Los herbicidas son productos químicos que se utilizan para gestionar o controlar plantas no deseadas. Sin embargo, su pobre eficiencia de utilización influye negativamente en el ecosistema y el bienestar humano.
Por Hussain Ahmed
Los sistemas de administración de herbicidas relacionados con polímeros pueden ser una solución eficaz para resolver este problema.
Un estudio reciente publicado en la revista ACS Applied Materials & Interfaces se centra en este problema mediante la creación de nanopartículas poliméricas biodegradables y sensibles a la luz en condiciones moderadas a través de la poliesterificación. Estas nanopartículas poliméricas se utilizaron luego para desarrollar un sistema de administración de herbicida activado por luz ecológicamente seguro.
Herbicidas: Aplicaciones e Impactos Nocivos
La aplicación de herbicidas contribuye significativamente al control de plagas y al mejoramiento de la producción de cultivos en la agricultura. Los herbicidas se usan con mayor frecuencia en la producción de cultivos en hileras, donde se administran antes o durante la siembra para mejorar el rendimiento del cultivo y limitar otra vegetación. En el manejo forestal, los herbicidas se emplean para preparar las áreas cosechadas para la replantación.
Sin embargo, el uso de herbicidas tiene una influencia perjudicial tanto en el clima como en la salud humana. La principal causa de la citotoxicidad de los herbicidas es su pobre eficiencia de utilización causada por la lixiviación, la desintegración y la evaporación.
Los herbicidas pueden causar malformaciones en los cultivos al suprimir la división celular, disminuir la fotosíntesis e imitar las hormonas naturales de crecimiento de las plantas. Como resultado, existe una necesidad apremiante de crear sistemas de administración de herbicidas más eficientes y ecológicos.
Sistemas de suministro de herbicidas de liberación controlada basados en nanotecnología
Se han informado varias estrategias para resolver el problema de la pérdida no deseada de herbicidas. Por ejemplo, se pueden usar métodos que mejoran la adherencia de los herbicidas a las hojas de las plantas para minimizar la pérdida de herbicidas causada por la dispersión de partículas de herbicidas y el daño por lluvia.
En este contexto, las soluciones basadas en nanotecnología han surgido como excelentes técnicas de administración de herbicidas para prevenir la pérdida de herbicidas y mejorar la eficiencia de utilización. Aunque estas tecnologías abordan con éxito el problema de la pérdida no deseada de herbicidas, lograr la distribución de herbicidas de forma regulada espacial y temporalmente sigue siendo un gran desafío.
Los sistemas de suministro de herbicidas de liberación controlada, capaces de dispensar herbicidas bajo demanda y prolongar su período de aplicación, han ganado una atención significativa en la última década. Los polímeros, los productos químicos inorgánicos y las nanopartículas, entre otros materiales, se pueden emplear como portadores de herbicidas en estos innovadores sistemas de administración de herbicidas.
Nanopartículas poliméricas: el futuro de los sistemas de administración de herbicidas
Las nanopartículas poliméricas con características químicas y estructurales adaptables en respuesta a la estimulación externa son materiales ideales para desarrollar sistemas de administración de herbicidas. Recientemente se han desarrollado muchos sistemas de administración de herbicidas de liberación controlada basados en impulsos abióticos y bióticos, como la luz, la temperatura, el pH y las enzimas.
Las nanopartículas poliméricas que responden a la luz son particularmente importantes porque la luz ofrece una plataforma extraordinaria para obtener una administración de herbicidas distante y gobernada espaciotemporalmente al adaptar fácilmente la longitud de onda, la energía y el sitio de irradiación.
En este contexto, el o-nitrobencilo es el grupo fotolábil más común, ampliamente utilizado para crear nanopartículas poliméricas sensibles a la luz para sistemas de administración de herbicidas.
En términos de preservación y conservación ecológica, la biodegradabilidad es un factor importante para determinar la idoneidad de los materiales para las aplicaciones de suministro de herbicidas. Los poliésteres lineales tienen un enorme potencial en aplicaciones farmacológicas y bioquímicas debido a su excelente estabilidad química y citocompatibilidad.
Los poliésteres lineales también tienen las ventajas de configuraciones de reacción moderadas, alta resiliencia a muchos compuestos orgánicos y alta eficiencia de reacción sobre las sustancias de polimerización tradicionales.
Aspectos destacados y hallazgos importantes del estudio
En este estudio, los investigadores crearon un monómero sensible a la luz con un grupo o-nitrobencilo fotolábil. A continuación, este monómero se poliesterificó para desarrollar nanopartículas poliméricas bifuncionales sensibles a la luz.
Se utilizó resonancia magnética nuclear de protones para examinar las características químicas de las nanopartículas poliméricas preparadas. Arabidopsis thaliana se utilizó como sujeto de investigación para explorar la influencia herbicida de las nanopartículas poliméricas anfifílicas.
Los investigadores eligieron el herbicida 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D) como portador de fármacos para demostrar sus perspectivas como sistema de administración de herbicidas de liberación controlada.
Se observó que las nanopartículas poliméricas cargadas con 2,4-D eran estables en ausencia de radiaciones ultravioleta (UV), mientras que la tasa de descarga de 2,4-D de las nanopartículas mejoró constantemente después del tratamiento con rayos UV.
Las nanopartículas poliméricas cargadas con 2,4-D exhibieron un buen impacto herbicida en una prueba con macetas. Por último, los estudios de toxicidad revelaron que las nanopartículas poliméricas preparadas redujeron la toxicidad del herbicida en las plantas que no eran el objetivo.
Con base en estos hallazgos, es seguro sugerir que las nanopartículas poliméricas degradables por la luz desarrolladas en este estudio tienen un gran potencial para aplicaciones futuras en sistemas inteligentes de administración de herbicidas.
Referencia
Shan, P., et al . (2022). Nanopartículas poliméricas biodegradables y sensibles a la luz para la administración de herbicidas seguros para el medio ambiente. Interfaces y materiales aplicados de ACS . Disponible en: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.2c12106
FUENTE: AZO Nano
