Autora: María Eulalia Vanegas

La síntesis de nanopartículas metálicas, junto con extractos vegetales y estabilizados en un biopolímero se espera que tengan propiedades antifúngicas para combatir hongos que causan enfermedades a la planta de banano (Sigatoka negra y fusariosis), fomentando de esta manera la agricultura orgánica, al ser una alternativa sostenible frente a fungicidas convencionales.

Plantaciones de banano. Crédito: https://www.shutterstock.com/es/image-photo/green-bananas-growing-on-trees-tropical-2332642151 - Mazur Travel

Pero, ¿qué son los nanomateriales? Son materiales que se caracterizan por tener al menos una de sus dimensiones inferior a los 100 nm y presentan propiedades magnéticas, ópticas, catalíticas y mecánicas excepcionales, junto con una alta área superficial inherente a su tamaño.

Dentro de los nanomateriales, las nanopartículas metálicas destacan por sus propiedades antimicrobianas y biocidas; y aunque siguen siendo estudiadas, sus resultados son prometedores para varias aplicaciones dentro del área de la medicina, catálisis, agricultura, entre otras.

Es por eso, que se ha estudiado fibras de PET reciclado funcionalizadas con nanopartículas de ZnO sintetizadas por el método solvotermal y se ha realizado bioensayos contra Escherichia coli y Bacillus subtilis. Los resultados muestran un halo de inhibición que incrementa con el aumento de la concentración de las nanopartículas. Además, se utilizó el mismo procedimiento para evaluar la actividad de los nanocompositos  frente a Penicillium s.p. y Fusarium graminearum, observándose propiedades antifúngicas debido a la presencia de las nanopartículas en las fibras, pudiendo ser considerado como un material para aplicaciones biomédicas.

Evaluación antifúngica de los compósitos por el método de difusión en agar

Crédito: https://www.mdpi.com/2073-4360/13/21/3763

Con estos antecedentes, se planteó el proyecto “Fungicidas para la utilización en agricultura orgánica a base de nanopartículas de metales/extracto de plantas/biopolímeros. Caracterización estructural y evaluación de su acción biocida”, que cuenta con el financiamiento de FIASA. Se espera que sea una alternativa sostenible a los fungicidas convencionales y fortalezca la agricultura orgánica.

Imagen de como la sigatoka negra daña las plantaciones de banano. Crédito: https://www.shutterstock.com/es/image-photo/yellow-banana-leaves-dry-torn-leaf-2292045411 -Montree Nanta

Hasta el momento, se han sintetizado nanopartículas metálicas tipo espinelas (ferritas y cobaltitas) con estructura MxA3−xO4 (A y B pueden ser  Co, Ni, Cu, Mg, Fe, Mn, Zn con una relación 0.5<x<2.5) por los métodos solvotermal y sol-gel; métodos que permiten obtener diversas formas geométricas y estructuras cristalinas con un control adecuado del tamaño.

Nanopartículas CoFe2O4 sintetizadas por método solvotermal. Crédito: Marlon Castillo

Los bioensayos preliminares frente al hongo Pseudocercospora fijiensis, muestran que se puede lograr un 100% de inhibición.  Se reporta que el posible mecanismo de acción puede asociarse al tamaño y las propiedades fisicoquímicas de las nanopartículas, que alteran la pared celular de las entidades en estudio provocando la muerte de los microorganismos.

Inhibición del crecimiento de Pseudocercospora fijiensis (método disco placa) Crédito: Valeria Arévalo

Estos resultados muestran el gran potencial que pueden tener el uso de nanopartículas como una alternativa a los fungicidas convencionales usados para el control de plagas. Dentro del proyecto se tiene planificado realizar bioensayos a nivel invernadero y en campo para validar los resultados obtenidos en laboratorio.

Sobre la autora:  Ing. Química de la Universidad de Cuenca, Dra. en Química de la Universidad de Chile, profesora principal titular de la Universidad de Cuenca. Directora del proyecto “Fungicidas para la utilización en agricultura orgánica a base de nanopartículas de metales/extracto de plantas/biopolímeros. Caracterización estructural y evaluación de su acción biocida”, financiado por FIASA 2023.

Referencias:

Vázquez K, Vanegas P, Cruzat C, Novoa N, Arrué R, Vanegas E (2021) Antibacterial and Antifungal Properties of Electrospun Recycled PET Polymeric Fibers Functionalized with Zinc Oxide Nanoparticles, Polymers 13, 3763, https://doi.org/10.3390/polym13213763

Cárdenas G, Díaz J, Meléndrez M, Cruzat , & García Cancino A (2009) Colloidal Cu nanoparticles/chitosan composite film obtained by microwave heating for food package applications. Polymer Bulletin, 62(4), 511–524. https://doi.org/10.1007/s00289-008-0031-x

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