Nanopartículas poliméricas en asociación con semioquímicos soportadas en scaffolds para control de plagas en agricultura

UNIGARRO VILLAREAL, GABRIELA P.; BAIGORRIA, ESTEFANIA; ESPIRITO SANTO, ANDERSON; BLASSIOLI, CAROLINA; FRACETO LEONARDO

Río Cuarto

Encuentro; XXI Encuentro de Superficies y Materiales Nanoestructurados (NANO2022); 2022

UNRC

El manejo de plagas se ha enfrentado a numerosas problemáticas que son de alta preocupación por el impacto en la salud humana y el medio ambiente [1]. Es sabido que el sector agrícola ha sido uno de los más afectados por el cambio climático, ayudando al incremento y proliferación de hongos e insectos. El uso de la nanotecnología para la encapsulación de semioquímicos, puede representar un método eficaz en el control de plagas, contribuyendo a la disminución del uso indiscriminado de insecticidas, reduciendo impactos negativos al medio ambiente y a organismos no objetivo. La bioimpresión 3D en conjunto con la nanotecnología, favorecería en cuestión de tiempo, costos y eficiencia, logrando aumentar el rendimiento de los cultivos, dando así una mejora en la seguridad alimentaria e industrial. En la última década, la bioimpresión tridimensional (3D) ha logrado un progreso significativo como una nueva tecnología emergente [2]. Su aplicación ha sido destinada en su gran mayoría al área de biomedicina. Sin embargo, el estudio destinado al área de agricultura y, en especial, al control de plagas, es escaso.El presente trabajo tiene como objetivo, incursionar la bioimpresión 3D a base de alginato de sodio (AS) como “scaffold” para un sistema de liberación controlada de salicilato de metilo (S_Met), a base de nanopartículas (NPs) de zeína para el control/manejo de plagas en la agricultura.Se sintetizaron NPs mediante el método de precipitación por antisolvente, agregando en el proceso el S_Met. Se realizó control de estabilidad, cálculo de eficiencia de encapsulación y caracterización morfológica mediante dispersión de luz dinámica y microscopía de fuerza atómica. Las bioimpresiones 3D se llevaron a cabo a partir de una biotinta a base de AS (15% w/v) y glicerina (9% w/v). Los scaffolds obtenidos post-impresión se utilizaron por un lado sin reticulación previa, y, por otro lado, reticulados iónicamente utilizando cloruro de calcio. Al momento de preparación de la biotinta, se adicionaron las NPs. Con el fin de evaluar la adherencia e interacción entre el scaffold y las NPs, se realizó un proceso de marcación con isocianato de fluoresceína, permitiendo así, una caracterización por medio de microscopía óptica con fluorescencia. Además, se caracterizaron por microscopía de fuerza atómica y microscopía electrónica de barrido. Los resultados muestran que el sistema nanocargador tiene una alta eficiencia de encapsulación (>99%). Las NPs poseen un diámetro medio de 150 ± 1 nm y un índice de polidispersión de 0.18 ± 0.04, así como también una buena estabilidad en un periodo de 30 días. Los scaffolds reticulados presentan una superficie altamente rugosa con una excelente adherencia de NPs. Morfológica y estructuralmente, al hidratado no se ve afectado, no obstante, al secarse, presenta cambios significativos. Los scaffolds sin reticular tienen una superficie altamente lisa y con grietas, sin embargo, no afecta la adherencia de las NPs. Su morfología y estructura no presenta demasiadas variaciones desde el momento de la impresión hasta el secado final.En resumen, hemos conseguido resultados altamente satisfactorios de adherencia de las NPs a la matriz polimérica logrando la formación de un nuevo sistema híbrido. A partir de estos, podemos inferir que, si bien se cumplió con el objetivo planteado, aún quedan muchos desafíos por delante en la alianza de la nanotecnología y la bioimpresión 3D con aplicaciones en agricultura.