Nanopartículas Antimicrobianas: Un Avance en la Hortifruticultura
Grisel Eugenia Chávez Acevedo/
Facultad de Ciencias Agrotecnológicas
Desde que los humanos cambiamos de ser nómadas a ser sedentarios, la humanidad ha enfrentado desafíos en la producción de alimentos, especialmente en la agricultura, donde las enfermedades de las plantas y la contaminación microbiana representan una amenaza constante para los cultivos. En las últimas décadas, las nanopartículas han emergido como un campo fascinante de investigación en diversos sectores industriales, y su aplicación en la industria agroalimentaria ha revolucionado la forma en que cultivamos, procesamos y preservamos nuestros alimentos.
Entre las diversas propiedades de las nanopartículas, su capacidad antimicrobiana ha destacado significativamente, ofreciendo soluciones innovadoras para abordar problemáticas relacionadas con la seguridad alimentaria. En este contexto, la ciencia ha dado un paso adelante con el desarrollo de nanopartículas antimicrobianas, particularmente aquellas derivadas de plata, cobre, zinc y quitosano, que ofrecen una promesa significativa en la protección de las cosechas en la hortifruticultura.
Las nanopartículas de plata han sido objeto de una atención considerable debido a sus propiedades antimicrobianas bien documentadas. Un estudio reciente destacó la eficacia de las nanopartículas de plata en la inhibición del crecimiento de diversas bacterias y hongos patógenos que afectan a los cultivos hortofrutícolas. Estas diminutas partículas pueden penetrar en las membranas celulares de los microorganismos, interfiriendo con sus procesos metabólicos y provocando su muerte.
Otra opción prometedora es el uso de nanopartículas de cobre. Estas partículas poseen propiedades antimicrobianas similares a las de la plata y han demostrado ser eficaces contra una amplia variedad de microorganismos, incluidas bacterias y hongos. La versatilidad del cobre en términos de aplicaciones agroalimentarias es destacable, ya que se puede utilizar en recubrimientos para superficies de alimentos, empaques y utensilios, brindando una protección continua contra la proliferación de patógenos durante todo el ciclo de producción y distribución.
Por otro lado, las nanopartículas de zinc también han demostrado ser eficaces en el control de patógenos agrícolas. Un informe de investigación resaltó cómo las nanopartículas de zinc pueden prevenir eficazmente el desarrollo de enfermedades fúngicas en plantas de tomate, uno de los cultivos más importantes en la hortofruticultura. Estas nanopartículas actúan interfiriendo con la replicación del ADN de los patógenos, lo que les impide propagarse y causar daño a las plantas.
Además de la plata y el zinc, el quitosano, un polímero natural derivado de la quitina, ha emergido como un agente antimicrobiano prometedor en la hortifruticultura. Un estudio demostró cómo las nanopartículas de quitosano pueden inhibir eficazmente el crecimiento de bacterias fitopatógenas en cultivos de fresa, mejorando así la calidad y la vida útil de las frutas. El quitosano actúa formando una capa protectora alrededor de las células de la planta, lo que dificulta la colonización de patógenos y reduce la incidencia de enfermedades.
Sin embargo, a pesar de su potencial prometedor, es importante abordar cuidadosamente los posibles efectos secundarios, como el daño a microorganismos benéficos para el suelo y la seguridad ambiental de las nanopartículas antimicrobianas de allí que se plantee la importancia de realizar más Investigación con el propósito de comprender el impacto total que producen en los ecosistemas agrícolas y en la cadena alimentaria. Además, se requiere una regulación adecuada para garantizar su uso responsable y sostenible en la agricultura.
Las nanopartículas antimicrobianas representan una herramienta innovadora en la protección de cultivos en la hortifruticultura. Su capacidad para combatir eficazmente patógenos agrícolas ofrece nuevas posibilidades para mejorar la seguridad alimentaria y promover prácticas agrícolas sostenibles. A medida que continuamos explorando las posibilidades de las nanopartículas en la industria agroalimentaria, encontramos nuevos usos en beneficio de la producción de alimentos y es fundamental equilibrar la innovación con la seguridad y la sostenibilidad.
Esta investigación está bajo la dirección de la Dra. Graciela Dolores Ávila Quezada y se elaboró en la materia seminario de especialización impartido por la Dra. Ana María de Guadalupe Arras.
• Zhang, L., et al. (2021). Silver Nanoparticles: Properties, Uses, and Their Antimicrobial Mechanism. Journal of Nanomaterials, 2021.
• Wang, J., et al. (2022). Zinc Oxide Nanoparticles as Antifungal Agents against Tomato Pathogens. ACS Omega, 7(4), 3151-3157.
• Liu, X., et al. (2023). Chitosan Nanoparticles: A Promising Antimicrobial Agent for Controlling Phytopathogens in Strawberry Plants. Frontiers in Plant Science, 14, 1196.
• Avila-Quezada, G. D., Ingle, A. P., Golińska, P., & Rai, M. (2022). Strategic applications of nano-fertilizers for sustainable agriculture: Benefits and bottlenecks. Nanotechnology Reviews, 11(1), 2123-2140.
• Avila-Quezada, G. D., & Espino-Solis, G. P. (2019). Silver nanoparticles offer effective control of pathogenic bacteria in a wide range of food products. Pathogenic Bacteria.
• Avila-Quezada, G. D., Golinska, P., & Rai, M. (2022). Engineered nanomaterials in plant diseases: can we combat phytopathogens?. Applied Microbiology and Biotechnology, 106(1), 117-129.