Nanosistemi a base di zinco in agricoltura: sintesi ed effetti antifungini

The demographic growth projected for the coming decades, combined with the progressive depletion of natural resources and the impacts of climate change, will require the agricultural sector to adopt innovative production strategies that can ensure both food security and environmental sustainability. Among emerging technologies, nanomaterials offer promising opportunities for the development of advanced solutions, thanks to their ability to deliver nutrients or bioactive agents in a precise and efficient way and to reduce agriculture’s environmental impact on ecosystems. In this study, a ZIF-8 material, belonging to the class of Zeolitic Imidazolate Frameworks, was synthesized and characterized to evaluate its antifungal activity and potential phytotoxicity under in vivo conditions. Experimental trials were conducted on common bean plants (Phaseolus vulgaris) inoculated with Botrytis cinerea, and treatment effects were assessed by measuring the extent of leaf necrosis. The results showed a significant antifungal effect, with a marked reduction in necrotic leaf area (p = 0.002), mainly due to the controlled release of zinc ions during nanosystem degradation. However, phytotoxic effects associated with interactions at the leaf tissue level were also observed. The addition of the surfactant TweenⓇ 80 helped mitigate these effects by improving the distribution of the material across the leaf surface. Although further optimization of dosage and application protocols, together with environmental assessments, is still needed, these findings confirm the potential of ZIF-8 as a crop protection tool and suggest additional applications for the controlled release of essential oils and plant extracts.

La crescita demografica prevista per i prossimi decenni, unita al progressivo esaurimento delle risorse naturali e agli effetti del cambiamento climatico, impone al settore agricolo di individuare nuove strategie produttive che garantiscano sicurezza alimentare e sostenibilità ambientale. Tra le tecnologie emergenti, i nanomateriali offrono opportunità interessanti per lo sviluppo di soluzioni innovative, grazie alla possibilità di veicolare in modo mirato nutrienti o agenti bioattivi e di ridurre l’impatto dell’agricoltura sugli ecosistemi. In questo studio è stato sintetizzato e caratterizzato uno ZIF-8, appartenente alla classe degli Zeolitic Imidazolate Frameworks, al fine di valutarne l’attività antifungina e l’eventuale fitotossicità in condizioni in vivo. Le prove sperimentali sono state condotte su piante di fagiolo (Phaseolus vulgaris) sottoposte a infezione da Botrytis cinerea, monitorando gli effetti del trattamento attraverso l’analisi dell’estensione delle necrosi fogliari. I risultati hanno evidenziato un’efficace azione antifungina, con riduzione significativa (p=0,002) dell’area di necrosi fogliare, attribuibile al rilascio controllato di ioni zinco durante la degradazione del nanosistema, accompagnata tuttavia da fenomeni di fitotossicità correlati all’interazione con i tessuti fogliari. L’aggiunta del surfattante Tween 80Ⓡ ha mitigato tali effetti, migliorando la distribuzione del materiale sulla superficie delle foglie. Questi dati, pur sottolineando la necessità di ottimizzare dosaggi e protocolli applicativi e di estendere le indagini a valutazioni ambientali, confermano il potenziale degli ZIF-8 come strumento per la protezione delle colture e suggeriscono, loro ulteriori possibili applicazioni con il medesimo fine, ad esempio per il rilascio controllato oli essenziali ed estratti vegetali.