Catechol-Loading Nanofibrous Membranes for Eco-Friendly Iron Nutrition of Plants.

أغشية ألياف نانوية محملة بالكاتيكول لتغذية النباتات بالحديد بطريقة صديقة للبيئة.

Membran Nanoserat Pemuat Katekol untuk Nutrisi Besi Ramah Lingkungan pada Tanaman.

Membranas Nanofibrosas Carregadas com Catecol para Nutrição Férrica Ecologicamente Correta de Plantas.

用于植物生态友好型铁营养的负载邻苯二酚纳米纤维膜

Clicks: 455
ID: 50138
2019
Article Quality & Performance Metrics
Overall Quality
Not rated
Combines reader engagement with the AI quality analysis. This article has not been analysed, so there is no overall score — reader engagement is measured and shown alongside.
AI Quality Assessment
Not analyzed
Readership in this journal
Steady

Ranked #18 of 331 articles by views in Nanomaterials

Most read Least read

Bar heights use a square-root scale. Only the 120 most-read articles are drawn; the journal has 331 in total.

Mint this article as an NFT
Not yet minted

Create a permanent, verifiable on-chain record of this article on the Scimatic Network. The NFT is held in your Journament account, and you can withdraw it to your own wallet at any time.

5 SUSD one-off · no wallet required
Sign in to mint
Abstract
Modern agriculture requires more efficient and low-impact products and formulations than traditional agrochemicals to improve crop yields. Iron is a micronutrient essential for plant growth and photosynthesis, but it is mostly present in insoluble forms in ecosystems so that it is often limiting for plants. This study was aimed at combining natural strategies and biodegradable nanostructured materials to create environmentally friendly and low-toxic bioactive products capable of both supplying iron to Fe-deficient plants and reducing the impact of agricultural products on the environment. Consequently, free-standing electrospun nanofibrous polycaprolactone/polyhydroxybutyrate thin membranes loaded with catechol (CL-NMs) as an iron-chelating natural agent (at two concentrations) were fabricated on purpose to mobilize Fe from insoluble forms and transfer it to duckweed ( L.) plants. The effectiveness of CL-NMs in providing iron to Fe-deficient plants, upon catechol release, tested in duckweeds grown for 4 days under controlled hydroponic conditions, displayed temporal variations in both photosynthetic efficiency and biometric parameters measured by chlorophyll fluorescence and growth imaging. Duckweeds supplied with CL-NMs hosting higher catechol concentrations recovered most of the physiological and growth performances previously impaired by Fe limitation. The absence of short-term toxicity of these materials on duckweeds also proved the low impact on ecosystems of these products.
تتطلب الزراعة الحديثة منتجاتٍ وتركيباتٍ أكثر كفاءة وأقل تأثيرًا بيئيًا مقارنةً بالكيماويات الزراعية التقليدية لتحسين إنتاجية المحاصيل. ويُعدّ الحديد عنصرًا مغذيًا دقيقًا أساسيًا لنمو النبات وعملية التمثيل الضوئي، إلا أنه يوجد في الغالب في أشكال غير ذائبة في النظم البيئية، مما يجعله في كثير من الأحيان عاملًا محددًا لنمو النباتات. هدفت هذه الدراسة إلى الجمع بين الاستراتيجيات الطبيعية والمواد نانوية البنية القابلة للتحلل الحيوي لابتكار منتجات نشطة بيولوجيًا، صديقة للبيئة ومنخفضة السمية، وتكون قادرة على إمداد النباتات التي تعاني من عوز الحديد به، والحد من الأثر البيئي للمنتجات الزراعية في آنٍ واحد. وبناءً على ذلك، صُنِّعت أغشية رقيقة قائمة بذاتها ومغزولة كهربائيًا من ألياف نانوية من البولي كابرولاكتون/بولي هيدروكسي بوتيرات مُحمَّلة بالكاتيكول (CL-NMs) كعامل مخلبي طبيعي للحديد (بتركيزين مختلفين)، وذلك خصيصًا لتحرير الحديد من أشكاله غير الذائبة ونقله إلى نباتات عدس الماء (.L). وقد أظهر اختبار كفاءة أغشية CL-NMs في إمداد النباتات بالحديد عند تحرر الكاتيكول، والذي أُجري على نباتات عدس الماء النامية لمدة 4 أيام تحت ظروف زراعة مائية مضبوطة، تبايناتٍ زمنية في كل من كفاءة التمثيل الضوئي والمعايير الحيوية المقاسة عبر فلورة الكلوروفيل والتصوير الحيوي للنمو. واستعادت نباتات عدس الماء المُعاملة بأغشية CL-NMs المحتوية على تركيزات أعلى من الكاتيكول معظم المؤشرات الفسيولوجية وأداء النمو التي تدهورت سابقًا نتيجة نقص الحديد. كما أثبت انعدام السمية قصيرة المدى لهذه المواد على عدس الماء الأثر البيئي المنخفض لهذه المنتجات على النظم البيئية.
