对话南京善思:专注纳米农药研发及产业化,推动建立行业标准

国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)是一个国际性的非政府和非营利性科学机构,也是全球最大、最具权威性的化学组织。2019年,在成立100周年之际,IUPAC发布了“未来改变世界的十大化学创新”技术清单,其中“纳米农药”被列于首位。 

我国纳米农药的发展过程大致可以分成三个阶段: 

2007年以前,起步摸索阶段。这一阶段,能够借鉴或参考的文献资料不多,研究者大都从事纳米农药探索性研究和实验,主要集中在制备方法和表征上,关注如何能制备出纳米农药,如何表征它的性能。在此基础上,研究者开始逐渐建立和加深对纳米农药种类和形态的认知。 

2007~2015年,创新研究阶段。这一阶段,越来越多的研究者投入到纳米农药相关领域的研究中。研究结果丰富了人们对纳米农药的认知,制备出了不少种类的纳米农药类型,在国际上有众多研究论文发表,曾在一个时间段研究论文的发表数量占据国际首位,取得了不凡的实验室研究进展。 

2015年至今,产业化发展阶段。这一阶段,在农药制剂领域,纳米农药开始出现在制剂产品、无人机植保等众多应用中,纳米农药从研发到应用出现了质的飞跃。 

我国纳米农药的研究发展,不得不谈到一个人——张子勇教授,也不得不谈到一个国家高新技术企业——南京善思生态科技有限公司(以下简称“南京善思”)。 

张子勇教授在暨南大学任博士生导师期间,主攻领域是功能高分子材料、纳米药物的研究。2004年开始研究纳米微球悬浮剂;2007年起连续获得3个国家自然科学基金支持纳米农药研究项目;2012年,张子勇教授被评为“南京市科技领军人才”,创立南京善思并担任首席科学家。 

张子勇教授认为:“根据一般的分类方法,可将纳米农药分为三大类:一是提高有效成分表观溶解度的纳米农药;二是对有效成分实施保护的纳米农药,避免过早分解并赋予其缓控释性能;三是纳米金属和纳米金属氧化物单用或与农药合用的纳米农药。”而南京善思的纳米农药属于前两类。 

目前,南京善思拥有中国发明专利12件,PCT国际发明专利6件。其中,PCT(专利合作条约)专利已经得到美国、欧盟、澳大利亚、巴西等国的授权。此外还有16件实用新型专利,6件软件著作。 

张子勇教授历时近20年开展纳米农药研发与产业化发展,使我国纳米农药的技术创新和生产应用走在了世界前列。

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公司Logo(图1)来源:南京善思提供

南京善思纳米农药,重新定义农药制剂技术

针对一种病害或一种虫害,实现一种农药原药的纳米化,制备成具有纳米性能的农药制剂,善思是首创。 

在实际生产中,农户为控制成本、提高效率,多种病害或虫害(也称多靶标病虫害)的防治一般都会选一个相对适宜的节点进行统一防治,即需要将多种农药混合后(俗称“桶混”)再使用。传统农药多个品种稀释混合后非常不稳定,极易出现沉淀、析出等现象,不仅会造成药液浪费,还会影响药效的发挥,特别是与低空低容量作业的植保无人飞机相结合时,往往配药环节花费大量的时间精力,还会造成喷头堵塞、作业困难或产生药害等问题。南京善思依托纳米农药技术实现了多元农药的“预混剂”生产,赋予了多靶标病虫害“定制化”防治的属性,解决了以上所有问题。 

利用纳米农药技术,将多种农药制备成稳定可靠、分散均匀的纳米农药“预混剂”,有效进行多靶标病虫害的统一防治,善思仍然是首创。 

南京善思专注于纳米农药的研发及产业化,在国内外率先实现了纳米农药单剂和多元预混剂的产业化生产。截至目前,研发的共性制备技术可以将近500种农药品种完成纳米农药制备,已实现30余种农药品种的纳米农药单剂的试验推广。目前农业农村部正在制定的行业标准中,纳米农药微粒尺寸为0~300纳米,南京善思的所有纳米农药其微粒尺寸均小于100纳米,市场上声称能够制备纳米农药的个别企业,其农药的微粒尺寸一般在600~800纳米。大部分科研院所和农药企业的纳米农药研发尚处于实验室阶段。

纳米农药减量增效,助力青山绿水可持续发展

发展纳米农药的价值何在? 

