Las tecnologías avanzadas permiten la liberación controlada de fármacos a células específicas del cuerpo. Los científicos dicen que se deben aplicar las mismas tecnologías a la agricultura si los agricultores quieren satisfacer la creciente demanda mundial de alimentos.
en un nuevo Nanotecnología de la naturaleza En un artículo de revisión de una revista, científicos de UC Riverside y la Universidad Carnegie Mellon destacan algunas estrategias populares para mejorar la agricultura con nanotecnología.
Nanotecnología es un término general para el estudio y diseño de objetos microscópicamente pequeños. cuán pequeño Un nanómetro es una milmillonésima parte de un metro, o aproximadamente 100.000 veces más pequeño que el ancho de un cabello humano. Gracias a la nanotecnología, ahora es posible distribuir medicamentos allí donde más se necesitan. Pero estos conocimientos aún tienen que aplicarse a la ciencia vegetal a gran escala.
“Hay estudios que predicen que necesitaremos aumentar la producción de alimentos en un 60 por ciento en 2050 en comparación con los niveles de 2020”, dijo Juan Pablo Giraldo, profesor asociado de la UCR y coautor del artículo.
“La mitad de todos los fertilizantes que se aplican en las granjas se pierden en el medio ambiente y contaminan las aguas subterráneas. En el caso de los pesticidas de uso común, es aún peor. Sólo el 5% alcanza los objetivos previstos. El resto contamina el medio ambiente”, afirmó Giraldo.
Actualmente, la agricultura representa el 28 por ciento de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero. Esto, entre otros factores que van desde fenómenos meteorológicos extremos hasta plagas de cultivos y suelos en rápida degradación, pone de relieve la necesidad de nuevas prácticas y tecnologías agrícolas.
En su revisión, los investigadores destacan métodos específicos tomados de la nanomedicina que pueden usarse para administrar pesticidas, herbicidas y fungicidas a objetivos biológicos específicos.
“Somos pioneros en tecnologías de entrega dirigida basadas en el recubrimiento de nanomateriales con azúcares o péptidos que reconocen proteínas específicas en células y orgánulos vegetales”, dijo Giraldo. “Esto nos permite tomar la maquinaria molecular existente de la planta y guiar los productos químicos deseados hacia donde la planta los necesita, por ejemplo, la vasculatura de la planta, los orgánulos o los sitios de infección por patógenos de las plantas”.
Hacerlo puede hacer que las plantas sean más resistentes a las enfermedades y a factores ambientales dañinos como el calor extremo o los altos niveles de sal en el suelo. Este tipo de entrega también tendría un enfoque mucho más ecológico con un menor impacto en el medio ambiente.
Otra estrategia discutida en el artículo es utilizar inteligencia artificial y aprendizaje automático para crear un “gemelo digital”. Los investigadores médicos utilizan modelos computacionales o “pacientes digitales” para predecir cómo interactúan y se mueven las drogas dentro del cuerpo. Los investigadores de plantas pueden hacer lo mismo para diseñar moléculas nanoportadoras que entreguen nutrientes u otros agroquímicos a los órganos de las plantas donde más se necesitan.
“Es como JARVIS (Just a Very Intelligent System) de la película Iron Man. Es básicamente una guía de inteligencia artificial para ayudar a diseñar nanopartículas con propiedades de entrega controlada para la agricultura”, dijo Giraldo. “Podemos seguir estas simulaciones gemelas con experimentos de plantas de la vida real para obtener información sobre los modelos”.
“La entrega precisa de agentes activos a las plantas mediante nanotecnología transformará la agricultura, pero existen importantes desafíos técnicos que primero debemos superar para obtener sus beneficios”, dijo Greg Lowry, profesor de ingeniería de Carnegie Mellon y coautor del estudio. superar.” Documento de revisión. “Soy optimista sobre el futuro de la nanobiotecnología vegetal y el impacto beneficioso que tendrá en nuestra capacidad de producir alimentos de forma sostenible”.
