为降低病虫带来的危害，农民会配合作物生长周期，适当地施用农药。由于农药多数无专一性，万一施用不当，恐将破坏农地周围的食物网，进而影响周边生态系的平衡。随着环保意识的抬头及农药安全使用管理观念的导入，除了消灭农业害虫，调节农林作物生长外，也应避免造成区域环境的负荷，为此农药的施用上也逐步朝向精准农作（精耕）的思维进行管理与实践。为对农地精准地施药，降低环境冲击，美国加州大学圣地牙哥分校（加州大学圣地亚哥分校）的研究团队，利用植物病毒作为投药载体，研发出高渗透性的奈米农药（nanopesticide）。
为开发出具有局部缓释及能轻易在环境降解的材料，研究团队将目标放在奈米级材料的研制。有别于以往以人工合成为主的奈米材料，研究团队利用植物病毒颗粒作为承载药剂的载体，选择烟草微绿嵌纹病毒（烟草温和绿色花叶病毒，简称TMGMV），豇豆嵌纹病毒（豇豆花叶病毒，简称CPMV）及酸浆嵌纹病毒（酸浆花叶病毒，简称PhMV）作为研究材料，并与中孔洞奈米矽材（介孔二氧化硅纳米粒子，简称MSNPs），聚乳酸聚乙醇酸共聚物（聚（乳酸 - 共 - 羟基乙酸），简称PLGA）等常见的药物释放系统进行比较。团队首先测量这些材料在土壤介质中的移动性（迁移率），并结合电脑模拟出材料的移动深度，应施用剂量，药物释放时间等数据发现，烟草微绿嵌纹病毒与豇豆嵌纹病毒能扩散到地表下30公分的土壤中，并精准地缓慢释放杀线虫药，有效防治危害植物根部的线虫，相比下，人工合成的奈米材料仅能移动至土壤下12公分的深度，较无法为深根系作物提供更为全面的保护。
面对较佳的移动效果，研究团队推论，这可能与病毒表面特殊的几何构造及化学组成有关，使得病毒材料能轻易地穿透土壤孔隙。在这些几何构造中，又以长棒状的烟草微绿嵌纹病毒优于其他球状的奈米材料，再加上其棒状表面拥有多种化学物质，使其能与不同土壤介质进行交互作用，也因此该奈米材质能在土壤中拥有较佳的表现。
研究团队建立的这套研究模式，有助于提升其他生物性材料的研发进程，只需简单的设备，在电脑辅助模拟下，将原本需费时1个月的研究浓缩成4天。这项研究同样为精准农业（precision agriculture），病虫害防治管理技术与环境安全作出重大的贡献。
该研究由美国国家科学基金会（国家科学基金会）及美国国家卫生研究院（国立卫生研究院）资助，相关研究成果发表在<Nature Nanotechnology>。
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2019-05-29 15:10:23
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