Les plantes peuvent absorber les nutriments à travers leurs feuilles ainsi que leurs racines. Cependant, la fertilisation foliaire sur une période prolongée est difficile. Dans la revue Angewandte Chemie , Des chercheurs allemands ont maintenant introduit un système de distribution efficace pour les micronutriments basé sur des microgels biohybrides. Des peptides spéciaux ancrent les « microconteneurs » sur la surface de la feuille tandis que les sites de liaison à l'intérieur assurent la libération progressive de la « cargaison ».

La fertilisation foliaire est déjà couramment utilisée dans des domaines tels que la viticulture, lorsque les feuilles des vignes jaunissent à cause d'une carence en minéraux. Encore, malgré l'utilisation de détergents, adhésifs, et humectants, l'apport contrôlé de nutriments par fertilisation foliaire sur plusieurs semaines est presque impossible à réaliser. Jusqu'à 80% des nutriments sont emportés, s'enroulant dans le sol et se transformant en formes que la plante ne peut pas utiliser. En outre, ils peuvent être emportés dans les plans d'eau et causer des problèmes environnementaux. Un problème supplémentaire est que la forte lumière du soleil évapore l'eau de la solution d'engrais appliquée. Il en résulte une concentration élevée en sel qui attire l'eau de la feuille et provoque des brûlures.

Une équipe du DWI-Leibniz Institute for Interactive Materials à Aix-la-Chapelle, Université RWTH d'Aix-la-Chapelle, et l'Université de Bonn a maintenant développé un système de fertilisation foliaire basé sur des microgels biocompatibles qui adhèrent sélectivement aux feuilles pendant une longue période et délivrent lentement des nutriments de manière contrôlée. Les microgels sont de minuscules particules de macromolécules réticulées qui peuvent lier l'eau et d'autres molécules, comme les engrais très efficacement.

Dirigé par Ulrich Schwaneberg et Andrij Pich, les chercheurs ont équipé l'intérieur des particules de gel de sites de liaison modelés sur les protéines de liaison au fer des bactéries. Ceux-ci garantissent que les ions de fer sont libérés lentement. Les microgels sont chargés d'une solution contenant du fer à un pH de 3. Lorsque le pH s'élève à 7, les microgels rétrécissent, libérant de l'eau et liant le fer.

La surface des particules de gel est équipée de peptides d'ancrage provenant de bactéries lactiques. Ceux-ci se lient solidement à la surface des feuilles pour empêcher le rinçage des microgels. L'eau contenue dans le gel fournit un microenvironnement aqueux qui permet au fer de se diffuser dans les feuilles. Les feuilles jaunes des plants de concombre carencés en fer sont rapidement devenues vertes aux endroits où le nouvel engrais foliaire a été appliqué.

En incorporant différents sites de liaison, les « conteneurs » de microgel peuvent être chargés d'une multitude d'autres ions ou agents métalliques. Une livraison contrôlée d'agents au besoin minimiserait les quantités appliquées ainsi que le rejet d'engrais et de pesticides dans l'environnement. Faibles coûts de production, hauts niveaux de chargement, application facile, et les propriétés adhésives ajustables devraient permettre de larges applications industrielles. L'objectif est de créer des systèmes de distribution autorégulés pour une agriculture durable.