Сочинение на тему Перспективы нанотехнологий: применение нанотехнологий в борьбе с насекомыми-вредителями

Нано датчики Датчик – это инструмент, который реагирует на физические раздражители, такие как тепло, свет, звук, давление, магнетизм или движение. Наносенсоры передают информацию о наночастицах в макроскопический мир (Jain and Siddiqui, 2014). Это чрезвычайно маленькое устройство, способное обнаруживать физические раздражители и реагировать на них с размерами в одну миллионную часть метра. Наносенсоры уже используются в медицине (обнаружение раковых клеток, доставка лекарств), обнаружение остатков пестицидов в овощах, также могут быть использованы для раннего выявления вредителей и болезней насекомых.

Дендримеры Дендримеры представляют собой сферические полимерные молекулы, изготовленные из мономера акриловой кислоты и диамина. Они широко используются в биомедицине, визуализации (МРТ) (в качестве контрастного вещества – особенно анатомических изображений) и доставки лекарств (Klajnert and Bryszewska, 2001).

Наночастицы: синтез и применение в борьбе с насекомыми-вредителями. Для создания наночастиц используются разнообразные материалы, такие как оксиды металлов, керамика, силикаты, магнитные материалы, полупроводниковые квантовые точки (КТ), липиды, полимеры, дендримеры, эмульсии и полимеры. НП), которые полезны в контролируемом выпуске пестицидов. Металлические NP обладают свойствами, зависящими от размера, такими как магнетизм (магнитные NP), флуоресценция (QD) и деградация в результате фотокатализа (например, NP оксидов металлов), и они имеют соответствующие биотехнологические применения в разработке датчиков для обнаружения вредных организмов. Наночастицы синтезируются различными методами, а именно физическими, химическими и биологическими методами (Ghormade et al., 2011; Mittal et al., 2013). Химический метод широко используется для синтеза НЧ в больших количествах с использованием органических растворителей и, например, восстановителей: элементарного водорода, аскорбата натрия, цитрата натрия и боргидрида натрия для синтеза наночастиц серебра (Khatoon et al., 2011). Размер НЧ зависит от прочности восстановителя, чем выше скорость восстановления, тем меньше размер частиц и наоборот. В последнее время биологический синтез, нетоксичный метод, становится популярным и широко практикуется (Reisner, 2012). Использование этого биологического метода имеет больше преимуществ, чем другие методы, а именно. , без токсичных химикатов, менее дорогих химикатов, быстрее и проще синтезировать и легко изменять размер частиц. Химические составляющие растений и микробов (белки, аминокислоты, ферменты, полисахариды, альдегиды, кетоны и т. Д.) Действуют как восстанавливающие и хелатирующие агенты и влияют на размер, активность и морфологию наночастиц. Кроме того, эти синтезированные наночастицы обладают большей активностью (противомикробным, инсектицидным / пестицидным) (Naveena et al., 2018; Pavunraj et al. 2017), более длительным сроком хранения, меньшим количеством остатков и безопаснее для окружающей среды по сравнению с химически синтезированными.

Более экологичный синтез наночастиц для борьбы с насекомыми-вредителями. Синтез наночастиц с использованием растительных материалов, микробов и других натуральных продуктов рассматривается как более экологичный синтез. Более экологичные методы, такие как микроволновый синтез, ультразвуковой, гидротермальный, магнитный и другие биологические методы без контакта с реакционной средой, воздухом и при более низкой температуре (Харисова и др., 2013), широко применяются на практике. Среди используемых материалов растительные материалы имеют большие возможности и преимущества по сравнению с другими в изменении морфологии синтезируемых частиц и их биодоступности, что в основном объясняется присутствием большего количества вторичных метаболитов (фенольных, алкалоидных) в больших количествах. Вторичные метаболиты действуют как восстанавливающие и закрывающие агенты, тем самым задерживая рост и агломерацию частиц. Это действие предотвращает любые дальнейшие реакции в синтезированных наночастицах и приводит к увеличению срока годности / долговечности и стабильности частиц. Основными преимуществами синтеза наночастиц по методу Гринера по сравнению с другими методами являются простота (реакция в одном сосуде), рентабельность (без дополнительных химикатов и поверхностно-активных веществ), относительно воспроизводимость и часто приводит к более стабильным материалам. В настоящее время многие исследователи синтезируют различные металлические наночастицы (Kharissova et al., 2013) с использованием различных типов растений и их частей, включая листья, корни, кору, стебель и плоды (Mittal et al., 2013; Rajan et al., 2015) , Они успешно изучили влияние таких наночастиц на насекомых (большинство исследований были на хранящихся зерновых насекомых (Stadler et al., 2010) и очень мало на других насекомых), но еще не подтвердили точный способ действия этих наночастиц при используется в качестве пестицидов. Синтез наночастиц с использованием активного ингредиента с инсектицидной активностью будет более эффективным, чем использование полного экстракта частей растения. Однако этот процесс занимает много времени, но точные наночастицы с меньшим количеством загрязнений / примесей и большей биодоступностью могут быть синтезированы, в результате чего достаточно небольшого количества, чтобы убить большое количество насекомых. Каранджин, инсектицидное соединение, присутствующее в Pongamia pinnata, было извлечено и использовано для синтеза наночастиц серебра (рис. 2), которые более устойчивы с улучшенными свойствами (Naveena et al., 2018).

