Mikroleveringsservice for gødning

Planter kan optage næringsstoffer gennem deres blade såvel som deres rødder. Imidlertid, bladgødskning over en længere periode er vanskelig. I journalen Angewandte Chemie , Tyske forskere har nu introduceret et effektivt leveringssystem for mikronæringsstoffer baseret på biohybride mikrogeler. Særlige peptider forankrer "mikrocontainerne" på bladoverfladen, mens bindingssteder indeni sikrer gradvis frigivelse af "lasten".

Bladgødskning er allerede almindeligt anvendt i områder som vinavl, når bladene på vinstokkene bliver gule på grund af mineralmangel. Endnu, trods brug af rengøringsmidler, klæbemidler, og fugtighedsbevarende midler, kontrolleret tilførsel af næringsstoffer gennem bladbefrugtning over flere uger er næsten umuligt at opnå. Op til 80% af næringsstofferne vaskes væk, vinder op i jorden og bliver omdannet til former, som planten ikke kan bruge. Ud over, de kan skylles ind i vandmasser og forårsage miljøproblemer. Et yderligere problem er, at stærkt sollys fordamper vandet ud af den påførte gødningsopløsning. Dette resulterer i en høj saltkoncentration, der trækker vand ud af bladet og forårsager forbrændingsskader.

Et team fra DWI-Leibniz Institute for Interactive Materials i Aachen, RWTH Aachen University, og universitetet i Bonn har nu udviklet et bladbefrugtningssystem baseret på biokompatible mikrogeler, der klæber selektivt til blade i en lang periode og langsomt leverer næringsstoffer på en kontrolleret måde. Mikrogeler er bittesmå partikler af tværbundne makromolekyler, der kan binde vand og andre molekyler, såsom gødning meget effektivt.

Anført af Ulrich Schwaneberg og Andrij Pich, forskerne udstyrede gelpartiklers indre med bindingssteder, der er modelleret på bakteriers jernbindende proteiner. Disse sikrer, at jernionerne frigives langsomt. Mikrogelerne fyldes med en jernholdig opløsning ved en pH på 3. Når pH stiger til 7, mikrogelerne krymper, frigør vand og binder jernet.

Overfladen af ​​gelpartiklerne er udstyret med ankerpeptider fra mælkesyrebakterier. Disse binder sig sikkert til bladoverflader for at forhindre udskylning af mikrogelerne. Vandet i gelen giver et vandigt mikromiljø, der tillader jernet at diffundere ind i bladene. Gule blade af jernmangel agurkeplanter blev hurtigt grønne på steder, hvor den nye bladgødning blev tilført.

Ved at inkorporere forskellige bindingssteder, mikrogel-"beholderne" kan fyldes med et væld af andre metalioner eller midler. En kontrolleret levering af midler efter behov ville minimere de anvendte mængder samt frigivelsen af ​​gødning og pesticider til miljøet. Lave produktionsomkostninger, høje belastningsniveauer, nem påføring, og justerbare klæbeegenskaber skulle gøre brede industrielle anvendelser mulige. Målet er at lave selvregulerende leveringssystemer til bæredygtigt landbrug.