Iron deficiency chlorosis (IDC) is a nutritional disorder adversely affecting plant health and crop yields, particularly in the approximately 30% of the world's arable land, which is composed of calcareous alkaline soils. The condition compromises effective iron uptake in crops such as soybeans (Glycine max), leading to chlorosis and stunted growth. This study introduces a novel nanotechnology-based intervention utilising 3-hydroxy-4-pyridinones (3,4HPO) iron (III) chelates-loaded nanoparticles (NPs) to address IDC, offering a controlled and sustainable release of iron and demonstrating effectiveness in enhancing plant health and chlorophyll content. Counteracting the limitations of traditional iron chelates like EDTA, which suffer from poor biodegradability and potential environmental risks, the 3,4-HPO chelates, such as Fe(mpp)3 and Fe(dmpp)3, emerge as a sustainable alternative, showing increased iron bioavailability with minimal toxicity. Comparative analysis highlights the superior efficiency of these chelates over conventional treatments in preventing IDC symptoms, fostering greener, more robust plant growth, and higher iron accumulation. Innovative nanocarriers were developed for fertiliser delivery, capitalising on the nano-porous structure of plant roots and leaves, with the aim of enhancing nutrient uptake and correcting IDC. The research progressed through the production, optimisation, and characterisation of rhodamine B-labelled polymer-based NPs. Their uptake by soybean plants was assessed, identifying the most favourable characteristics for plant absorption. Building on this, the methodology was adapted to encapsulate the iron chelates Fe(dmpp)3 and Fe(mpp)3 within the NPs. Subsequent in vivo studies utilised Fe(dmpp)3 NPs for seed priming in soil, evidencing significant improvements in chlorophyll content, growth rates, and biomass in iron-deficient conditions. Furthermore, the study's foray into genetic expression analysis revealed upregulated iron-related genes, pointing to a profound molecular impact of NP treatment and an improved mechanism for iron transport and storage. The findings indicate that Fe(dmpp)3-loaded NPs not only alleviate IDC but also present a potential paradigm shift in the fertiliser industry, promoting more sustainable and efficient agricultural practices. The implications extend beyond increased crop yields, suggesting that engineered NP treatments could be instrumental in the future of agriculture, integrating environmental responsibility with enhanced productivity.A clorose por deficiência de ferro (IDC, do inglês “Iron deficiency chlorosis”) é uma condição nutricional que afeta negativamente a saúde das plantas e os rendimentos das culturas, particularmente nos solos alcalinos calcários, que correspondem a cerca de 30% de terras aráveis do mundo. Esta condição impede a absorção eficaz de ferro em culturas como a soja (Glycine max), levando à clorose e a uma diminuição no crescimento das plantas. Este estudo introduz uma nova intervenção com recurso à nanotecnologia, nomeadamente no uso de nanopartículas (NPs) carregadas com quelatos de ferro (III) de 3-hidroxi-4-piridinonas (3,4-HPO) para tratar a IDC, o que permitirá uma libertação controlada e sustentável de ferro, demonstrando eficácia na melhoria da saúde das plantas e no aumento do conteúdo em clorofila. Ao contrário dos quelatos de ferro tradicionais como o EDTA, que apresentam baixa biodegradabilidade e potenciais riscos ambientais, os quelatos de 3,4-HPO, como o Fe(mpp)3 e o Fe(dmpp)3, surgem como uma alternativa sustentável, mostrando uma maior biodisponibilidade de ferro com toxicidade mínima. A análise comparativa destaca a eficiência superior destes quelatos em relação aos tratamentos convencionais na prevenção dos sintomas da IDC, promovendo um crescimento de plantas mais verde e robusto, e uma maior acumulação de ferro. Foram desenvolvidas NPs inovadoras para a administração de fertilizantes, aproveitando a estrutura porosa das raízes e folhas das plantas à nanoescala, aumentando assim a absorção de nutrientes e a consequente correção da IDC. A investigação prosseguiu no sentido da produção, otimização e caracterização de NPs poliméricas marcadas com rodamina B. A sua absorção por plantas de soja foi avaliada, identificando as características mais favoráveis para o efeito esperado. Com base nestes estudos preliminares, a metodologia foi adaptada para encapsular os quelatos de ferro Fe(dmpp)3 e Fe(mpp)3 nas NPs. Estudos in vivo subsequentes utilizaram NPs de Fe(dmpp)3 para o tratamento de sementes, antes da sua inoculação no solo, evidenciando melhorias significativas no conteúdo em clorofila, nas taxas de crescimento e na biomassa em condições de deficiência de ferro. Além disso, foi realizada uma análise da expressão genética, que revelou que genes relacionados ao ferro foram regulados positivamente, apontando para um impacto molecular positivo do tratamento com NPs e melhorias no mecanismo da planta para o transporte e armazenamento de ferro. Os resultados indicam que as NPs carregadas com Fe(dmpp)3 não só aliviam a IDC, mas também apresentam uma potencial mudança de paradigma na indústria de fertilizantes, promovendo práticas agrícolas mais sustentáveis e eficientes. As implicações vão além do aumento dos rendimentos das culturas, sugerindo que tratamentos com NPs poderiam ser instrumentais no futuro da agricultura, integrando responsabilidade ambiental com uma maior produtividade
