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【纳米】华中师大李海兵教授团队JAFC：基于磷酸柱芳烃功能化纳米门控膜用于稀土La离子选择性控释

X-MOL资讯 · 公众号 · · 2024-12-06 08:09

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近日， 华中师范大学 绿色农药全国重点实验室/化学学院 李海兵 教授团队开发 基于磷酸柱芳烃功能化纳米门控膜，实现稀土La离子的控释，促进小麦种子萌发。 该研究成果发表在农业领域国际期刊 Journal of Agricultural and Food Chemistry ，该论文第一作者为博士生 徐卫卫，李海兵 教授为独立通讯作者。

图1. 基于磷酸柱芳烃纳米门控膜对稀土La离子的可控释放

稀土是元素周期表第Ⅲ族副族元素钪、钇和镧系元素共17种化学元素的合称，其广泛应用于现代通讯、化工等领域。研究发现，镧离子 ( La ³⁺ ) 作为轻稀土的一种，对植物生长有一定的影响，可以作为离子型植物生长调节剂用于作物生长发育中，低浓度的 La ³⁺ 可以促进种子的萌发，提高根系活力，促进植物对N、P、K等营养元素的吸收，增强植物的光合作用能力。然而，由于稀土离子的化学和物理相似性，稀土元素极少以单一存在的形式出现，经常是多种稀土离子并存，因此在对环境中 La ³⁺ 进行控制释放时往往会受到其它稀土离子及干扰离子的影响，因此如何实现对环境中 La ³⁺ 的高选择性控制释放是当前的重难点问题。

图2. 磷酸柱芳烃纳米门控膜对稀土 La ³⁺ 的选择性识别

该团队基于磷酸基团与 La ³⁺ 的高亲和特点，特异性设计合成 La ³⁺ 受体分子磷酸柱[5]芳烃（PP5），通过仿生策略，将PP5引入多孔纳米通道内，成功构筑PP5纳米通道，实现了对 La ³⁺ 的高选择性控制释放，在此基础上研究释放后的 La ³⁺ 对作物种子萌发及幼苗生长的影响。

图3. PP5纳米门控膜释放不同 La ³⁺ 浓度对小麦萌发的影响

该工作得到了国家重点研究发展计划(2021YFA0716702, 2023YFF0717100)、国家自然科学基金(22371086、22071074)、武汉科技大学耐火材料与冶金省部共建国家重点实验室开放课题(No. G202505)以及沙特阿拉伯沙特国王大学(RSPD2025R675)等项目的支持。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：

Controlled Release of La ³⁺ Ions for Enhanced Wheat Seed Germination Based on Phosphate Pillar[5]arene NanoGating

WeiWei Xu, Ehsan Bahojb Noruzi, Guang Li, Haonan Qu, Haifang Zhang, Cuiguang Ma, Qiang He, Xiangcheng Li, Govindasami Periyasami, Haibing Li*

J. Agric. Food Chem ., 2024 , 72 , 25500-25508, DOI: 10.1021/acs.jafc.4c06529

作者团队介绍

徐卫卫 ，华中师范大学李海兵课题组2020级在读博士生，研究方向为柱芳烃超分子多孔聚合物在纳米农药缓控释方面的应用。目前以一作或共同一作身份在 ACS Nano、Chemistry of Materials、Journal of Agricultural and Food Chemistry、Chemistry-A European Journal、Chemical Communications 等国际期刊发表SCI论文7篇。

李海兵 ，华中师范大学教授，博士生导师。华中师范大学绿色农药全国重点实验室农药减量增效应用方向领头人，华中师范大学桂子学者、教育部新世纪人才，湖北省杰出青年人才。曾获得教育部自然科学二等奖一项、湖北省青年科技奖和武汉市青年科技奖。目前研究方向为仿生纳米材料的设计与制备和典型农作物的超铺展剂的设计构筑。目前在 Nat. Commun., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., ACS Nano, J. Agric. Food Chem. 等权威期刊发表多篇高水平文章。先后承担并完成国家重点研发计划（高效低风险小分子除草剂研发与示范，2018YFD0200102）等一批国家重大科研项目的研究任务。目前主持在研项目有国家自然科学基金面上项目（刺激响应型柱芳烃门控系统的设计构筑及其对农用杀菌剂控制释放研究，22371086；超两亲柱芳烃体系设计构建及其在液/固界面上组装和吸附行为研究，22071074）、国家重点研发计划(超铺展剂控制农药液滴撞击作物表面沉积铺展的理论机制，2021YFA0716702；XPS国产化仪器的开发及其在农残检测中的应用，2023YFF0717100)。

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