Växter kan absorbera näringsämnen genom sina blad såväl som sina rötter. Dock, bladgödsling under en längre period är svår. I journalen Angewandte Chemie , Tyska forskare har nu introducerat ett effektivt leveranssystem för mikronäringsämnen baserat på biohybridmikrogeler. Särskilda peptider förankrar "mikrobehållarna" på bladytan medan bindningsställen inuti säkerställer gradvis frisättning av "lasten".

Bladgödsling används redan vanligt inom områden som vinodling, när bladen på rankorna gulnar på grund av mineralbrist. Än, trots användning av tvättmedel, lim, och fuktighetsbevarande medel, kontrollerad tillförsel av näringsämnen genom bladgödsling under flera veckor är nästan omöjligt att uppnå. Upp till 80% av näringsämnena tvättas bort, lindas upp i jorden och omvandlas till former som växten inte kan använda. Dessutom, de kan sköljas in i vattendrag och orsaka miljöproblem. Ett ytterligare problem är att starkt solljus förångar vattnet ur den applicerade gödsellösningen. Detta resulterar i en hög saltkoncentration som drar ut vatten ur bladet och orsakar brännskador.

Ett team från DWI-Leibniz Institute for Interactive Materials i Aachen, RWTH Aachen University, och universitetet i Bonn har nu utvecklat ett bladbefruktningssystem baserat på biokompatibla mikrogeler som fäster selektivt på bladen under en lång period och långsamt levererar näringsämnen på ett kontrollerat sätt. Mikrogeler är små partiklar av tvärbundna makromolekyler som kan binda vatten och andra molekyler, som gödningsmedel mycket effektivt.

Leds av Ulrich Schwaneberg och Andrij Pich, forskarna utrustade gelpartiklarnas inre med bindningsställen som modelleras på bakteriers järnbindande proteiner. Dessa säkerställer att järnjonerna släpps långsamt. Mikrogelerna laddas med en järnhaltig lösning vid pH 3. När pH stiger till 7, mikrogelerna krymper, släppa ut vatten och binda järnet.

Gelpartiklarnas yta är utrustad med ankarpeptider från mjölksyrabakterier. Dessa binder säkert till bladytor för att hindra bortsköljning av mikrogelerna. Vattnet i gelén ger en vattenhaltig mikromiljö som gör att järnet kan diffundera in i bladen. Gula blad av gurkväxter med brist på järn blev snabbt gröna på ställen där den nya bladgödseln applicerades.

Genom att införliva olika bindningsställen, mikrogelens "behållare" kan laddas med en mängd andra metalljoner eller medel. En kontrollerad leverans av medel efter behov skulle minimera de applicerade kvantiteterna samt utsläppet av gödningsmedel och bekämpningsmedel i miljön. Låga produktionskostnader, höga lastnivåer, enkel applicering, och justerbara vidhäftningsegenskaper bör göra breda industriella tillämpningar möjliga. Målet är att göra självreglerande leveranssystem för hållbart jordbruk.