Недавнее исследование показало, что фракция, полученная из лигнина — органического полимера, отвечающего за жёсткость клеточных стенок растений, — способна улучшить характеристики наночастиц с гербицидом.
Работа [опубликована](https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssuschemeng.5c04472) в журнале ACS Sustainable Chemistry & Engineering и недавно была представлена на его обложке.
Исследование было проведено учёными из трёх исследовательских институтов штата Сан-Паулу, Бразилия: Университета штата Сан-Паулу (UNESP), Государственного университета Кампинаса (UNICAMP) и Федерального университета Сан-Карлоса (UFSCar).
«Лигнин обладает антиоксидантными свойствами и является одним из основных компонентов растительной биомассы, но он всё ещё недостаточно используется и часто рассматривается как отходы целлюлозно-бумажной промышленности. Поэтому наша группа искала более устойчивые способы повышения ценности этого обильного и возобновляемого материала», — говорит Леонардо Фрачето, профессор Института науки и технологий UNESP в кампусе Сорокаба.
Вещество было получено из эвкалипта урограндиса — лиственного дерева, а затем подверглось «зелёному» процессу. В этом процессе в качестве растворителя использовалась [уксусная кислота](https://phys.org/tags/acetic+acid/), чтобы получить различные фракции с различными структурными и химическими свойствами. Затем [наночастицы](https://phys.org/tags/nanoparticles/) были произведены с использованием атразина — гербицида, который борется с сорняками.
Эти наночастицы подверглись ряду физических, химических и термических анализов для изучения их структуры и поведения.
«Мы обнаружили, что различные фракции лигнина имеют очень разные свойства. Некоторые из них богаче фенольными группами. Другие имеют более высокую молярную массу или способствуют большей термической стабильности. Эти различия напрямую влияют на формирование и характеристики наночастиц», — объясняет Фрачето.
Некоторые фракции более эффективны для защиты [полимерных материалов](https://phys.org/tags/polymeric+materials/), например, тех, которые состоят из макромолекул, белков и целлюлозы, от деградации, вызванной ультрафиолетовыми лучами, в то время как другие действуют как стабилизаторы в системах высвобождения веществ. Эти результаты демонстрируют, что лигнин — это не единый однородный отход, а материал, который можно адаптировать для различных применений.
По словам Фрачето, этот вывод имеет большое значение, поскольку использование лигнина в качестве поверхностно-активного вещества перспективно для эффективного распределения активных ингредиентов в агрохимических препаратах, но необходимо преодолеть ряд проблем. Одна из основных проблем — вариативность его структуры, которая может повлиять на его консистенцию и эффективность в качестве стабилизирующего агента.
В случае наночастиц атразина использование фракции лигнина повысило стабильность и эффективность высвобождения гербицида. Использование определённых фракций лигнина имело решающее значение для оптимизации характеристик наночастиц. Разработанные составы эффективно контролировали такие сорняки, как Bidens pilosa L. и Amaranthus viridis L., демонстрируя свой потенциал для устойчивого управления сельскохозяйственными вредителями.
«Мы не только смогли использовать простой, экологически чистый процесс, но и воспользовались обильным побочным продуктом в Бразилии, открыв возможности для развития биоэкономики», — объясняет Фрачето. «Этот тип исследования объединяет материаловедение, устойчивость и технологические инновации, приближая научные круги к решениям для текущих задач, таких как разработка более экологичных сельскохозяйственных препаратов».
Предоставлено [FAPESP](https://phys.org/partners/fapesp/)