Construction of pesticide delivery system using biodegradable carrier nanoparticles

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K18928
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 27:Chemical engineering and related fields
• Research Institution: Osaka Metropolitan University
• Principal Investigator: Nomura Toshiyuki 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (00285305)
• Project Period (FY): 2022-06-30 – 2024-03-31
• Keywords: 植物病原菌 / 農薬 / 食糧 / 農薬送達システム / キャリアナノ粒子 / 生分解性ポリマー / エクソソーム

Outline of Final Research Achievements

In this study, carrier particles encapsulating pesticides and genetic materials were synthesized and their efficacy in controlling plant pathogens was investigated. The results showed that exosomes encapsulating siRNA were taken up into plant cells and suppressed GFP gene expression by silencing effect. It was also found that the RNA-encapsulated biodegradable polymer PLGA nanoparticles can control pests with about 1/10 of the amount of RNA compared to the unencapsulated RNA. Furthermore, the pesticide-encapsulated PLGA nanoparticles showed 90% reduction of pesticides against plant pathogens compared to commercial pesticides. These results suggest the usefulness of pesticide delivery systems using carrier particles in the agricultural field.

Free Research Field

薬物封入ナノ粒子の合成

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

植物病害の防除に用いられる農薬のうち、植物病原菌に到達する農薬は0.1%にも満たない。そのため、農薬を繰り返し散布しなければならず、環境汚染や人体への悪影響が危惧されている。この課題を解決するため、キャリア粒子を用いた農薬送達システムに着目した。化学農薬をキャリア粒子に封入すると、化学農薬の使用量を大幅に削減することができ、環境影響の低減に貢献することができる。また、遺伝物質をキャリア粒子に封入すると、RNA干渉により病害の原因となるたんぱく質の生成を阻害することができ、標的特異的で遺伝子組み換えフリーの理想的な農薬として期待できる。