Si bien nació como una herramienta para medicina humana, que permite aplicar terapias dirigidas para el tratamiento del cáncer o VIH, la nanotecnología se ha ampliado a otras áreas como la ecología, la informática, la química o la agricultura. En esta última, se utiliza como una alternativa más sustentable para aplicar pesticidas, herbicidas o fungicidas a los cultivos.
Encapsular dichos productos en cápsulas diminutas, invisibles al ojo humano, es una manera de aprovechar de mejor manera la cantidad de producto aplicado, evitando desperdicios y su impacto medioambiental. En esta línea, el desarrollo de nanotransportadores, o ‘nanocarriers’, permite trasladar productos encapsulados y protegidos para su posterior liberación dentro de las plantas.
Las combinaciones son varias, pero una alternativa que no deja residuos en el medio ambiente es el desarrollo de nanomateriales sostenibles, hechos de biopolímeros como lignina o quitosano, ampliamente utilizado por la versatilidad de la molécula, para la aplicación de sustancias de control biológico. Este es precisamente el objeto de estudio de la Dra. Eva Sánchez Hernández, investigadora de la Universidad de Valladolid, en el Campus de Palencia, en España, que está trabajando con la aplicación de extractos vegetales mediante nanotransportadores.
Dra. Eva Sánchez Hernández, investigadora de la Universidad de Valladolid,
“Los nanotransportadores sintetizados a partir de lignina o quitosano tienen la ventaja de ser respetuosos con el medio ambiente. Cuando aplicamos el nanocarrier en una planta enferma, este viaja hacia donde está la enfermedad y el patógeno es capaz de degradar la envoltura externa y liberar el contenido”, explica la investigadora.
Se trata de una liberación controlada del extracto vegetal, usado como una terapia dirigida que puede aplicarse mediante endoterapia, pulverización foliar, o incluso mediante el riego, dependiendo del cultivo y sus necesidades. Según explica la Dra. Sánchez, esta tecnología tiene el potencial para competir con fungicidas comerciales y, al mismo tiempo, permite aplicar la cantidad de producto necesario sin desperdicios.
Si bien son estables frente a cambios de pH y condiciones climáticas, una tormenta o fuertes vientos pueden interferir en su aplicación. “Si se aplican recién sintetizados muchísimo mejor”, subraya la investigadora respecto a la vida de anaquel de los nanotransportadores, que puede llegar a un año.
APLICABLES EN TODO TIPO DE CULTIVOS
La Dra. Sánchez, que actualmente se encuentra realizando una estancia de tres meses en la Pontificia Universidad Católica de Chile, ha trabajado con varios cultivos según los distintos proyectos en los que participa. Uno de ellos es Aplicadron, que consiste en la aplicación de nanotransportadores mediante drones en cultivos de remolacha azucarera y zanahorias. “Era una empresa que nos solicitó ayuda porque tenían problemas de precipitación con los tratamientos, o se les obstruían las bombas de pulverización”. La propuesta que hizo la investigadora con su equipo fue encapsular los extractos vegetales para eliminar esos obstáculos.
Aplicación de nanotransportadores mediante drones en cultivos de remolacha, proyecto APLICADRON.
También han trabajado con viñedos para el tratamiento de enfermedades de la madera como Neofusicoccum parvum and Diplodia seriata, en que la aplicación de los ‘nanocarriers’ se está realizando mediante endoterapia, directamente al tronco de la vid como una suerte de vacuna. Sobre este tipo de tratamiento, la especialista destaca que es muy efectivo, pero muy costoso en tiempo ya que se debe ir realizando vid por vid, lo que conlleva mucho tiempo de aplicación.
Tratamiento de endoterapia directamente al tronco de la vid.
Como las formas de aplicación, cultivos y enfermedades dependen del proyecto en sí, aún no han podido determinar cuál es más efectiva, pero un proyecto en desarrollo, que busca tratar la Botrytis en viñedos, incursionará en aplicación foliar, mediante el riego, endoterapia, e incluso están evaluando la posibilidad de probar con drones.
