p Imagine uma tecnologia que pudesse ter como alvo os pesticidas para tratar pontos específicos nas profundezas do solo, tornando-os mais eficazes no controle de infestações, limitando sua toxicidade ao meio ambiente. p Pesquisadores da University of California San Diego e da Case Western Reserve University deram um passo em direção a esse objetivo. Eles descobriram que uma nanopartícula biológica - um vírus de planta - é capaz de distribuir moléculas de pesticidas mais profundamente abaixo do solo, para locais que normalmente estão fora de seu alcance.

p O trabalho pode ajudar os agricultores a controlar melhor as pragas difíceis, como nematóides parasitas que causam estragos nas raízes das plantas nas profundezas do solo, com menos pesticida. O trabalho é publicado no dia 20 de maio na revista. Nature Nanotechnology .

p "Parece contra-intuitivo que possamos usar um vírus de planta para tratar a saúde das plantas, "disse Nicole Steinmetz, professor de nanoengenharia da Escola de Engenharia da UC San Diego Jacobs e autor sênior do estudo. "Este é um campo emergente de pesquisa em nanotecnologia, mostrando que podemos usar vírus de plantas como sistemas de entrega de pesticidas. É semelhante a como usamos nanopartículas na medicina para direcionar drogas para locais de doenças e reduzir seus efeitos colaterais em pacientes."

p Os pesticidas são moléculas muito pegajosas quando aplicados no campo, Steinmetz explicou. Eles se ligam fortemente à matéria orgânica do solo, tornando difícil obter o suficiente para penetrar profundamente no nível da raiz, onde pragas como os nematóides residem e causam danos.

p Para compensar, os agricultores acabam aplicando grandes quantidades de pesticidas, que fazem com que resíduos nocivos se acumulem no solo e se infiltrem nas águas subterrâneas.

p Steinmetz e sua equipe estão trabalhando para resolver esse problema. Em um novo estudo, eles descobriram que um vírus de planta em particular, Vírus do mosaico verde suave do tabaco, pode transportar pequenas quantidades de pesticidas profundamente no solo com facilidade.

p Um vírus útil

p Em testes de laboratório, os pesquisadores anexaram um modelo de inseticida a diferentes tipos de nanopartículas e os regaram através de colunas de solo.

p O vírus do mosaico verde suave do tabaco superou a maioria das outras nanopartículas testadas no estudo. Ele carregou sua carga até 30 centímetros abaixo da superfície. PLGA e nanopartículas de sílica mesoporosa, que os pesquisadores estudaram para a entrega de pesticidas e fertilizantes, carregavam suas cargas úteis de 8 e 12 centímetros de profundidade, respectivamente.

p Outros vírus de plantas também foram testados. O vírus do mosaico do feijão-caupi também carregou sua carga útil 30 centímetros abaixo da superfície, mas pode carregar apenas uma fração da carga útil que o vírus do mosaico verde suave do tabaco pode carregar. Interessantemente, O vírus do mosaico Physalis atingiu apenas 4 centímetros abaixo da superfície.

p Os pesquisadores levantam a hipótese de que a geometria das nanopartículas e a química da superfície podem desempenhar um papel na forma como ela se move pelo solo. Por exemplo, ter uma estrutura tubular pode explicar em parte por que o vírus do mosaico verde suave do tabaco viaja mais longe do que a maioria das outras nanopartículas de formato esférico. Também, sua química de superfície é naturalmente mais diversa do que partículas sintéticas como PLGA e sílica, o que pode fazer com que ele interaja com o solo de forma diferente. Embora essas regras de design possam se aplicar ao vírus do mosaico verde suave do tabaco, os pesquisadores dizem que mais trabalho é necessário para entender melhor por que outras nanopartículas se comportam dessa maneira.

p "Estamos pegando conceitos que aprendemos com a nanomedicina, onde estamos desenvolvendo nanopartículas para entrega de drogas direcionadas, e aplicá-los à agricultura, "Steinmetz disse." No ambiente médico, também vemos que nanocarriers com skinny, formas tubulares e diversas químicas de superfície podem navegar melhor pelo corpo. Faz sentido que um vírus de planta possa penetrar e se mover mais facilmente pelo solo - provavelmente porque é onde ele reside naturalmente. "

p Em termos de segurança, O vírus do mosaico verde suave do tabaco pode infectar plantas da família Solanaceae (ou erva-moura), como tomates, batatas e berinjelas, mas é benigno para milhares de outras espécies de plantas. Também, o vírus só é transmitido por contato mecânico entre duas plantas, não pelo ar. That means if one field is being treated with this virus, nearby fields would not be at risk for contamination, pesquisadores disseram.

p Modeling pesticide delivery

p The team also developed a computational model that can be used to predict how different pesticide nanocarriers behave in the soil—how deep they can travel; how much of them need to be applied to the soil; and how long they will take to release their load of pesticide.

p "Researchers working with a different plant virus or nanomaterial could use our model to determine how well their particle would work as a pesticide delivery agent, " said first author Paul Chariou, um doutorado em bioengenharia student in Steinmetz's lab at UC San Diego.

p "It also cuts down on experimental workload, " Chariou said. Testing just one nanoparticle for this study involves running hundreds of assays, collecting all the fractions from each column and analyzing them. "This all takes at least one month. But with the model, it only took us about 10 soil columns and 4 days to test a new nanoparticle, " ele disse.

p Como uma próxima etapa, Steinmetz and her team are testing Tobacco mild green mosaic virus nanoparticles with pesticide loads. The goal is to test them in the field in the near future.

p The paper is titled "Soil mobility of synthetic and virus-based model nanoparticles."