Grupo analiza la nanotecnología para reducir los agrotóxicos por Embrapa, Brasil

Un grupo de investigadores de siete instituciones nacionales y una organización internacional, coordinado por el profesor Leonardo Instituto Fraceto de Ciencia y Tecnología de Sorocaba, Sao Paulo State University ( ICTS-Unesp ), aprobó el proyecto de Agricultura, micro / nanotecnología y el medio ambiente: evaluación de mecanismos de acción para el transporte y los estudios de toxicidad por la Fundación para la Investigación de Sao Paulo ( FAPESP ). El objetivo es evaluar las potencialidades de sistemas micro / nanoestructurados para el control de plagas en agricultura a partir del enfoque de evaluación de actividad biológica en organismos blancos, así como de los destinos y potencial de toxicidad de esos sistemas para el ambiente.

11-feb-2019

El fraude destaca que el proyecto tiene una gran importancia, pues congrega a investigadores altamente calificados en diferentes temas de actuación que contribuirá en mucho al desarrollo de alternativas más seguras para el control de plagas en agricultura, ya que el equipo propone alternativas más sostenibles para el control de plagas, basadas en sistemas micro / nanoestructurados. Se utilizarán diferentes estrategias para encapsular agentes de control, como agrotóxicos sintéticos e insecticidas / repelentes de origen botánico, además del uso de hongos y bacterias como agentes biológicos de control encapsulados en micropartículas.

A partir del desarrollo de estos sistemas, se realizarán estudios de transporte y toxicidad de diferentes tipos de micro y nanopartículas con potencial para aplicaciones en agricultura. Entre los desafíos, se destaca el hecho de que pocos estudios hayan evaluado cuestiones relativas al mecanismo de acción de agentes de control de plagas en asociación con micro / nanotecnología.

Otro aspecto se refiere al destino y efectos en organismos no blancos, de extrema importancia para la agricultura, ya que el uso de sistemas micro / nanoestructurados pretende no sólo aumentar la eficacia biológica de agentes de control, sino también la minimización de impactos ambientales ocasionados por el uso el uso de agrotóxicos.

En este escenario, se propondrá el estudio de potenciales mecanismos de acción, destino y toxicidad, utilizando como modelo diferentes organismos y tipos de sistemas micro y nanopartículas (poliméricos, lipídicos, metálicos), así como diferentes agentes de control, entre ellos compuestos sintéticos, naturales y microorganismos. De esta forma, a partir de estudios de especificidad (actividad biológica) y selectividad (destinos y toxicidad), será posible la obtención de datos para producir conocimiento científico para la comprensión de los fenómenos y procesos que gobiernan la actividad biológica de esos sistemas.

Algunas actividades ya se realizaron. En particular, se destaca un sistema basado en nanopartículas poliméricas transportadoras de atrazina, un herbicida ampliamente utilizado en cultivos de maíz y caña de azúcar. Estas formulaciones se mostraron más eficientes que la formulación convencional de atrazina en el control de malas hierbas. De esta forma, fue posible reducir en 10 veces la dosificación del herbicida sin afectar su actividad biológica, lo que implicaría menor contaminación ambiental. Por otro lado, las mismas formulaciones no llevaron a efectos persistentes en el maíz, que es una cultura resistente a la atrazina, así como redujeron la toxicidad de la atrazina en células humanas. Como estos ensayos se realizaron en casa de vegetación, el siguiente paso que ya está en marcha es la evaluación de la eficiencia de este producto en condiciones de campo.

Aún en relación a ese sistema, se han conducido estudios de mecanismos de acción para elucidar cómo las nanocápsulas potencian la actividad de la atrazina. De esta forma, los análisis anatómicos de microscopía electrónica de exploración y transmisión proporcionan información importante sobre cómo ocurren los daños causados ??por el herbicida atrazina y cómo la nanocápsula es capaz de modificar esta respuesta en los folículos, haciendo que el herbicida sea 10 veces más eficiente. En la mayoría de los casos, los análisis en microscopía confocal (que acentúan el contraste y producen imágenes tridimensionales) de las hojas tratadas con los nanopesticidas permiten la visualización y el acompañamiento del transporte de las nanocápsulas marcadas con fluorescencia directamente en el tejido vegetal.

También, para estudios de toxicidad, el grupo ya evidenció la interacción de nanopartículas formadas por el polímero sintético PCL (poli-?-caprolactona) en nematoides C. elegans y fue posible observar que tales partículas causaron problemas en el desarrollo de los organismos. Por otro lado, en estudios con otros tipos de partículas poliméricas (zeína, una proteína de maíz), se observó que tales partículas presentaron menor toxicidad en los gusanos, indicando una mejor biocompatibilidad del organismo con ese tipo de nanocarburante y posiblemente menor impacto en el bioma del mismo, suelo.

El mercado del control biológico viene creciendo en promedio un 15% al ??año en todo el mundo, sin embargo, estos organismos son más susceptibles a factores abióticos cuando comparados a los insecticidas convencionales. En este contexto, la micro (estructuras de tamaño entre 1 y 1000 ?m) y más recientemente la nanotecnología (estructuras con al menos una dimensión entre 1 y 1.000 nm - 1 nanómetro equivale a 1 billonésimo del metro) ha presentado un gran potencial para el desarrollo de nuevas formulaciones con compuestos activos de interés agrícola.

Como ejemplo, tenemos la utilización de nanopartículas producidas con materiales poliméricos (macromoléculas formadas por la unión de sustancias simples, llamadas de monómeros) o lipídicos, conteniendo agentes de control (agrotóxicos sintéticos e insecticidas / repelentes de origen botánico), que apuntan a aumentar la solubilidad de estos ingredientes activos, liberarlos de forma lenta o protegerlos de la degradación. De esta manera, es posible liberar una cantidad menor del ingrediente activo a lo largo del tiempo, manteniendo niveles deseables del compuesto por largos períodos en el ambiente. Esta característica resulta en aumento de eficiencia y selectividad, no perjudicando a los organismos no blancos, y por consiguiente generando menor contaminación ambiental. Además, en el caso de encapsulación de microorganismos, tal estrategia favorece su protección contra factores ambientales,

Traducido del portugués.

Fuente: Red Innovagro

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