Swelling and glyphosate-controlled release behavior of multi-responsive alginate-g-P(NIPAm-co-NDEAm)-based hydrogel.
Carbohydr Polym · 2022 · 282:119113 · PMID 35123748 · 등급6 세포·모델 세포실험 · 농업과 정책 > 기타·종설 · 식물
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지능형 방출 시스템(ICRS)은 농약의 이용 효율성을 향상시키면서 농업 분야에서 큰 성과를 보여주었다. 본 연구에서는 알긴산(Alg) 백본과 온도 반응성 폴리(N-아이소프로필 아크릴아마이드-co-N,N-디에틸아크릴아마이드)(P(NIPAm-co-NDEAm)) 측쇄를 가진 지능형 접목 공중합체(Alg-g-P(NIPAm-co-NDEAm))를 산화환원 공중합화를 통해 ICRS의 매트릭스로 제작하였고, 그 온도 유도 반응성을 연구하였다. 이후, 이 공중합체를 유망한 광열 물질인 반탄(SC)과 혼합하여 이온 가교를 통해 하이드로겔 비드(Ca-Alg-g-P(NIPAm-co-NDEAm)/SC)를 형성하였다. 다양한 자극(pH, 온도 및 빛) 하에서의 비드의 흡수도는 뛰어난 반응성을 보였으며 팽윤 메커니즘은 결합 이론을 통해 분석되었다. 나아가, 환경적 자극 하에서 Ca-Alg-g-P(NIPAm-co-NDEAm)/SC로부터의 글리포세이트(Gly) 방출은 조절 가능한 거동을 나타냈다. 이 다중 반응성 하이드로겔 비드는 작물 생산의 지속 가능한 발전에 밝은 전망을 보여준다.ORIGINAL ABSTRACT
Intelligent controlled release systems (ICRS) displayed great achievement in agriculture by enhancing the utilization efficiency of agrochemicals. In this work, an intelligent graft copolymer (Alg-g-P(NIPAm-co-NDEAm)) with alginate (Alg) backbone and thermo-responsive poly(N-isopropyl acrylamide-co-N,N-diethylacrylamide) (P(NIPAm-co-NDEAm)) side chain was constructed as the matrix of ICRS through redox copolymerization, and its thermo-induced responsive property was studied. Then, the copolymer was mixed with a promising photothermal material semi-coke (SC) to form hydrogel beads (Ca-Alg-g-P(NIPAm-co-NDEAm)/SC) by ion crosslinking. The water absorbency of beads under different stimuli (pH, temperature, and light) presented outstanding responsive performance and the swelling mechanism was analyzed through coupling theory. Furthermore, the release of glyphosate (Gly) from Ca-Alg-g-P(NIPAm-co-NDEAm)/SC under environmental stimuli displayed regulatable behaviors. This multi-responsive hydrogel bead shows bright prospect in the sustainable advancement of crop production.| 저자 | Zheng, D.; Wang, K.; Bai, B.; Hu, N.; Wang, H. |
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| 저널 | Carbohydrate polymers |
| 권·호·쪽 | 282, 119113 |
| PMID | 35123748 |
| DOI | 10.1016/j.carbpol.2022.119113 |
| MeSH | Acrylamides; Acrylic Resins; Alginates; Drug Liberation; Glycine; Herbicides; Hydrogels; Polymers; Glyphosate |