مراجعة للتقنيات المحمية ببراءات الاختراع لتطبيقات أكاسيد النحاس غير العضوية في المبيدات والأسمدة

المؤلفون: Xie Ting، Tan Hui — مركز سيتشوان للتعاون في فحص براءات الاختراع، مكتب براءات الاختراع، الإدارة الوطنية للملكية الفكرية في الصين


تحليل براءات الاختراع لأكاسيد النحاس

1 وضع الإيداع العالمي

يعد أكسيد النحاس وأكسيد النحاسوز من مبيدات الآفات غير العضوية ذات التاريخ الطويل في التطبيق؛ حيث استُخدما بالفعل لأغراض مكافحة الفطريات منذ القرن التاسع عشر. ومع ذلك، ظهرت طلبات براءات الاختراع المتعلقة بتطبيق أكاسيد النحاس في مبيدات الآفات في وقت متأخر نسبياً: في عام 1913، سعت براءة الاختراع البريطانية GB191304571A للحصول على حماية لحل تقني يتم فيه خلط أكسيد النحاس مع الفوسفات والكربونات وما إلى ذلك لتحضير مطهر؛ وفي عام 1925، سعت براءة الاختراع البريطانية GB241430A للحصول على حماية لاستخدام أكسيد النحاس كمساعد في تحضير عامل مبيد للبكتيريا ومزيل للروائح الكريهة. ومن خلال حجم طلبات براءات الاختراع عاماً بعد عام، يمكن ملاحظة أن براءات الاختراع المتعلقة بتطبيق أكسيد النحاس وأكسيد النحاسوز في مجال مبيدات الآفات ظهرت بأعداد كبيرة بعد عام 2000، وتركزت نسبياً في الفترة 2005-2017، ووصلت إلى أقصى حجم إيداع سنوي بنحو 160 في عام 2013. ومن حيث اتجاه الإيداع، أظهر العدد الإجمالي للإيداعات بعد عام 2000 اتجاهاً نحو النمو السريع.

2 تحليل التكوين التقني

من خريطة التوزيع العالمي لتقنيات التطبيق،فإن الحصة الأكبر من جميع طلبات براءات الاختراع هي للمبيدات الفطرية، تليها المبيدات الحشرية؛ حيث شكل عدد طلبات المبيدات الفطرية والمبيدات الحشرية أكثر من 60% من الطلبات العالمية. كما لعب النحاس، باعتباره سماداً من العناصر الصغرى الضرورية لنمو النبات، دوراً مهماً واحتل مكاناً في طلبات براءات الاختراع، حيث مثل حوالي 15% من الإجمالي.

تحليل مسار التطوير التقني لأكاسيد النحاس

1 التطور التكنولوجي في مجال الأسمدة

النحاس عنصر زهيد لا غنى عنه لنمو النبات؛ وعلى الرغم من الحاجة إليه بكميات صغيرة جداً، إلا أنه يلعب دوراً محورياً. في وقت مبكر من عام 1931، اقترحت GB356195A خلط أكسيد النحاس مع مركبات أخرى لتوفير أسمدة أو مبيدات حشرية أو مبيدات أعشاب. وفي السنوات التي تلت ذلك، استُخدم أكسيد النحاس غالباً كسماد نحاسي في محاليل المغذيات الكاملة. وبحلول عام 1991، اقترحت CN1053051A خلط مجموعة متنوعة من العناصر الغذائية مع العناصر الأرضية النادرة لتكوين سماد من العناصر الأرضية النادرة يمكن أن يعمل كوسط زراعي ومصدر لعناصر غذائية متعددة. وفي عام 1997، اقترحت CN1165802A تقنية سماد مركب متعدد الوظائف، حيث يتم خلط مكونات السماد مثل أكسيد النحاس مع مستحضرات أخرى (مثل مبيد فطري ومبيد أعشاب ومعالجات التربة) حسب الحاجة للحصول على وظائف مختلفة. وبعد عام، اقترحت CN1196345A تركيبة سماد عضوي-غير عضوي، حيث يتم صياغة السماد المقابل وفقاً لنتائج اختبار التربة وأنواع وكميات العناصر الغذائية المطلوبة؛ وكان هذا توفيراً للمغذيات مصمماً خصيصاً لاحتياجات التربة وكان له أهمية تاريخية. في عام 2010، اقترحت CN101671207A خلط محفز لعملية التمثيل الضوئي، ومنظم نمو، ومبيد فطري، وسماد من العناصر الصغرى لتعزيز التمثيل الضوئي للنبات ونمو النبات والإنتاجية مع مكافحة أمراض النبات. وبحلول عام 2015، اقترحت CN105061084A سماداً لمبيدات الآفات محكوم الإطلاق، مع تطبيق تقنية الإطلاق المحكوم على مزيج السماد والمبيد الفطري/المبيد الحيوي، مما يمكن أن يؤخر إطلاق المادة الفعالة ويحدث تأثيراً طويل الأمد، ويمكنه إلى حد معين تحسين معدل الاستفادة من العامل وتقليل معدل الاستخدام.

