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(noticias nanowerk) Algún día podría establecerse una nueva forma de control de plagas agrícolas que se dirija específicamente a las infestaciones de plantas en las profundidades del subsuelo y utilice menos pesticidas.
Ingenieros de la Universidad de California en San Diego han desarrollado nanopartículas hechas de virus vegetales que pueden transportar moléculas de pesticidas a profundidades del suelo antes inalcanzables. Este avance podría ayudar a los agricultores a controlar eficazmente los nematodos parásitos que atacan las zonas de raíces de los cultivos y, al mismo tiempo, minimizar los costos, el uso de pesticidas y la toxicidad ambiental.
Combatir la infestación por nematodos que dañan las raíces ha sido durante mucho tiempo un desafío en la agricultura. Una razón de esto es que los tipos de pesticidas utilizados contra los nematodos tienden a adherirse a las capas superiores del suelo, lo que dificulta llegar al nivel de las raíces donde los nematodos causan estragos. Como resultado, los agricultores suelen recurrir a la aplicación de cantidades excesivas de pesticidas y utilizan agua para lavar los pesticidas hasta la zona de las raíces. Esto puede provocar la contaminación del suelo y de las aguas subterráneas.
Para encontrar una solución más sostenible y eficaz, un equipo dirigido por Nicole Steinmetz, profesora de nanoingeniería en la Escuela de Ingeniería Jacobs de UC San Diego y directora fundadora del Centro de NanoinmunoIngeniería, desarrolló nanopartículas de virus vegetales que transportan moléculas de pesticidas a profundidades. poner en el suelo exactamente donde se necesitan.
El trabajo se detalla en un artículo publicado en nano letras (“Entrega de nematicidas utilizando nanopartículas esféricas derivadas de TMGMV”).
El equipo de Steinmetz se inspiró en la nanomedicina, donde se producen nanopartículas para la administración selectiva de fármacos, y aplicó este concepto a la agricultura. Esta idea de reutilizar y rediseñar materiales biológicos para diferentes aplicaciones también es un área de enfoque del Centro de Ingeniería y Ciencia de Investigación de Materiales (MRSEC) de UC San Diego, del cual Steinmetz es codirector.
«Estamos desarrollando un enfoque de agricultura de precisión en el que creamos nanopartículas para la administración selectiva de pesticidas», dijo Steinmetz, autor principal del estudio. «Esta tecnología promete mejorar la eficacia del tratamiento in situ sin necesidad de aumentar las dosis de pesticidas».
La estrella de este enfoque es el leve virus del mosaico del tabaco, un virus vegetal que puede moverse fácilmente a través del suelo. Los investigadores modificaron estas nanopartículas de virus y las hicieron no infecciosas para los cultivos eliminando su ARN. Luego mezclaron estas nanopartículas con soluciones de pesticidas en agua y las calentaron, creando nanopartículas esféricas parecidas a virus llenas de pesticidas a través de una simple síntesis en un solo recipiente.
Esta síntesis en un solo recipiente ofrece varias ventajas. En primer lugar, es rentable ya que sólo requiere unos pocos pasos y un proceso de limpieza sencillo. El resultado es un método más escalable que allana el camino para que los agricultores tengan un producto más asequible, afirma Steinmetz. En segundo lugar, este método preserva la estructura química original del pesticida simplemente empaquetándolo en nanopartículas en lugar de unirlo químicamente a la superficie.
«Si hubiéramos utilizado un método de síntesis tradicional en el que conectamos las moléculas de pesticidas a las nanopartículas, esencialmente habríamos creado un nuevo compuesto que tendría que pasar por un proceso de registro y aprobación regulatoria completamente nuevo», dijo el autor principal del estudio, Adam Caparco. Investigador postdoctoral en el laboratorio de Steinmetz. “Pero como sólo encapsulamos el pesticida en nanopartículas, no cambiamos el ingrediente activo y no necesitamos una nueva aprobación. Esto podría ayudar a acelerar el tiempo de comercialización de esta tecnología”.
Además, el virus del mosaico verde suave del tabaco ya está aprobado por la Agencia de Protección Ambiental (EPA) para su uso como herbicida para controlar una planta invasora llamada limonada tropical. Esta aprobación existente podría simplificar aún más el camino desde el laboratorio hasta la preparación para el mercado.
Los investigadores realizaron experimentos en el laboratorio para demostrar la eficacia de sus nanopartículas llenas de pesticidas. Las nanopartículas se irrigaron a través de columnas de suelo y transportaron con éxito los pesticidas a una profundidad de al menos 10 centímetros. Las soluciones se recogieron en el fondo de las columnas de suelo y contenían nanopartículas llenas de pesticidas. Cuando los investigadores trataron a los nematodos con estas soluciones, eliminaron al menos la mitad de la población en una placa de Petri.
Aunque los investigadores aún no han probado las nanopartículas en nematodos que se esconden bajo tierra, señalan que este estudio representa un avance significativo.
“Nuestra tecnología permite el uso de pesticidas para controlar los nematodos en el suelo”, afirmó Caparco. “Estos pesticidas por sí solos no pueden penetrar el suelo. Pero con nuestras nanopartículas ahora tienen movilidad en el suelo, pueden alcanzar el nivel de las raíces y potencialmente matar a los nematodos”.
Las investigaciones futuras incluirán probar las nanopartículas en plantas infectadas reales para evaluar su eficacia en escenarios agrícolas reales. El laboratorio de Steinmetz llevará a cabo estos estudios de seguimiento en colaboración con el Laboratorio de Investigación Hortícola de EE. UU. Su equipo también ha elaborado planes para una asociación industrial destinada a convertir las nanopartículas en un producto comercial.
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