Sono necessari miglioramenti nella produttività delle colture e nel valore nutrizionale per soddisfare la crescente domanda globale di cibo in termini sia di quantità che di qualità. Una strategia studiata dai ricercatori KAUST per affrontare il problema è la fornitura controllata di molecole bioattive, come composti stimolanti la crescita e micronutrienti che possono essere conservati nella frutta o nei cereali per stimolare la tolleranza allo stress e migliorare la resa del raccolto e la resistenza agli agenti patogeni.
"C'è una chiara richiesta di sviluppare piattaforme intelligenti per la consegna precisa e controllata di prodotti chimici per l'agricoltura", afferma Salim Al-Babili, scienziato vegetale di KAUST.
"Oltre all'incapsulamento dei fertilizzanti, esiste anche la necessità di incapsulare e fornire minerali che agiscono come micronutrienti umani, come lo zinco, per migliorare il valore nutrizionale delle colture."
Un team interdisciplinare, guidato dal Ph.D. La studentessa Katya Perez e il postdoc Yagiz Alagoz, hanno sviluppato una nuova formulazione per la somministrazione intelligente di un mimo sintetico del regolatore della crescita zaxinone (MiZax-3), che promuove la crescita delle piante con una comprovata attività stimolante della crescita. La loro ricerca è pubblicata sulla rivista Nano Letters .
La mineralizzazione biomimetica utilizzando strutture zeolitiche di imidazolato (ZIF) è un metodo ampiamente utilizzato per incapsulare una serie di sostanze chimiche, da piccole molecole idrofobiche a grandi proteine idrofile.
"Negli ultimi dieci anni, abbiamo sviluppato una gamma di piattaforme sensibili agli stimoli in grado di incapsulare un'impressionante varietà di carichi, che vanno da piccole sostanze chimiche neutre a prodotti biologici carichi ad alto peso molecolare", afferma Khashab.
I ricercatori hanno utilizzato ZIF-8 contenente zinco, una struttura metallo-organica (MOF) su scala nanometrica in grado di caricare in modo efficiente MiZax-3 come piattaforma, mantenendolo stabile alle alte temperature, in condizioni di campo reali e rilasciando il MiZax-3 si carica in modo dipendente dal pH.