2 التطور التكنولوجي في مجال المبيدات الفطرية

في وقت مبكر من عام 1938، اقترحت GB484115A الاستخدام المشترك لأكسيد النحاس والزيوليت لتحضير مبيد فطري في شكل مسحوق جاف. ثم في عام 1958، اقترحت GB788668A حلاً تقنياً للخلط المضاد للبكتيريا بين الستربتومايسين وأكسيد النحاس. في عام 2004، ومع تطور المواد النانوية، اقترحت US20040067159A1 حلاً تقنياً باستخدام جزيئات النحاس النانوية بالاشتراك مع مبيدات حيوية أخرى لتحسين التصاق المادة الفعالة على النباتسطح nt وتعزيز تأثير المكافحة. في العام نفسه، اقترحت براءة الاختراع CN1552456A أيضاً استخدام Cu2+ كمحفز مضاد للبكتيريا. لاحقاً، ظهرت حلول تقنية للتركيب المضاد للبكتيريا لأكسيد النحاس وأكسيد النحاسوز مع مركبات مختلفة، مثل مشتقات التربين، والأملاح المعدنية (US6849276B1)، ومركبات الجذور الحرة للنحاس (KR100752528B1) والأبواغ الميكروبية (US20110033436A1). في عام 2011، اقترحت CN101933525A حلاً تقنياً لتحضير مبيد فطري يعمل بالتحفيز الضوئي عن طريق خلط نانو أكسيد النحاسوز–أكسيد النحاس. في عام 2015، اقترحت CN104542707A حلاً تقنياً يتم فيه خلط نانو أكسيد النحاس مع مبيد الآفات Thiram لتحقيق تآزر وتعزيز التأثير المبيد للفطريات والتحلل الضوئي.

3 التطور التكنولوجي في مجال المبيدات الحشرية

يعد أكسيد النحاس مبيداً حشرياً نحاسياً غير عضوي معروفاً في هذا المجال؛ فمنذ عام 1949، استخدمت GB620600A أكسيد النحاس كمحسس في تركيبات المبيدات الحشرية المدخنة. في عام 1951، اقترحت FR970319A أن الجمع بين أكسيد النحاس ومادة قادرة على توليد الأمونيا يمكن أن يكافح آفات النباتات بفعالية. في عام 1990، اقترحت CN1041354A الجمع بين أملاح النحاس، والمبيدات الحشرية، والعناصر الغذائية، ومنظمات نمو النبات لتوفير عامل مكافحة أمراض متعدد التأثيرات. في عام 2007، اقترحت KR100752528B1 حلاً تقنياً لتحضير مبيد حشري من خلال الجمع بين مادة حرة-مركب جذري للنحاس مع أكسيد النحاس/Copper hydroxide. لاحقاً، ظهرت أيضاً حلول تقنية تم فيها دمج الأبواغ الميكروبية مع أملاح النحاس لإبطاء تطور المقاومة وتحسين تأثير المكافحة.

4 التطور التكنولوجي في مجال منظم نمو النبات

في عام 1991، اقترحت براءة الاختراع CN1051112A أن أكسيد النحاس يمكن أن يعمل كـ منظم نمو النبات بينما يعمل أيضاً كسماد من العناصر الصغرى. وفي عام 1996، اقترحت براءة الاختراع US5575112A دمج مادة رابطة مع مركب نحاس غير عضوي غير قابل للذوبان لتنظيم نمو جذور النبات؛ وأظهرت البيانات أن أكسيد النحاس يؤثر على مؤشرات مثل طول الجذر والوزن الطازج للجذر، وكان هذا أول دليل يظهر مباشرة أن أكسيد النحاس يمكنه تنظيم نمو الجذور.

مناقشة

نظراً لأن مبيدات الفطريات النحاسية منخفضة السمية، وآمنة، وواسعة الطيف، ومنخفضة المتبقيات، وفعالة ضد كل من الفطريات والبكتيريا وآمنة بيئياً، فقد تم إدراجها كعوامل موصى بها في إنتاج الفاكهة الخالية من التلوث، وخاصة مستحضرات النحاس مثل كبريتات الحديد، وأوكسي كلوريد النحاس، وأكسيد النحاس وأكسيد النحاسوز. ومع ذلك، فإن مبيدات الفطريات النحاسية ليست آمنة وموثوقة تماماً؛ حيث يمكن أن يؤدي سوء الاستخدام والإفراط فيه أيضاً إلى مشاكل مثل السمية النباتية في أشجار الفاكهة، وتفشي العث وتلوث التربة. بالإضافة إلى ذلك، فإن بعض الفطريات، وخاصةتُعد الفطريات من جنس Monilinia (فطريات العفن البني) شديدة التحمل للنحاس، وترتبط آلية تحملها للنحاس ارتباطاً وثيقاً بإنتاج حمض الأوكساليك؛ حيث يعمل حمض الأوكساليك على أيونات النحاس لإنتاج بلورات غير قابلة للذوبان، مما يؤدي إلى إبطال مفعول النحاس المثبط للفطريات وبالتالي تقليل سميته المثبطة للفطريات. لذلك، أصبح البحث في كيفية تحسين تأثير مكافحة العامل وتقليل المقاومة مشكلة ملحة تتطلب حلاً.

في السنوات الأخيرة، ومع تطور المواد النانوية، وجد أكسيد النحاس النانوي أيضاً تطبيقات معينة في مجال مبيدات الآفات. ونظراً لصغر حجم جزيئاتها، يسهل على النباتات امتصاص المواد النانوية، مما يساعد في تحسين الفعالية. بالإضافة إلى ذلك، تجذب مبيدات الآفات القابلة للتحلل اهتماماً متزايداً، وأصبحت مبيدات الآفات منخفضة السمية وعالية الكفاءة والخالية من الرواسب والصديقة للبيئة هدفاً يسعى إليه الناس بشكل متزايد. يتميز أكسيد النحاس النانوي بقابلية التحلل الضوئي؛ وباستخدام هذه الخاصية لخلط أكسيد النحاس غير العضوي مع fungicide/insecticide أخرى، يمكن تقليل بقايا الأدوية بفعالية وتحسين الفعالية، وسوف يصبح هذا اتجاهاً تطويرياً.