Le piante possono assorbire i nutrienti attraverso le foglie e le radici. Però, la concimazione fogliare per un lungo periodo è difficile. Nel diario Angewandte Chemie , I ricercatori tedeschi hanno ora introdotto un efficiente sistema di somministrazione di micronutrienti basato su microgel bioibridi. Speciali peptidi ancorano i "microcontenitori" sulla superficie fogliare mentre i siti di legame all'interno assicurano il rilascio graduale del "carico".

La concimazione fogliare è già comunemente utilizzata in aree come la viticoltura, quando le foglie delle viti ingialliscono a causa di una carenza di minerali. Ancora, nonostante l'uso di detersivi, adesivi, e umettanti, la consegna controllata di nutrienti attraverso la fertilizzazione fogliare per diverse settimane è quasi impossibile da ottenere. Fino all'80% dei nutrienti vengono lavati via, avvolgendosi nel terreno e trasformandosi in forme che la pianta non può utilizzare. Inoltre, possono essere lavati in corpi idrici e causare problemi ambientali. Un ulteriore problema è che la forte luce solare fa evaporare l'acqua dalla soluzione di fertilizzante applicata. Ciò si traduce in un'elevata concentrazione di sale che attira l'acqua dalla foglia e provoca danni da ustione.

Un team dell'Istituto DWI-Leibniz per i materiali interattivi di Aquisgrana, RWTH Università di Aquisgrana, e l'Università di Bonn ha ora sviluppato un sistema di fertilizzazione fogliare basato su microgel biocompatibili che aderiscono selettivamente alle foglie per un lungo periodo e forniscono lentamente i nutrienti in modo controllato. I microgel sono minuscole particelle di macromolecole reticolate che possono legare l'acqua e altre molecole, come i fertilizzanti in modo molto efficiente.

Guidati da Ulrich Schwaneberg e Andrij Pich, i ricercatori hanno dotato gli interni delle particelle di gel di siti di legame modellati sulle proteine ​​che legano il ferro dei batteri. Questi assicurano che gli ioni di ferro vengano rilasciati lentamente. I microgel vengono caricati con una soluzione contenente ferro a pH 3. Quando il pH sale a 7, i microgel si restringono, rilasciando acqua e legando il ferro.

La superficie delle particelle di gel è dotata di peptidi di ancoraggio da batteri lattici. Questi si legano saldamente alle superfici fogliari per ostacolare il risciacquo dei microgel. L'acqua nel gel fornisce un microambiente acquoso che consente al ferro di diffondersi nelle foglie. Le foglie gialle delle piante di cetriolo carenti di ferro sono diventate rapidamente verdi nei punti in cui è stato applicato il nuovo fertilizzante fogliare.

Incorporando diversi siti di legame, i "contenitori" di microgel possono essere caricati con una moltitudine di altri ioni o agenti metallici. Una fornitura controllata di agenti come richiesto ridurrebbe al minimo le quantità applicate e il rilascio di fertilizzanti e pesticidi nell'ambiente. Bassi costi di produzione, alti livelli di carico, facile applicazione, e le proprietà adesive regolabili dovrebbero rendere possibili ampie applicazioni industriali. L'obiettivo è realizzare sistemi di consegna autoregolanti per un'agricoltura sostenibile.