Lo anterior además les permitirá saber qué estrategia es la mejor para que la aplicación sea lo más eficaz posible, desperdiciando la menor cantidad de producto, un problema no menor en la aplicación de fitosanitarios, donde las plantas realmente aprovechan un porcentaje reducido del total de producto aplicado.
Sobre este aspecto ya han podido obtener información preliminar, pero que sienta las bases de lo que puede significar el tratamiento de enfermedades y plagas mediante nanotransportadores. Según la investigadora, el ‘nanocarrier’ encapsulado ha resultado ser más eficaz en cuanto a su efectividad y a la cantidad de producto aplicado, que les ha permitido un ahorro de cerca del 10% de producto.
Sección de fresa con nanogel.
PATÓGENO DETERMINA EL NANOTRANSPORTADOR
Cada enfermedad que se esté tratando mediante nanotransportadores tendrá uno específico que responde a las características del patógeno que causa la enfermedad. El material del ‘nanocarrier’ dependerá de la enfermedad, ya que es el patógeno el que debe degradar la cápsula para permitir la salida de los extractos vegetales.
“El ‘nanocarrier’ tiene un componente específico para cada patógeno, para que degraden la envoltura y liberen el contenido. Para otros patógenos que no les guste la lignina o el quitosano, se sintetizan transportadores específicos para que el ‘nanocarrier’ tenga los efectos que estamos buscando”, explica la investigadora.
Nanocarriers biodegradables vistos a través del microscopio.
La síntesis de nanotransportadores con los respectivos usos que se les han dado en los trabajos de la Dra. Sánchez se encuentran patentados. “Tenemos cuatro ‘nanocarriers’ y cuatro patentes que se han ido sintetizando a medida que hemos ido probando en distintos cultivos y distintas necesidades. No es necesario hacerlo pero nos sirve para proteger estos trabajos”.
EL POTENCIAL BIOCONTROLADOR DE UNA PLANTA USADA POR SU COLOR
Para comenzar la búsqueda de extractos con potencial de biocontrol, el primer paso es realizar una revisión bibliográfica con lo que ya se ha documentado sobre las funciones de las plantas o árboles en cuestión. “Muchos ya han sido estudiados en medicina frente a patógenos humanos y hay constancia de que son antimicrobianos”, sostiene la Dra. Sánchez.
Una de ellas es Rubia tinctorum, conocida también como rubia roja por su coloración característica, parecida al carmín de cochinilla, cuyas propiedades antimicrobianas en medicina humana son altamente reconocidas, pero su efectividad frente a fitopatógenos no estaba probada.
Años atrás esta planta se cultivaba para su comercialización en la industria textil por su tinte, muy usado en el País Vasco para la coloración de las boinas clásicas o txapelas. Dichos cultivos han disminuido con el tiempo y actualmente es posible conseguirla desde esta industria o como lo ha hecho la científica para fines de su investigación, recolectando en la ribera de ríos, donde se encuentra de manera silvestre. En Francia hay empresas que la cultivan para producir tintes. Dos kilos de raíz pueden costar unos 80 euros aproximadamente.
“Como es una planta que también crece en el Cerrato palentino, que tenía bastante interés en la comarca, se recolectó y se hicieron una serie de pruebas, y ahora está en el top 3 de los extractos más efectivos que tenemos caracterizados”, explica la Dra. Sánchez sobre una planta de la que aprovechan la raíz para pruebas de sus efectos en Botrytis. Las otras dos plantas más efectivas son Uncaria tomentosa, conocida popularmente como uña de gato, y Quercus ilex, la encina. De estas dos últimas se recoge material de la corteza para obtener los extractos.
Otros estudios que han hecho comprenden material vegetal recolectado de la costa de Asturias y de Galicia, específicamente halófitas, -como Armeria maritima (o hierba de enamorar) o Tamarix gallica (tamarisco)-, aquellas plantas que crecen en lugares y condiciones extremas, por lo que resisten muy bien condiciones adversas como las presentes en las costas.