Нанопестициды Насекомые-вредители являются основными биотическими факторами, влияющими на урожайность. Таким образом, для борьбы с насекомыми-вредителями было использовано несколько сильных инсектицидов. Основная проблема с синтетическими инсектицидами – это устойчивость, возрождение и остатки. Для решения этих проблем было введено несколько новых составов, таких как экологически чистые пестициды, аллельные химикаты, регуляторы роста насекомых и т. Д. Основная стратегия борьбы с вредителями заключается в том, чтобы подавлять насекомых-вредителей как можно раньше. В этом контексте самой захватывающей новой разработкой в ​​области инсектицидов являются нанопестициды. Нанотехнология надежна благодаря новой или улучшенной активности или более целенаправленному применению пестицидов. Пестициды – это широкий термин, включающий инсектицид, гербицид, фунгицид, нематицид и т. Д., И они являются общими биоцидами. Соединения, которые могут быть химического или биологического происхождения и убивать или уничтожать нежелательные вещества или вредителей, называются пестицидами, а если соединения находятся в наноразмерном масштабе, а изменения в морфологии и активности называются нанопестицидами. Не существует универсального определения для нанопестицидов. Тем не менее, Bergeson (2010) упомянул, что «нанопестициды – это частицы пестицидных активных ингредиентов или других небольших инженерных структур в наноразмерном масштабе с полезными пестицидными свойствами». Индия лидирует в исследованиях и разработках нанопестицидов, в частности наноинсектицидов, за которыми следуют Китай и США по количеству публикаций за последние несколько лет (начиная с 2009 года). Однако из-за отсутствия исследований их воздействия на окружающую среду эти наноинсектициды не выпускаются широкой публике. Исследователи в Индии должны устранить эту пустоту и разработать более эффективные стратегии борьбы с вредителями для увеличения производства продуктов питания с ограниченными ресурсами.

Почему в области нанопестицидов много исследований / сферы применения Большинство традиционных пестицидных активных ингредиентов (аи) растворимы в органических растворителях. Следовательно, существует огромная потребность в разработке водорастворимых соединений, которые на самом деле являются целевыми, более безопасными для нецелевых организмов, безопасными для окружающей среды, должны обеспечивать устойчивость в течение более длительного периода времени, естественно устойчивы к изменениям окружающей среды и преждевременной деградации. Следующие качества нанопестицидов (рис. 3) могут соответствовать критериям идеальных пестицидов.

Методы доставки нано пестицидов

Нано-эмульсия. Эмульсии с размером капель 20-200 нм называются наноэмульсиями. Их также называют различными названиями, такими как миниэмульсии, ультрадисперсные эмульсии и субмикронные эмульсии. Существует два основных типа наноэмульсий i. е. , наноэмульсии масло-в-воде или вода-в-масле. Большинство из них были приготовлены методами дисперсии или высокоэнергетического эмульгирования (перемешивание с высоким сдвигом, гомогенизаторы высокого давления и генераторы ультразвука / эмульгирование ультразвука), методами эмульгирования при низких энергиях и техникой температуры инверсии фазы (PIT). В основном они используются для приготовления наночастиц.