Nano-Enabled Seed Treatment Using Bisepoxide-Polyoxypropylenetriamine Polymeric Gel with Different Embedded Zinc Sources

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Alves, Felipe B. ; Goni, Adela S. M. ; Fico, Bruno A. ; Silva, Vanessa S. A. ; Orenha, Renato P. ; Parreira, Renato L. T. ; Andrada, Heber E. ; Montanha, Gabriel Sgarbiero ; da Silva, Higor J. F. A. ; de Almeida, Eduardo ; de Carvalho, Hudson W. P. ; Chittolina, Natalia ; Mastrangelo, Clissia B. ; Molina, Eduardo F.

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: GELS; v. 11, n. 3, p. 19-pg., 2025-02-26.

Resumo

In the 21st century, sustainable agriculture is expected to become a major contributor to food security and improved nutrition. Amine-epoxide-based materials have great potential for use in agriculture due to their tunable physicochemical features, which are dependent on the concentration and composition of the monomers. In this work, catalyst-free green synthesis, using only water as a solvent, was performed to obtain a nanocarrier (TGel) capable of transporting nutrients after seed priming. The synthesis was based on the opening of the epoxy ring by nucleophile attack, using an amine-terminated polyether. Transmission electron microscopy (TEM) and dynamic light scattering (DLS) techniques showed the spherical morphology of the particles, which ranged in size from 80 nm (unloaded TGel) to 360 nm (zinc-loaded TGel), respectively. Theoretical bonding analysis revealed that Zn cation species from the ZnSO4 source interact with the polymer via sigma-bonds, whereas EDTA forms hydrogen bonds with the polymer, thereby enhancing noncovalent interactions. Micro X-ray fluorescence (mu-XRF) and energy-dispersive X-ray fluorescence spectroscopy (EDXRF) provided details of the distributions of Zn in the seed compartments and shoots of cucumber plants after seed priming and plant growth, respectively. The use of the Zn-loaded TGels did not affect the physiology of the cucumber plants, as indicated by the photosynthetic efficacy, chlorophyll, and anthocyanin indices. (AU)

• Processo FAPESP: 21/06552-1 - TASTYGEL: liberação sustentável de nutrientes através de inteligentes micro- e nanogéis baseados em polieteraminas-bisepóxido para aplicações na Agricultura
• Beneficiário: Eduardo Ferreira Molina
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores - Fase 2
• Processo FAPESP: 22/13408-7 - Micro e nanogel à base de polieteramina-bisepóxido como novo carreador para liberação controlada de micronutrientes
• Beneficiário: Felipe Breda Alves
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Processo FAPESP: 21/14619-9 - EMU concedido no processo 2021/06552-1: equipamento DLS/potencial zeta
• Beneficiário: Eduardo Ferreira Molina
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Equipamentos Multiusuários
• Processo FAPESP: 24/01903-9 - Estudo Computacional da Liberação de Nutrientes através de Micro e Nanogéis Inteligentes para fins Agrícolas
• Beneficiário: Eduardo Ferreira Molina
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 18/03793-5 - EMU concedido no processo 2017/15220-7: sistema de imagem SeedReporter câmera spectral & colour
• Beneficiário: Clíssia Barboza Mastrangelo
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Equipamentos Multiusuários
• Processo FAPESP: 23/09543-9 - Caracterização molecular das proteínas de reserva de sementes de soja: avaliação dos efeitos da nutrição mineral na composição proteica
• Beneficiário: Gabriel Sgarbiero Montanha
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado Direto
• Processo FAPESP: 24/11041-4 - Estudo Computacional da Liberação de Nutrientes através de Micro e Nanogéis Inteligentes para fins Agrícolas
• Beneficiário: Renato Pereira Orenha
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Programa Fixação de Jovens Doutores
• Processo FAPESP: 22/06507-9 - Liberação simultânea de micronutrientes a partir de nanogéis à base de polieteraminas e bisepóxido
• Beneficiário: Heber Eduardo Andrada
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 20/07721-9 - Caracterização elementar e molecular das proteínas de reserva durante o desenvolvimento de sementes de soja: uma estratégia para aumentar a quantidade e qualidade proteica
• Beneficiário: Gabriel Sgarbiero Montanha
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto