Металло-фенольные сетчатые покрытия могут придать импульс для развития индустрии биоудобрений, а также регенеративного сельского хозяйства, обеспечив фермеров надежными и качественными биопродуктами. Разработчики микробных нанодоспехов уже приступают к коммерциализации изобретения.
Портал AgroXXI.ru ознакомился с релизом Массачусетского технологического института (MIT), в котором сообщается о внедряемой технологии в производство биоудобрений: «В системе улучшения здоровья почвы, помимо стратегий севооборота, огромную роль играют азотфиксирующие бактерии, которые преобразуют газообразный азот в аммиак.
Микробные удобрения в основном используются на крупных коммерческих фермах в Бразилии, где фермеры получают эквивалентные или более высокие урожаи, а также на небольших «эксклюзивных» фермах в США. Однако затраты могут быть непомерно высокими для многих мелких хозяйств и фермеров, поскольку для выращивания и распространения микробов необходимы ферментеры и квалифицированный персонал. С другой стороны, доставка этих бактерий в сельские районы в настоящее время нецелесообразна, поскольку они чувствительны к тепловому повреждению. Микробы также слишком хрупкие, чтобы пережить процесс сублимационной сушки, что облегчит их транспортировку.
Ариэль Ферст из факультета химической инженерии Массачусетского технологического института (MIT), США, считает, что доступ к микробным удобрениям нужно улучшить с помощью нанотехнологий: «Наша цель — предоставить каждому доступ к этим микробным инструментам без необходимости выращивать микробы на месте»,
Используя пищевые химикаты, группа под управлением исследовательницы разработала покрытия, которые могут защищать микробы до тех пор, пока они не будут нанесены на почву, а также позволяют транспортировать их в высушенном виде, что предотвращает сложную и дорогостоящую транспортировку жидкостей и позволяет избежать необходимости в холодовой цепи.
Металло-фенольные сетчатые покрытия, состоящие из металла и органического соединения полифенола, самособираются при правильных условиях.
«Чтобы защитить микробы как от нагревания, так и от лиофилизации, мы решили нанести покрытие, называемое металло-фенольной сеткой (MPN), которое ранее разработали для инкапсуляции микробов для других целей, таких как защита терапевтических бактерий, доставляемых в пищеварительный тракт», - рассказывает Ферст.
Покрытия содержат два компонента — металл и органическое соединение, называемое полифенолом, — которые могут самособираться в защитную оболочку. Металлы, используемые для покрытий, включая железо, марганец, алюминий и цинк, считаются безопасными в качестве пищевых добавок. Полифенолы, которые часто встречаются в растениях, включают такие молекулы, как дубильные вещества и другие антиоксиданты, считающиеся безопасными.
«Мы используем эти натуральные пищевые соединения, которые, как известно, сами по себе приносят пользу, а затем они образуют маленькие доспехи, защищающие микробы», — говорит Ферст.
Для этого исследования ученые создали 12 различных MPN и использовали их для инкапсуляции Pseudomonas chromraphis, азотфиксирующей бактерии, которая также защищает растения от вредных грибов и других вредителей. Они обнаружили, что все покрытия защищают бактерии от температуры до 50 градусов по Цельсию, а также от относительной влажности до 48 процентов. Покрытия также сохраняли микробы живыми во время процесса сублимационной сушки.
Используя микробы, покрытые наиболее эффективным MPN — комбинацией марганца и полифенола под названием галлат эпигаллокатехина (EGCG), — исследователи проверили их способность помогать семенам прорастать в лабораторной чашке. Они нагрели микробы с покрытием до 50°С, прежде чем поместить их в чашку, и сравнили их со свежими микробами без покрытия и лиофилизированными микробами без покрытия.
Исследователи обнаружили, что покрытые микробы повышают всхожесть семян на 150 процентов по сравнению с семенами, обработанными свежими непокрытыми микробами. Этот результат был одинаковым для нескольких различных типов семян, включая укроп, кукурузу, редис и бок-чой.
Ферст основала компанию Seia Bio для коммерциализации покрытых оболочкой бактерий для крупномасштабного использования в регенеративном сельском хозяйстве. Она надеется, что низкая стоимость производственного процесса поможет сделать микробные удобрения доступными для мелких фермеров, у которых нет ферментеров, необходимых для выращивания таких микробов.
«Когда мы думаем о разработке технологии, нам нужно намеренно сделать ее недорогой и доступной, и именно в этом заключается эта технология. Это помогло бы демократизировать регенеративное сельское хозяйство», — заключила она».
Источник и изображение: Массачусетский технологический институт (MIT).
Интересна тема? Подпишитесь на наши новости в ДЗЕН | Канал в Telegram | Группа Вконтакте | Дзен.новости.
