Växtsjukdomar, fast en normal del av naturen, kan få katastrofala effekter inom jordbruket. De minskar mat för människor och intäkter på landsbygden. I de värsta fallen leder de till hunger och svält, som många hungersnöd i historien visar. Cirka 16 procent av alla grödor går förlorade på grund av växtsjukdomar varje år över hela världen.

Max Planck Institute for Polymer Research i Mainz har precis levererat en dubbel nyhet till den vetenskapliga världen:nanobärare gjorda av avfall, som släpper ut läkemedel på ett sätt som har botat en växtsjukdom för första gången.

Nanobärare är mycket små nedbrytbara kapslar som har studerats för medicinska tillämpningar under de senaste 30 åren. Dessa nanokapslar anses vara den "magiska kulan" för att bota cancer hos människor, eftersom de släpper ut läkemedlet direkt till de riktade cellerna.

Behandling av växtsjukdomar som aldrig har botts tidigare

Tack vare de europeiska forskningsfonderna för BIOrescue -projektet, forskarna vid Max Plank Institute undersökte möjligheten att införliva samma princip för att bota växtsjukdomar. De har testat dessa nanokapslar för att behandla ESCA, en svampsjukdom som drabbar 2 miljarder vinrankor över hela världen som det inte har botat hittills.

Dr Frederik Wurm, som leder denna forskning på Max Planck sa "Efter två års test i våra laboratorier och sedan på Riesling vingårdar i Tyskland, det ser ut som att vi har lyckats minska symtomen på sjukdomen. Ytterligare tester kommer att bekräfta om detta botemedel är en lösning på lång sikt. Om effekterna bekräftas kan samma metod utvidgas potentiellt till alla andra sjukdomar inom jordbruket."

"Cirkulära" nanobärare gjorda av avfall

Den andra nyheten med dessa nanoskopiska kapslar är att de kan vara gjorda av avfallsmaterial - i detta fall används svampkompost.

"Normalt är nanobärare tillverkade av polymerer baserade på fossila bränslen. Tidigare har Vi har utvecklat biobaserade nanobärare av lignin från pappers- och massaindustrin. Men det här är allra första gången vi försöker utveckla dem från jordbruksrester, vilket gör dem till en riktigt "cirkulär" produkt, från använt växtgödsel till växtkur. Ingenting kommer att gå till spillo!” sa Wurm.

För att få dessa små biologiskt nedbrytbara kapslar, Max Planck-forskarna genomförde en kemisk omvandling för att omvandla det lösliga lignin som erhålls efter förbehandling av använd svampkompost.

Därefter har nanobärarna laddats med läkemedlet som vanligtvis sprutas på växten med mycket begränsade effekter. Tack vare den naturliga enzymatiska nedbrytningen av nanobärarna, läkemedlet släpps in i växten på ett kontrollerat och progressivt sätt. Med denna effektiva metod riktar läkemedlet endast svamparna, som förstör växten inifrån. Tester visade att dessa nanobärare inte är giftiga för växterna och inte når grödan.

"Utöver jordbrukssektorn, kapslarna har en myriad av andra potentiella tillämpningar från livsmedelsförstärkning till farmaceutiska produkter. Det är bara en tidsfråga tills vi hittar biobaserade nanobärare tillgängliga på marknaden för någon av dessa användningsområden, sa Wurm.