近日，植物病虫害综合治理全国重点实验室农药分子靶标与绿色农药创制创新团队在《Advanced Agrochem》（IF  9.2）发表题为“Balancing efficacy and safety: Particle size-dependent trade-off of suspension concentrate for pest control and non-target ecotoxicity”的研究论文。该研究系统探究了农药悬浮剂的尺度效应，揭示了粒径减小在提高生物活性的同时可能带来的风险问题，为农药制剂的粒径优化设计提供了重要参考。

近年来，纳米技术为传统农药制剂的升级提供了新路径。纳米化可改善制剂的分散、稳定和释放等性能，但粒径变化是否总能同步提高药效并降低生态风险，仍缺乏清晰认识。针对这一科学问题，本研究以茚虫威、虫螨腈和环丙氟虫胺三种杀虫剂作为模式农药，通过湿法介质研磨法分别制备了微米级至纳米级不同粒径的悬浮剂，在确保化学组成完全一致的前提下，系统考察了粒径对制剂稳定性、界面性能、靶标生物活性及非靶标生物安全性的影响。研究发现，随着粒径减小，悬浮剂的储存稳定性和胶体稳定性均得到一定程度的提升，润湿铺展性能及在靶标叶面的沉积性能也得到改善。在生物活性方面，三种杀虫剂悬浮剂对小菜蛾的室内生物活性均呈现显著的粒径依赖性，即粒径越小，杀虫活性越强。以茚虫威为例，随着粒径从200 nm到701和1366 nm，悬浮剂对小菜蛾的48小时LC50也随之增大，分别为2.15、4.66和11.25 mg/L。然而，在非靶标生物安全性方面，三种农药表现出不同的尺度效应：茚虫威悬浮剂对斑马鱼的急性毒性随粒径增大而降低，96小时LC50分别为9.49、15.65和23.53 mg/L；而虫螨腈和环丙氟虫胺悬浮剂对斑马鱼的毒性在实验浓度范围内未呈现显著的粒径依赖性。这一差异表明，尺度效应的规律并不具有一致性，而是与农药活性成分的理化性质和作用机制密切相关。

研究表明，纳米农药的粒径并不存在“越小越好”的普遍规律。在本研究所考察的悬浮剂体系中，200-250 nm可能是生物活性提升的较优粒径范围之一，但这一结果不能直接适用所有农药或应用场景，仍需结合产业化放大、田间施用条件和系统安全性评价进一步验证。未来借助人工智能和机器学习等新兴技术，有望建立不同作用机制农药的粒径-活性-毒性预测模型，为纳米农药的精准设计和合理筛选提供科学指导。

植物病虫害综合治理全国重点实验室博士研究生刘泓怡为论文第一作者，博士后上官文杰和曹立冬研究员为论文共同通讯作者，黄啟良研究员对论文作出重要指导。该研究工作得到中国农业科学院重大科技任务的支持。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2773237126001012