دندریمرها دارای ساختار درختی و فضای خالی بین شاخه های خود هستند که می تواند مکان مناسبی برای محموله های مورد نظر باشد. محققین ایرانی اثر مثبت ایندوکساکارب محصور شده با ساختار پلیمری دندریمر را نشان دادند. آنها نشان دادند که میزان تخریب ایندوکساکارب محصور شده کمتر از ایندوکساکارب آزاد است که در معرض اشعه ماوراء بنفش و نورهای طبیعی قرار می گیرند. پلیمرهای آمفی‌فیل از میسل‌هایی تشکیل شده‌اند که دارای بخش‌های آب‌دوست و آبگریز هستند، بنابراین در مواجهه با حلال‌های آلی و آبی که می‌تواند به‌عنوان انتخاب مناسب برای کپسوله‌سازی نانو آفت‌کش‌ها در نظر گرفته شود، به‌طور خود به خود تجمع می‌یابند. از طرفی، ایمیداکلوپرید یک فرمول جدید از آفت کش ها است و می تواند اثر مکنده آفات را در محصولات مختلف متوقف کند. همچنین می توان از آن به عنوان تیمار خاک و محلول پاشی به منظور کاهش خسارات فعالیت پاتوژن در گیاهانی مانند برنج، پنبه، ذرت، سبزیجات و سیب زمینی استفاده کرد. بنابراین، محققین آمیداکلوپرید با موفقیت کپسوله شده را توسط نانو میسل ها از طریق پلیمرهای آمفیفیلیک خودسازماندهی در حلال کلروفرم سنتز کردند، سپس نشان دادند که آزادسازی ایمیداکلوپرید کپسوله شده در مقایسه با سموم دفع آفت کش های ایمیداکلوپرید تجاری بسیار کند است. رهایش کم آفت‌کش‌ها می‌تواند از کاربرد مکرر آنها جلوگیری نموده و در نتیجه تلفات از بین رفتن توسط آب و اثرات نامطلوب محیط زیستی را کاهش دهد.
نانوذرات مبتنی بر سیلیس به دلیل پراکندگی خوب، یکنواختی اندازه تخلخل، با امکان تنظیم اندازه منافذ، انعطاف پذیری برای سنتز ساختارهای مختلف با ظرفیت بالا برای بارگذاری مولکول‌های فعال، استحکام مکانیکی بالاتر و زیست سازگاری پتانسیل بالایی برای استفاده در سیستم‌های رهاسازی کنترل شده نشان داده‌اند. بنابراین، آنها به عنوان یک حامل برای انتقال مولکول هایی مانند پروتئین ها، اسیدهای نوکلئیک، و داروها استفاده شده اند. تحقیقات قبلی قابلیت نانوذرات مبتنی بر سیلیس، از جمله نانو ذرات سیلیکا نانومتخلخل، نانو ذرات سیلیکا مزو متخلخل و نانوذرات پوسته سیلیکا با هسته توخالی را نشان داده است، به طریقی که مواد شیمیایی مختلف کشاورزی به آرامی از آن ها آزاد می شوند. این نانوساختارها می‌توانند کارایی عملکرد آفت‌کش‌ها را افزایش داده و دوز و قابلیت استفاده مجدد آنها را کاهش دهند. پروکلوراز یک قارچ کش ایمیدازول است که به طور گسترده برای جلوگیری از فعالیت Botrytis cinerea در خیار استفاده می شود. از آنجایی که خیار تازه مصرف می شود، باقیمانده آفت کش می تواند برای سلامت انسان خطرناک باشد. دانشمندان نانوذرات سیلیس مزو متخلخل با پروکلوراز (p-MSN) تهیه و بر انتقال، توزیع و تخریب آفت‌کش در خیار مطالعه نمودند. آنها همچنین از نانوذرات نشاندار شده با ایزوتیوسیانات فلورسئین برای پیگیری مسیر توزیع حامل در گیاه استفاده کردند. آنها محلول آبی حاوی p-MSN را به صورت قطره ای روی برگ های خیار اضافه کردند. نتایج نشان دهنده جذب سریع برگ ها و انتقال آن به سایر قسمت های گیاه بود. نانوفرمولاسیون جدید جذب بهتری را در مقایسه با گیاهانی که در معرض آفت کش های معمولی قرار داشتند، نشان داد. همچنین نتایج حاکی از آن است که سریعترین و کندترین رهاسازی آفت کش به ترتیب در برگها و میوه ها رخ داده است. و بنابریان خطر کم تجمع p-MSN در میوه های خیار و خطر کم برای سلامتی مصرف کننده را تایید نمود. در