Las plantas pueden absorber nutrientes tanto a través de sus hojas como de sus raíces. Sin embargo, La fertilización foliar durante un período prolongado es difícil. En el diario Angewandte Chemie , Los investigadores alemanes han introducido ahora un sistema de administración eficiente de micronutrientes basado en microgeles biohíbridos. Los péptidos especiales anclan los "microcontenedores" en la superficie de la hoja, mientras que los sitios de unión en el interior aseguran la liberación gradual de la "carga".

La fertilización foliar ya se usa comúnmente en áreas como la vitivinicultura, cuando las hojas de las vides se vuelven amarillas debido a una deficiencia mineral. Todavía, a pesar del uso de detergentes, adhesivos, y humectantes, la entrega controlada de nutrientes a través de la fertilización foliar durante varias semanas es casi imposible de lograr. Hasta el 80% de los nutrientes se eliminan por lavado, terminando en el suelo y convirtiéndose en formas que la planta no puede usar. Además, pueden ser arrastrados a cuerpos de agua y causar problemas ambientales. Un problema adicional es que la luz solar intensa evapora el agua de la solución de fertilizante aplicada. Esto da como resultado una alta concentración de sal que extrae agua de la hoja y causa quemaduras.

Un equipo del Instituto DWI-Leibniz de Materiales Interactivos en Aquisgrán, Universidad RWTH Aachen, y la Universidad de Bonn ha desarrollado un sistema de fertilización foliar basado en microgeles biocompatibles que se adhieren selectivamente a las hojas durante un largo período y entregan nutrientes lentamente de manera controlada. Los microgeles son partículas diminutas de macromoléculas reticuladas que pueden unir agua y otras moléculas, como fertilizantes de manera muy eficiente.

Dirigido por Ulrich Schwaneberg y Andrij Pich, los investigadores equiparon el interior de las partículas de gel con sitios de unión inspirados en las proteínas de unión al hierro de las bacterias. Estos aseguran que los iones de hierro se liberen lentamente. Los microgeles se cargan con una solución que contiene hierro a un pH de 3. Cuando el pH sube a 7, los microgeles se encogen, soltando agua y atando el hierro.

La superficie de las partículas de gel está equipada con péptidos de anclaje de bacterias del ácido láctico. Estos se unen de forma segura a la superficie de las hojas para impedir el enjuague de los microgeles. El agua en el gel proporciona un microambiente acuoso que permite que el hierro se difunda en las hojas. Las hojas amarillas de las plantas de pepino con deficiencia de hierro se volvieron rápidamente verdes en los lugares donde se aplicó el nuevo fertilizante foliar.

Al incorporar diferentes sitios de unión, los "recipientes" de microgel se pueden cargar con una multitud de otros iones o agentes metálicos. Una entrega controlada de agentes según sea necesario minimizaría las cantidades aplicadas, así como la liberación de fertilizantes y pesticidas al medio ambiente. Bajos costos de producción, altos niveles de carga, fácil aplicación, y las propiedades adhesivas ajustables deberían posibilitar amplias aplicaciones industriales. El objetivo es crear sistemas de suministro autorregulados para la agricultura sostenible.