“¿Y si en vez de capturar, liberamos?”. Esa fue la pregunta clave que significó el génesis de este proyecto que está cerca de ver la luz, y que busca combatir la Botrytis cinerea -o pudrición gris-, en las cajas de exportación de uva de mesa.
La solución desarrollada por investigadores de la Universidad Andrés Bello (UNAB), consiste en un film biodegradable para el embalaje de las vides, capaz de mantener la condición de la fruta durante 60 días, liberando fungicidas que reducen la aparición de enfermedades, evitando con ello las pérdidas ocasionadas durante el proceso de exportación, y alargando también la vida de poscosecha de la fruta.
El producto está patentado en Chile y EE UU., y se ha popularizado como “gas en polvo” por las moléculas que libera esta lámina. La idea surgió hace poco más de una década en una conversación en conjunto de los investigadores de la UNAB con el académico Reinaldo Campos, en aquel entonces también docente de la casa de estudios, pensado como una solución para combatir a Botrytis cinerea.
TECNOLOGÍA ESCALABLE A OTROS CULTIVOS
El equipo, integrado por el Dr. Rubén Polanco, director de la Escuela de Biociencias de la Facultad de Ciencias de la Vida e investigador del Centro de Biotecnología Vegetal (CBV); la Dra. Yorley Duarte, investigadora del Centro de Bionformática y Biología Integrativa (CBIB); y el Dr. Danilo González, director de este mismo Centro, fue uno de los 12 ganadores de los premios Avonni, escogidos entre 37 finalistas de un total de 700 postulaciones, vitrina que les ha significado la posibilidad de comenzar a escalar el producto en conjunto con Anasac.
De izquierda a derecha: Dr. Rubén Polanco, Dra. Yorley Duarte y Dr. Danilo González.
Si bien el producto se pensó en su inicio sólo para uva de mesa, la solución es escalable y adaptable a distintas necesidades de mercado, como por ejemplo también para alargar la vida poscosecha de aguacates y bananas, donde también cuentan con resultados.
“La versatilidad de esta tecnología radica en su capacidad para encapsular diversos compuestos activos, permitiendo su aplicación en otros cultivos”, señala el Dr. Danilo González, director del CBIB UNAB.
La otra ventaja, señalan, es que en comparación a los métodos tradicionales de embalaje en exportación de frutas, “este es más seguro, eficiente y respetuoso con el medio ambiente, ya que nuestro producto busca proteger la salud de las personas al evitar el uso de químicos nocivos y también la salud del medio ambiente, al incorporar productos biodegradables”, asegura la Dra. Yorley Duarte.
LIBERAR EN VEZ DE CAPTURAR
El equipo, con una serie de investigaciones en ciencias de la salud y diseño de fármacos, estaba colaborando con un proyecto de liberación controlada de anticancerígenos, que ya contaba con ensayos en animales. De ahí nació la idea de la liberación de moléculas, en vez de capturarlas.
El proyecto comenzó en 2012, tiempo en el postularon a un Fondo de Fomento al Desarrollo Científico y Tecnológico (Fondef) para financiar la investigación.
“Estábamos interesados en hacer un envase que atrapara etileno, que es la hormona con la que madura la fruta. Pero nos encontramos con que eso era muy complejo, entonces decidimos liberar. Los primeros ensayos fueron realmente muy buenos, y lo hicimos primero en maduración, en los que usamos como modelos a la banana, aguacate y manzanas”, señala el Dr. González.
A ese interés se sumó la investigación del Dr. Polanco, que estaba probando una nueva molécula con propiedades fungicidas, lo que se sumó al conocimiento de agronomía de Reinaldo Campos.
DE LA BIOMÉDICA A SU POTENCIAL APLICACIÓN EN AGRICULTURA
“Nuestro grupo venía de un área científica mucho más específica, que es el área de estructura de proteínas y el área de neurociencia, así como el diseño de nuevos fármacos. Fue una reconversión científica para poder dar solución a una cosa que potencialmente podía tener impacto en la agricultura. Ahí surgió esa idea. Hicimos varios ensayos preliminares y nos entusiasmamos con patentarlo”, complementa González.