Pertanian modern memerlukan produk dan formulasi yang lebih efisien serta berdampak rendah dibandingkan agrokimia tradisional guna meningkatkan hasil panen. Besi merupakan mikronutrien esensial bagi pertumbuhan tanaman dan fotosintesis, tetapi sebagian besar keberadaannya di dalam ekosistem berada dalam bentuk tidak larut sehingga sering kali menjadi faktor pembatas bagi tanaman. Penelitian ini bertujuan untuk menggabungkan strategi alami dan material berstruktur nano yang dapat terurai secara hayati guna menciptakan produk bioaktif ramah lingkungan dan bertoksisitas rendah yang mampu menyediakan besi bagi tanaman yang mengalami defisiensi Fe sekaligus mengurangi dampak produk pertanian terhadap lingkungan. Oleh karena itu, membran tipis serat nano polikaprolakton/polihidroksibutirat *free-standing* hasil *electrospinning* yang dimuati katekol (CL-NM) sebagai agen alami pengkelat besi (pada dua konsentrasi) difabrikasi secara khusus untuk memobilisasi Fe dari bentuk tidak larut dan mentransfernya ke tanaman *duckweed* ( L.). Efektivitas CL-NM dalam menyediakan besi bagi tanaman yang mengalami defisiensi Fe melalui pelepasan katekol, yang diuji pada *duckweed* yang ditumbuhkan selama 4 hari di bawah kondisi hidroponik terkontrol, menunjukkan variasi temporal baik pada efisiensi fotosintesis maupun parameter biometrik yang diukur melalui fluoresensi klorofil dan pencitraan pertumbuhan. *Duckweed* yang diberi CL-NM dengan konsentrasi katekol yang lebih tinggi memulihkan sebagian besar performa fisiologis dan pertumbuhan yang sebelumnya terganggu akibat keterbatasan Fe. Ketiadaan toksisitas jangka pendek dari material ini pada *duckweed* juga membuktikan rendahnya dampak produk tersebut terhadap ekosistem.
A agricultura moderna requer produtos e formulações mais eficientes e de menor impacto do que os agroquímicos tradicionais para aumentar a produtividade das culturas. O ferro é um micronutriente essencial para o crescimento vegetal e a fotossíntese, mas encontra-se predominantemente em formas insolúveis nos ecossistemas, sendo frequentemente limitante para as plantas. Este estudo teve como objetivo combinar estratégias naturais e materiais nanoestruturados biodegradáveis para criar produtos bioativos ecológicos e de baixa toxicidade, capazes tanto de fornecer ferro a plantas deficientes em Fe quanto de reduzir o impacto de produtos agrícolas no meio ambiente. Consequentemente, membranas finas nanofibrosas autossustentadas de policaprolactona/polihidroxibutirato obtidas por eletrofiação e carregadas com catecol (CL-NMs) como agente quelante natural de ferro (em duas concentrações) foram deliberadamente fabricadas para mobilizar o Fe a partir de formas insolúveis e transferi-lo para plantas de lentilha-d'água ( L.). A eficácia das CL-NMs no fornecimento de ferro a plantas deficientes em Fe, mediante a liberação de catecol, testada em lentilhas-d'água cultivadas por 4 dias sob condições hidropônicas controladas, apresentou variações temporais tanto na eficiência fotossintética quanto nos parâmetros biométricos mensurados por fluorescência da clorofila e imageamento do crescimento. As lentilhas-d'água supridas com CL-NMs contendo concentrações mais elevadas de catecol recuperaram a maior parte do desempenho fisiológico e de crescimento previamente comprometido pela limitação de Fe. A ausência de toxicidade de curto prazo desses materiais sobre as lentilhas-d'água também comprovou o baixo impacto desses produtos nos ecossistemas.
Reference Key
cesare2019catecholloadingnanomaterials Use this key to autocite in the manuscript while using SciMatic Manuscript Manager or Thesis Manager
Authors Cesare, Fabrizio De;Pietrini, Fabrizio;Zacchini, Massimo;Mugnozza, Giuseppe Scarascia;Macagnano, Antonella;
Journal Nanomaterials
Year 2019
DOI
E1315
URL
Keywords
electrospinning catechol plant nutrition duckweeds fe-chelating agents lemna minor l. biostimulants nanofibrous membranes

Citations

No citations found. To add a citation, contact the admin at info@scimatic.org

Comments

No comments yet. Be the first to comment on this article.