Chitosan-based Nanofertilizers for Sustainable Agriculture

Sammanfattning

Inom modernt jordbruk är gödningsmedel avgörande för att öka skördens avkastning. Traditionella gödningsmedel lider dock ofta av ineffektivitet, vilket leder till lägre produktion och miljöföroreningar. Nano-gödningsmedel (NFs) har visat sig vara mer fördelaktiga än konventionella kemiska gödningsmedel på grund av deras unika fysikalisk-kemiska egenskaper, såsom riktad och långsam frisättning av näringsämnen. Indol-3-acetinsyra (IAA) är ett viktigt växthormon som används inom jordbruket för att främja växttillväxt. På grund av dess instabilitet krävs inkapsling för kontrollerad frisättning och ökad stabilitet. I denna studie användes kitosan och natriumtripolyfosfat pentabasiskt (TPP) för att konstruera nanopartiklar via den joniska gelationsmetoden, med målet att uppnå kontrollerad frisättning av växthormonet IAA. Dessa nanopartiklar är designade för att öka gödselmedlets effektivitet och minska miljöpåverkan, vilket erbjuder en lovande lösning för hållbart jordbruk. I denna studie syntetiserade vi joniskt och kovalent tvärbundna kitosan-nanopartiklar (NPs) med hjälp av en jonisk gelationsmetod där TPP användes som tvärbindare och vi försökte inkapsla IAA. För att förstärka interaktionen mellan kitosan och IAA modifierade vi kitosan med fenylsuccinsyra (PSA) och använde även detta modifierade kitosan för att skapa nanopartiklarna. De syntetiserade nanopartiklarna hade storlekar mellan 205–350 nm med en PDI runt 0,4, vilket tyder på viss aggregering av kitosan och en bred storleksfördelning. ζ-potentialmätningar visade att kovalenta nanopartiklar (4–15 mV) generellt hade lägre potential än joniska nanopartiklar (24–30 mV). Våra resultat visade att nanopartiklarna nådde en EE mellan 10–30%, och kovalenta nanopartiklar uppvisade högre EE jämfört med joniska nanopartiklar. PSA-modifierade kitosan-nanopartiklar visade generellt högre EE än icke-modifierade kitosan-nanopartiklar, vilket tyder på att införandet av aromatiska grupper ökar interaktionen mellan kitosankedjan och IAA. Andra karakteriseringsmetoder, inklusive FTIR och 1H NMR, bekräftade närvaron av IAA i nanopartiklarna.