中国粉体网讯 农药、化肥的应用是农业史上巨大的进步与成功。不过是药三分毒，农产品中残留的毒素终将会由食物链进入人体，因此农药也是不折不扣的“双刃剑”。将农药负载于载体材料上，制备成农药载药体系，能够有效控制农药有效成分的释放、改善传输性能、增强防治效果并降低毒害作用，守护人类健康。
1、碳酸钙载药体系的制备
碳酸钙载药体系的研究主要分为碳酸钙微球和碳酸钙复合材料两类，药物的负载可通过共合成法或吸附法实现。共合成法是在碳酸钙制备过程中加入药物，并通过共沉淀或共结晶的方式包埋药物；吸附法则是在碳酸钙制备完成后，将其浸入药物溶液中，利用表面吸附和孔隙渗透负载药物。
吸附法和共合成法负载药物示意图
药物的类型、浓度及其物理化学性质（如分子质量、溶解度、比表面积等）均会影响载药体系的载药率、包封率、稳定性和形貌等。研究表明，这两种方法制备的碳酸钙农药控释体系均具有良好的缓控释效果。
碳酸钙的生长机理示意图
2、碳酸钙在农药领域的应用及研究进展
CaCO3因其安全、低成本、易于制备、生物降解缓慢和固有的生物相容性等优势，被认为是一种很有前途的运载载体。它已被用于包覆井冈霉素、扑草净和咪鲜胺等农药。
（1）碳酸钙制备储备粮用智能防虫片剂
传统用于储粮害虫防治的农药主要有磷化氢、溴甲烷、氯化苦等熏蒸剂，但这些熏蒸剂毒性大，对人体健康有潜在危害，长期使用易引起害虫产生抗药性。因此，高效、绿色、安全的农药对于保护储备粮免受污染和减量必不可少。
马志卿团队采用气体扩散开孔策略制备了粒径为60−88nm的聚多巴胺掺杂纳米碳酸钙（nano PCaCO3）。多孔纳米PCaCO3基于孔填充、氢键和π−π相互作用对酚类和酮类化合物表现出良好的包封能力。添加功能性崩解剂和辅料后，制备了两种分别含香芹酚（18.0%）和香芹酮（16.7%）的纳米PCaCO3片剂，该片剂基于纳米PCaCO3与吸湿性固体酸的湿度响应反应，实现了一种新颖的湿度控制释放模式。
农药制剂的合成过程和技术原理
在低相对湿度（RH）下，储粮害虫难以存活，片剂中有效成分的释放速度较慢；在高湿度条件下，储粮害虫生长旺盛，有效成分的释放速度相应加快，75%RH条件下片剂中香芹酚和香芹酮的7天累积释放率约为40%RH条件下的3倍。此外，片剂还表现出良好的熏蒸活性，75%RH条件下对黄曲霉19天抑制率达73.7%，对玉米象7天熏蒸死亡率达92.7%。该片剂可有效用于储粮害虫防治，且多孔纳米PCaCO3支撑的控湿释放模式可拓展，以开发更高效、功能性的药物。
（2）碳酸钙在农药领域的其它应用案例
已报道的CaCO3载体大多是通过调整其物理结构来设计的，例如纳米CaCO3以及微孔和中孔CaCO3。此外，聚合物功能化是CaCO3应用的另一种有前途的策略，它结合了有机和无机单体的优点。例如，羟丙基-β-环糊精功能化的CaCO3被探索作为增强水不溶性药物口服递送的潜在载体；有机单体掺杂可以提高水不溶性药物的溶解度和口服生物利用度；聚（丙烯酸）稳定的无定形CaCO3被探索作为可调的pH响应性药物递送载体；聚（丙烯酸）的掺杂有效提高了其生物降解性和pH响应能力。有机单体功能化的CaCO3在农药包封方面表现出预期的应用潜力。
3、碳酸钙在农药领域研究方向
（1）提高农药稳定性和有效利用率
碳酸钙作为农药载体能够显著提高农药的稳定性和有效利用率，其独特的包覆性能减少光照、氧气和湿度等环境因素对农药分子的影响，从而延长农药的有效寿命。研究表明，将井冈霉素负载于碳酸钙中，延长了释放周期至两周，并提高了对立枯丝核菌的抑菌率约27%。此外，碳酸钙载药体系还可协同增强药效并补充营养成分。
（2）pH响应型
碳酸钙作为载药材料对酸性环境的响应性使其能够实现精准的药物释放。钱坤等研究发现，碳酸钙乙草胺微球在pH5.0的酸性环境中，药物释放率达80%，而在中性和碱性环境下显著降低至50%。这一pH响应特性为开发可调控释放的载药体系提供了可能。此外，通过调整碳酸钙的晶型、粒径及表面特性，可以进一步优化其缓释和延时释放效果，显著提高农药的利用效率。
（3）改善农药的转运性能
碳酸钙的物理化学特性赋予了其改善农药转运性能的潜力。Montaser等制备的壳聚糖-纤维素-碳酸钙气凝胶对戊唑醇的载药率高达62.28%，并显著提升了药物的均匀性和溶解度，使其更易被植物吸收和传输。此外，通过在碳酸钙表面修饰功能性分子或聚合物，可以增强其在植物表面或害虫角质层的粘附力，实现更加高效的靶向输送。
进一步研究表明，碳酸钙的晶型和颗粒大小在其转运性能中起到重要作用。尤其是纳米尺度的碳酸钙晶体，不仅能够显著提高农药在植物导管中的分布效率，还能减少由于药物扩散导致的非靶向损失。
（4）降低环境污染，提高生物安全性
研发新型农药载体，提高农药的靶向性、减少环境污染并提高生物安全性，已成为农业研究的重要方向。碳酸钙作为农药载体材料，因其显著的环境友好性和生物安全性，在减少农药污染和提升农药效能方面展现了良好的应用前景。碳酸钙作为农药载体，能够有效控制药物在环境中的扩散。
结语
碳酸钙资源广泛，制备技术成熟，生产成本低，产品绿色无污染，在农药领域应用有良好的基础条件。加之碳酸钙晶型可控、形貌丰富、粒径可控、复合材料普适性强、具备优异的生物特性、可降解性，作为钙源对作物还有助益。由此可知，碳酸钙在农药领域的应用有巨大潜力，对绿色农药的生产及应用有积极作用。
参考来源：
李园园，碳酸钙农药载药体系研究进展，中国农业科学院
李温，聚多巴胺掺杂的多孔纳米碳酸钙基绿色片剂用于活性成分的湿度响应智能释放和谷物储存害虫的控制，美国化学会
Green Carbon Dots/CaCO3/Abamectin Colloidal Pesticide Formulation for Safer and More Effective Pest Management
(中国粉体网编辑整理/昧光)
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