简言之,纳米农药的微粒尺寸从传统农药的几个微米至几十个微米,缩小至相应的纳米尺寸,微粒数量就可以增加10亿倍,表面积可增加1000倍。纳米农药对靶标就具有高的传输效率和吸收性,这是实现农药减量增效的基础,也是由于农药利用率大幅提升、农药用量显著减少仍可以实现更好防治效果的原因。 

在农业农村部全国农技推广服务中心连续5年发文推进下,南京善思已在全国19个省(自治区)、200多个县(市),对18种作物进行了1000多万亩次的田间试验示范与推广。结果表明,在保证病虫害防治效果、保障农产品产量和质量的前提下,纳米农药相比传统农药的用药量可减少20%以上,对比农户的自行使用量减少超过70%,充分显示出纳米农药“高效、减量、增产”的特性。经纳米农药防治的水稻,连续6年农药残留检测结果为:农残未检出——即“零”农残,有效助力我国“绿水青山”的可持续发展。 

纳米农药技术的研发,正是南京善思践行其初心使命——让“中国食品安全靠”和“卫地球·服务人”。 

梁冰给公司起名为“善思”,寓意有二:一是科技创新的前提是善于思考;二是取自英文名SCIENX谐音。SCIENX是Science和X的结合,寓意“科学 + 未知”,即“科学立本,探索未知,共生自然”。

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传统农药多品种混配(左)与善思纳米农药“预混剂”(右)稀释效果对比图(图2)
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中央电视台对南京善思的“定制化植保托管服务”的报道(图3)来源:南京善思提供

只有靠中国的科技,才能端牢中国人的饭碗

粮食安全是“国之大者”。当前,正处于百年未有之大变局,以美欧为中心的阵营与俄罗斯、中国等国家的对立愈发尖锐,疫情和局部战争带来的国际形势不稳定加剧,粮食安全的重要性凸显。 

农药的生产和使用是保障粮食安全的一个最为重要的手段,南京善思正是在农药新剂型的研发和应用方面下创新的苦功夫。 

2022年1月29日,农业农村部会同国家有关部门制定的《“十四五”全国农药产业发展规划》印发实施。规划明确指出:鼓励纳米技术在农药剂型上的创新应用,充分利用新工艺、新技术,大力发展水基化、纳米化、超低容量、缓释等制剂。 

2021年,农业农村部批准由中国农业科学院植物保护研究所、农业农村部农药检定所、南京善思等单位共同编写制定《纳米技术农药产品标准编写规范》行业标准,目已通过专家组审定。这是全球首个由官方(政府)批准制定的关于纳米农药的标准。 

南京善思高度重视“产学研”一体化发展。自成立以来,与国内中国农业科学院植物保护研究所、华南农业大学、南京农业大学等多家知名高校和科研院所共同成立了“知行纳米科学研究院”、“纳米农药技术联合实验室”、“产学研基地”等产学研平台。基于纳米农药核心技术,南京善思累计主持或参与国家、省市各级科研项目10余项;制定行业标准3项、地方标准2项和团体标准4项;获省级成果奖2项。 

2022年11月,由南京善思特聘专家——南京农业大学窦道龙教授主持,南京善思牵头、中国农业大学参与联合申报的国家重点研发计划“重大病虫害防控综合技术研发与示范”科技型中小企业项目《RNA纳米农药关键技术创新与应用》获得批准立项。RNA农药是通过干扰与害虫生长发育相关基因的转录过程,影响蛋白质的正常合成,导致害虫的环境适应能力降低或死亡的农药,也是当前农药研发的一个热点。该项目利用纳米技术,结合RNA农药研发开辟的新领域,旨在解决我国RNA农药研究中稳定性差、递送困难和成本较高等产业化瓶颈问题。

南京善思相信,唯有集合众多产学研人才的智慧,踔厉奋发,勇于创新,才能持续领跑我国纳米农药的产业化发展。 

“纳米农药技术代表着农药制剂未来发展的新方向。南京善思希望能将纳米农药的行业标准上升为国际标准,抢夺国际的制高点。”梁冰如是说,“因为只有依靠中国的科技,才能端牢中国人的饭碗。”

 

本文来自微信公众号:35斗(ID:vcearth),作者:黄泷健

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