Recognition‐Driven Redox Disassembly of Metal‐Phenolic Nanocapsules for Enzyme‐Responsive Fungicide Delivery

杀菌剂 纳米囊 戊唑醇 组合化学 生物分子 生物物理学 纳米技术 材料科学 化学 氧化还原 光掩模 生物化学 代谢物 三唑 单宁酸 次生代谢物 纤维素酶 串扰 多菌灵 部分 草酸
作者
Tongfang Jing,R. B. Zhang,Lidong Cao,Yuying Song,Liying Yan,Yun Duan,Lin Zhou
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:36 (39)
标识
DOI:10.1002/adfm.202521074
摘要

ABSTRACT Stimuli‐responsive nanocapsules (NCs) for precision agriculture often lack the specificity to distinguish subtle biological signals from environmental noise. Herein, programmable NCs are constructed by self‐assembling tannic acid (TA) and Fe(III) into a redox‐active shell around a prothioconazole core. This system operates via a novel recognition‐driven acceleration mechanism rather than traditional enzymatic degradation. Specifically, the binding of Sclerotium rolfsii ‐secreted cellulase to the TA shell acts as a biochemical signal that accelerates the intrinsic reduction of Fe(III) by TA. This recognition event triggers the rapid collapse of the coordination shell, ensuring precise fungicide release at the infection site. A secondary activation pathway involving the pathogen metabolite oxalic acid achieves dual‐stimulus precision control. The molecular mechanism is elucidated through density functional theory (DFT) calculations, and crucially, verified by X‐ray photoelectron spectroscopy (XPS), which provides direct evidence of the enzyme‐facilitated Fe(II) generation. In vitro and in planta assays demonstrate superior disease control, enhanced systemic transport, and significantly reduced phytotoxicity. Furthermore, the NCs exhibit extended soil stability and improved biosafety. This work establishes a materials‐based strategy where biological recognition directly commands phase transitions, offering a new blueprint for on‐demand agrochemical delivery.
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