Bidirectional Plant‐Microneedle Responses to Guide Biomaterial Design

方法

用不同聚合物和微结构的微针，结合降解实验、转录组学和生理生化指标分析。

发现

微针材料影响药物释放，植物急性响应基本共享，且对生长和光合影响极小。

机会点

可探索微针材料-作物-农药匹配数据库与智能递送系统，实现按需精准施药。

摘要 设计与植物及特定载荷相容的生物材料，为实现精准农业的新技术提供了可能，包括靶向和剂量控制农化品递送，从而克服限制传统方法的径流、飘移和角质层排斥等问题。然而，更广泛的实施需要系统理解载荷、生物材料性质与植物响应之间复杂的相互作用，以建立支持持续生物-非生物界面的设计原则。本研究利用由不同聚合物和微结构制成的微针，探究植物-生物材料相互作用，以开发有效的化合物递送策略。生物降解研究表明，微针生物材料赋予不同的机械强度、亲水性和表面电荷，影响生物活性货物的释放。转录组分析揭示了对微针注射基本共有的急性响应，在免疫和代谢方面存在一些材料或结构依赖性变异。中期生化响应显示膜完整性和抗氧化活性的相应差异。尽管存在这些响应，微针处理对植物生长、叶绿素含量、气孔导度和光系统II量子效率的影响极小。最后，我们展示了生物材料性质如何影响农化品递送，分别使用亲水性植物生长调节剂赤霉素（GA₃）和疏水性除草剂壬酸（PA）递送至番茄和生菜。这些发现确立了工程化植物-生物材料界面的原则，以适应具有多样特性的载荷，同时确保植物安全。