Este salto desde lo biomédico a un potencial producto con aplicación en la agricultura los motivó a avanzar en prototipos, aunque el camino no fue simple.
Cuentan que si bien desde un principio generó interés de empresas para acompañar el descubrimiento, la universidad Andrés Bello no contaba en ese entonces con el soporte profesional ni económico para apoyar el despegue de este tipo de investigación y avanzar hacia la comercialización, pero ahora sí cuentan con estructuras más sólidas en la casa de estudios para apoyar el despegue de estos proyectos, sumados al reconocimiento que ganaron con el Premio a la Innovación Avonni 2024 en la categoría Reconocimiento a la Transferencia Tecnológica ANID RedGT.
Los investigadores fueron reconocidos con el Premio a la Innovación Avonni 2024.
“Tuvimos un par de proyectos que fueron cofinanciados entre la Universidad y Anasac. Estos proyectos permitieron sumar resultados en terreno, que acabamos de cerrar este 2024 en un proyecto FONDEF-IT. Como teníamos varios ensayos en uva de varias temporadas, el desafío fue saltar desde el laboratorio a una empresa que fabricara estos prototipos, que una el escalamiento industrial, que era lo que nos faltaba”, detalla el Dr. Polanco.
Gracias a ese escalamiento, se dejó de lado por ejemplo el uso de disolventes orgánicos, que están prohibidos a nivel internacional. “Al mejorar el prototipo, al optimizar todo el sistema de encapsulación, se tiene algo que es completamente inocuo, con nuevos biopolímeros y una formulación que es más viable y amigable, no solo para el medio ambiente, sino que es más fácil de manipular e incorporar en las cajas de exportación”, señala la Dra. Duarte.
TRANSFORMACIÓN DEL PROYECTO
El desafío inicial que tenían era buscar moléculas volátiles de origen natural. “Como yo siempre he trabajado en hongos, sabía que los hongos producen moléculas volátiles con efecto antifúngico, y esa fue la búsqueda inicial de las moléculas con las que partió el proyecto”, explica el Dr. Polanco, añadiendo que desde el inicio del proyecto seleccionaron dos moléculas y, de esas dos, una es la que funcionó mejor y es la que todavía están utilizando.
Y si bien el concepto inicial siempre fue trabajar en un “gas en polvo”, señalan los investigadores, el procesamiento era complejo porque involucraba no solo la síntesis y encapsulación del compuesto, sino después el proceso final para convertirlo en polvo o material particulado.
DE POLVO A LÁMINA
Es ahí donde tomaron la decisión de cambiar la matriz y pasar de polvo a una lámina, luego de muchos ensayos, ya que comprobaron que una lámina era lo más viable y más fácil de manipular.
Ese proceso también incluyó una serie de cambios en la composición, ya que incorporaron sales u otros tipos de reactivos para tratar de controlar mejor la liberación de las moléculas, una de las cuales es fenil etil alcohol (PEA).
Además, el escalamiento significó también encontrar los materiales más eficientes en costos y calidad para el producto, que no incorpore disolventes y se mantenga en formato biológico, llegando a una lámina con una textura similar a un plástico, pero totalmente biodegradable y compostable.
“En la búsqueda, entramos en contacto con diferentes empresas, y eso nos permitió incorporar otros biopolímeros. Todo ha sido un proceso largo, obviamente que involucra muchísima ciencia básica, pero en el proceso de la ciencia aplicada tuvimos que cambiar un poco y tuvimos que adaptarnos a estos nuevos desarrollos”, describe la Dra. Duarte.
La investigadora en modelamiento molecular señala al respecto que gracias a las evaluaciones de las interacciones entre el polímero y la molécula, pudieron analizar las interacciones, que son de una naturaleza aromática, pero no tan fuertes como para retenerla y no tan débiles como para liberarla rápidamente. “Esa es la ventaja que nos han dado las herramientas bioinformáticas, poder identificar a priori solo con teoría, qué tanto va a permanecer la molécula en interacción con el biopolímero. Y con esto logramos identificar estos nuevos biopolímeros para poder encapsular y que se libere bien el compuesto, a medida que este sea requerido”.