تحقیق دیگری، رهاسازی پایدار متالاکسیل ذخیره شده در نانوذرات مزوپور سیلیکا (MSNs) را به عنوان یک نانوحامل مطالعه کردند. متالاکسیل یک قارچ کش آسیلانیلید است که می تواند قارچ های راسته Peronosporales را از طریق فعالیت سیستماتیک کنترل کند. نانوذرات مزوپور سیلیکا را با قطر ذرات متوسط 162 نانومتر و اندازه منافذ متوسط3/2 نانومتر به روش سل-ژل سنتز کردند. سپس 14 درصد وزنی متالاکسیل را در سیلیس متخلخل مزوپور قرار دادند و رهایش متالاکسیل را در خاک و آب بررسی کردند. نتایج نشان داد که تنها 11/5 و 47 درصد متالاکسیل بارگیری شده در MSN به ترتیب در خاک و آب منتشر می شود، در حالی که 76 درصد متالاکسیل آزاد در خاک آزاد می شود. انتشار آهسته‌تر و پایدارتر متالاکسیل-MSN در مقایسه با متالاکسیل آزاد در عرض 30 روز نشان داده شده است. همچنین، از یک میکروکپسول عاملدار جدید با استفاده از سیلیس متصل به آلژینات به منظور کنترل دقیق انتشار آفت کش از MSNها استفاده کرده اند. کنترل دقیق سرعت رهاسازی از طریق بارگذاری پروکلوراز در حفره‌های MSN، سپس اصلاح سطح MSN با عامل‌سازی با آلژینات و در نهایت پیوند عناصر ریز مغذی مانند Fe، Cu، Zn و Ca به گروه عملکردی سطحی به دست آمده است. Prochloraz شامل طیف گسترده ای از قارچ کش ایمیدازول است که به طور گسترده برای محافظت از محصولات در برابر بیماری ها استفاده می شود و همچنین به عنوان یک عامل تازه نگه داشتن میوه و سبزیجات در فرآیند ذخیره سازی و حمل و نقل استفاده می شود. کاربرد پروکلوراز در گیاهان به دلیل حساسیت آن به اشعه ماوراء بنفش، قلیایی و اسیدی محدود است. آلژینات یک پلی ساکارید آنیونی خطی است که نه تنها ترتیب کانال های مزو متخلخل را بدون تأثیر بر اندازه منافذ حفظ می کند، بلکه می تواند برهمکنش بین گروه عاملی و مولکول بارگذاری شده در MSN ها را تقویت کند.
محافظت از پروکلوراز در برابر اشعه ماوراء بنفش، محیط های قلیایی و اسیدی از دیگر مزایای آلژینات مرتبط با MSN است. میکروکپسول ها ظرفیت بالایی برای حفظ پروکلوراز، رهایش پایدار پروکلوراز برای حداقل 60 روز و افزایش مقاومت در برابر بیماری به دلیل ریز مغذی روی سطح کپسول نشان دادند. همچنین، میکروکپسول ها می توانند به طور موثری از تخریب پروکلوراز توسط نور UV و تغییرات pH جلوگیری کنند. در تحقیق دیگری، یک حشره کش فیپرونیل با رهایش کنترل شده را از طریق نانوکپسول جدید زیست سازگار با هسته روغنی سیلیکا گزارش نمودند. آنها نشان دادند که رهاسازی پایدار می تواند با کنترل ضخامت پوسته سیلیس قابل تنظیم باشد. مطالعه سیستم رهاسازی فیپرونیل نشان داد که با افزایش ضخامت پوسته سیلیس، میزان آزادسازی حشره‌کش کاهش می‌یابد. تیمار آزادسازی فیپرونیل از پوسته سیلیسی در ضخامت‌های مختلف سیلیس (8، 25 و 44 نانومتر) در برابر موریانه‌ها نشان داد که فاصله زمانی بین استفاده از نانوکپسول و مرگ موریانه‌ها با افزایش ضخامت پوسته سیلیس طولانی‌تر شده است. 100% موریانه‌ها پس از درمان با نانوکپسول‌های سیلیکا که 3 روز طولانی‌تر از ترمیدور تجاری بود، مرده بودند. نتایج نشان داد که استفاده از فیپرونیل بارگذاری شده بر روی نانوکپسول‌های سیلیکا با هسته روغنی می‌تواند یک سیستم رهاسازی حشره‌کش با داشتن زیست سازگاری، راندمان کپسوله‌سازی بالا و با خاصیت رهایش پایدار باشد که می‌تواند استفاده از نانوکپسول‌های سیلیسی را به عنوان یک سیستم انتقال در کشاورزی پیشنهاد دهد.
