。

纳米农药的超细效应、界面效应和能量效应为有效农药到达作用点提供了最好的有利条件。为了控制自身有效物质的释放时间、移动方向和剂量，纳米农药还需要能够控制释放的功能材料的帮助，其中定向功能材料尤为重要。所谓控释，就是通过对原药的物理或化学吸附、相互掺杂、物理化学包覆或功能材料的化学嫁接，实现缓释(缓释)、速释(速释)、固定释放(导向释放)、定向释放(导向释放)，从而达到保护原药、降低毒副作用、准确用药、节约资源、延长残留期、保护环境的目的。在此之前，国内外的研究大多采用外界条件，如温度、湿度、光照、氧气、二氧化碳、pH、电磁场等刺激源来控制有效物质的释放。这对于医学领域的个体患者可能实现，但对于广泛的作物群体很难实现，无法准确引导目标。

作者假设，农作物受到病虫害侵害时，往往会产生新的代谢产物和保护性反应。如果将相关活性基团嫁接到成囊(或成微球)材料、表面活性剂乃至原药物结构中，或转化成带有导向基因的化合物，纳米农药乳粒、微胶囊、微球就可以被携带或富集到受损部位，从而更准确地保存药物，而不影响或伤害无关部位。多羟基酸，如聚乳酸、聚氨基酸、改性羧甲基壳聚糖、糖苷、海藻多糖、蘑菇蛋白聚糖、环糊精、吲哚-3-甲醛等。是可生物降解和安全的生物相容性。次生代谢产物如香豆素、黄酮类、多酚类、木质素、香豆酸、绿原酸、鞣质、苯丙烷，诱导剂如茉莉酸、DL-B-氨基丁酸、二氯异烟酸、水杨酸，反应型表面活性剂、改性纳米二氧化硅等都有一定程度的导向作用，可根据具体场合和情况进行测试。结合作物生理生化，寻求通用或不同类型的导向添加剂和功能团。如有必要，还可以在产品中引入具有生长调节、抗逆、微肥功能的物质，使纳米农药达到“锦上添花”、综合高效的目的。

一旦有了“北斗”导航，纳米农药将如虎添翼，农药制剂环保将有新突破，从而步入农药制剂新时代。

3.纳米农药的环境保护

化学农药的环境保护是当代人类社会关注的重大问题，也是农药科技工作者始终关注的核心问题。农药的环境保护是一项复杂而细致的系统工程，需要新药和功能添加剂的创制、制剂工艺的创新、先进的医疗设备和科学合理的使用的共同努力。创造高效、低毒、低残留、环境友好的新品种，对农药的环保起着决定性的作用。纳米农药制剂对充分发挥原药的内在潜力，弥补原药的性能缺陷，使其更加完善起着关键作用。先进医疗设备和农药的科学、合理、安全使用，对农药的环保起到了保障作用。当前，科学、合理、安全使用医疗器械和农药是一个突出的问题。如果最后一道屏障失败了，上游的努力就白费了，必须付出特别的努力。

低空飞防的优质无人机确实可以提高喷洒效率，节省大量人力，保证操作人员的安全。适用于大面积密集作物和水田的病虫害防治，但不适用于坡地、小面积和稀疏作物田，还存在农药漂移的安全风险。因此，除了改善现有农药制剂的漂移外，还可以考虑使用在水中崩解的微细颗粒来克服或减轻漂移。

此外，应通过开发新型多功能医疗器械来解决零星小面积施药和部分药物流失的问题。比如无人机飞来防治玉米螟，农药利用率很低。能否使用智能机器人在喇叭口处涂抹包衣颗粒进行控制？互联网、大数据、人工智能等信息技术可以及时确定病虫害发生的时间和位置，使其准确定位，缩小适用范围，避免周边污染和农药残留。同时，在农艺操作、药学和用药实践中，应改进和完善许多与预防为主、综合防治相关的措施，着眼于影响环保的每一个细节，共同为农药的环保事业做出贡献。

总之，纳米农药制剂可以充分挖掘原药的性能，提高防治效果，减轻用药和环保压力，具有明显的经济、社会和生态效益。如果结合控释技术和局部隐蔽应用，结合医疗设备和应用质量的提高，与生物生理学、生物化学、信息技术等相关技术高度融合。，从而实现农药的深度环保和智能化，满足广大人民群众对化学农药不断完善的期待。

作者:周本新