PRUEBAS EN DISTINTAS VARIEDADES
En esta última etapa del proyecto, ocuparon estas láminas en 600 cajas de uva, de cinco variedades de uvas distintas, “y en todas funciona bien”, señalan los investigadores.
Partieron con las variedades más clásicas, como Thompson Seedless, Crimson Seedless y Red Globe, donde se encontraron con los diversos desafíos que impone cada variedad, por ejemplo con Crimson Seedless, donde la conexión de la baya al pedicelo es más es más frágil, entonces por ahí estos gases podrían entrar más, algo que podría tener potencialmente mayor impacto en el sabor de la fruta, no así en la Red Globe que es más firme y tuvieron menos impacto en el sabor. También han estudiado su efecto en variedades nuevas como Sweet Celebration y Candy Hearts, donde notaron otras limitaciones debido a una piel más delgada, lo que puede afectar ante la posibilidad de microfisuras que facilitan el ingreso de otros hongos fitopatógenos, además de Botrytis.
Esto también ha despertado el interés por nuevas situaciones, ya que si bien el proyecto se basó en el control de la pudrición gris, algo que han demostrado ser eficientes en combatir, “en el campo hay más pudriciones, y como llevamos diez años en esto, han empezado a aparecer otros hongos que también son importantes de controlar, y dado que esta tecnología es tan versátil, ya estamos evaluando distintas moléculas que puedan controlar las pudriciones causadas por otros hongos”, comenta el Dr. Polanco.
Señalan que los primeros prototipos son de una sola molécula y que todavía no exploran otras posibilidades, como que las láminas puedan encapsular una mezcla de distintos agentes volátiles y tener sinergias entre más de una molécula, de tal manera de bajar las dosis y tener efectos combinados, que es algo en lo que ya están trabajando.
ALTERNATIVA AL GENERADOR DE SO2
Los investigadores señalan que esta podría ser una tecnología que reemplace al generador de SO2 en el proceso de exportación de la uva de mesa, apuntando a que el generador de SO2 tiene una serie de limitaciones en los mercados europeos por generación de residuos, principalmente por los sulfitos y sulfatos y porque puede generar manchas en las bayas de uva.
“Una gran diferencia de la tecnología del SO2 es que cuando se humedece, libera, y no hay una liberación controlada como los prototipos nuestros, donde el fungicida volátil queda embebido en la matriz polimérica y se libera de forma lenta. Nosotros hemos medido cuánto se libera y por cuánto tiempo ocurre”, precisa el Dr. Polanco, detallando que las láminas liberan dosis constantes hasta por nueve meses, por lo que “se mantiene en el rango del efecto biológico”.
Destacan además que las láminas de “gas en polvo” no requieren de humedad, ya que libera siempre, por lo que no responden a un estímulo o a algo que ocurra en la caja, sino que simplemente se pone debajo de la caja de frutas como material de embalaje, común y corriente, y funciona.
El prototipo actual (que se muestra en la imagen principal), cuenta con matrices poliméricas mucho más baratas que los primeros prototipos, pero estructuralmente siguen siendo parecidos al primero. “Tienen una estructura que, como la molécula que se encapsula es plana, es un anillo, se acopla a la estructura de estas moléculas”, complementa Polanco.
El Dr. Danilo González señala también que “si bien esto se libera constantemente, las concentraciones alcanzadas durante la liberación están ligeramente por encima de la concentración mínima requerida para causar un efecto fungicida en los microorganismos, pero como se mantienen constantes, son más eficientes. Esa es la gracia de los sistemas de liberación controlada. No es que uno tenga un pico de concentración y después decae, como un antibiótico, por ejemplo, que se toma, tiene un peak de concentración antibiótica y luego decae”.