کاه باقیمانده تولید محصول است و به عنوان زیست توده (بیومس) شناخته می شود. از احتراق زیست توده می توان برای تولید انرژی الکتریکی استفاده کرد. محصول فرعی فرآیند احتراق کاه، خاکستر کاه است که به دلیل مشکلات تکنولوژیکی بازیافت که منجر به آلودگی محیطی می شود، استفاده مجددی ندارد. خاکستر کاه از مقدار زیادی بیو سیلیس و بیوچار تشکیل شده است که به دلیل ساختارهای میکرو/نانو در سطح خود دارای سطح بالایی هستند و می توانند فوق جاذب مواد آلی باشند. علاوه بر این، نشان داده شده است که خاکستر کاه می تواند رشد و نمو گیاه را بهبود بخشد (میکرو/نانو متر متخلخل می تواند محل مناسبی برای بارگیری مقدار زیادی آفت کش باشد). کلرپیریفوس به طور گسترده ای به عنوان یک حشره کش برای کنترل زنجرک برنج، تریپس برنج، حشره، موریانه و غیره استفاده می شود. مشخص است که معمولاً سموم دفع آفات بر روی برگ های گیاه در برابر آفات گیاهی اسپری می شود. با این حال، آنها می توانند به راحتی از طریق شستشو توسط باران و شستشو در محیط حذف شوند که منجر به آلودگی خاک و کاهش کارایی آفت کش ها برای محافظت از گیاهان در برابر آفات مختلف می شود. از این رو، پایداری آفت‌کش روی برگ‌های گیاه به منظور حفظ عملکرد آن مهم است. مطالعه ای بر روی فرمولاسیون جدید آفت کش از طریق ورود کلرپیریفوس به میکرو/نانو متخلخل خاکستر کاه انجام و رهایش کنترل شده کلرپیریفوس و کارایی چسبندگی فرمول جدید به برگ گیاهان در مقایسه با کلرپیریفوس آزاد بررسی شده است. نتایج حاکی از آن است که کلرپیریفوس به خوبی روی سطح برگ باقی می‌ماند و عملکرد چسبندگی خوب و همچنین تلفات کمتری را از طریق شستشو و شستشو در مقایسه با کلرپیریفوس به تنهایی نشان می‌دهد. همچنین، انتشار کنترل شده کلرپیریفوس باعث افزایش کارایی آفت کش و کاهش دوز آفت کش و آلودگی محیط زیست شد .
فرمول جدیدی از نانوکپسول های آلژینات- کیتوزان را به عنوان یک حامل مناسب برای آزادسازی کنترل شده استامیپرید معرفی شده است. Acetamiprid یک حشره کش نئونیکوتینوئیدی است و می تواند حملات حشرات عمدتاً شته ها، Lepidoptera، Hemiptera و Thysanoptera را در سبزیجات، میوه ها و محصولات چای دفع کند. آلژینات یک ماده پلیمری با پایداری کم است که استفاده از آن را به عنوان یک سیستم حامل مستقل محدود می کند. ترکیب کیتوزان به آلژینات روشی برای غلبه بر مشکل تحویل سریع در آلژینات است. نتایج نشان داد که آزادسازی استامیپرید به pH خاک بستگی دارد و pH اسیدی می تواند آزادسازی آفت کش استامیپرید را افزایش دهد. آنها همچنین انتشار پایدار نانوفرمولاسیون استامیپرید را در مقایسه با استامیپرید تجاری بررسی نمودند که باعث کاهش دفعات استفاده و مصرف آفت کش ها می شود و از ورود استامیپرید به منابع آب طبیعی و آلودگی محیط زیست جلوگیری می کند.
پاراکوات یک علف کش رایج است که به طور گسترده در سراسر جهان استفاده می شود. به دلیل خاصیت خشک کنندگی و برگ زدایی می تواند رشد علف های هرز را کنترل کند. حلالیت بالای پاراکوات در آب و جذب سریع در خاک می تواند اثرات مخربی بر محیط زیست داشته باشد. بنابراین، محققین پیشنهاد دادند که کپسوله کردن پاراکوات توسط نانوذرات کیتوزان، آزادسازی سریع علف‌کش را ممنوع می‌کند و می‌تواند مشکلات سمیت را در ارگانیسم‌های غیرهدف و خاک کاهش دهد. نتایج بررسی‌های سمیت روی Allium cepa نشان داد که پاراکوات محصور شده با کیتوزان باعث آسیب کمتر کروموزومی در مقایسه با علف‌کش آزاد می‌شود، در حالی که فعالیت علف‌کشی پاراکوات پس از کپسوله‌سازی با کیتوزان حفظ می‌شود. نانولوله هالویزیت (HNT) یک ماده معدنی سیلیکات آلومینیومی طبیعی از گروه کائولن به صورت لایه به لایه است که فضای خالی بین لایه‌ها می‌تواند محل مناسبی برای بارگذاری مولکول‌های فعال باشد. با این حال، سیستم‌های تحویل کنترل‌شده مبتنی بر HNT توانایی کمی در انتشار پایدار طولانی‌مدت نشان می‌دهند. همچنین، کامپوزیت های پلی (وینیل الکل)/نشاسته (PVA/ST) را به عنوان یک عامل پوششی برای کاهش سرعت رهایش مواد فعال eupatorium adenophora spreng (AIEAS) به عنوان یک علف کش گیاهی بارگذاری شده در HNT استفاده نموده اند. نتایج حاکی از رهایش کندتر و پایدارتر AIEAS بارگذاری شده در HNT-PVA/ST در مقایسه با AIEAS با نوارهای PVA/ST بود.
منبع:
www.appleacademicpress.com.
