Científicos del Grupo de Investigación Interdisciplinario (IRG) de Tecnologías Disruptivas y Sostenibles para la Precisión Agrícola (DiSTAP) de Singapur-MIT Alliance for Research and Technology (SMART), la empresa de investigación del MIT en Singapur, y sus colaboradores del Laboratorio de Ciencias de la Vida Temasek (TLL) y el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), han desarrollado la primera técnica de administración de fármacos basada en microagujas para plantas.
Esta técnica es capaz de administrar con precisión cantidades controladas de agroquímicos a tejidos vegetales específicos con fines de investigación. Cuando se aplica en el campo, podría usarse en agricultura de precisión para mejorar la calidad de los cultivos y el manejo de enfermedades.
La técnica de microagujas a base de seda desarrollada por SMART elude las limitaciones de las prácticas actuales y estándar para la aplicación de agroquímicos en las plantas, como la pulverización foliar. Estas técnicas son ineficientes debido a la aplicación fuera del objetivo, la rápida escorrentía con la lluvia y la rápida degradación de los activos. Además, estas prácticas también causan importantes efectos secundarios perjudiciales para el medio ambiente. Como por ejemplo la contaminación del agua y el suelo, la pérdida de biodiversidad y la degradación de los ecosistemas; y problemas de salud pública, como problemas respiratorios, exposición a sustancias químicas y contaminación de los alimentos.
La primera técnica de administración de fármacos en plantas
La técnica de microagujas a base de seda consiste en desplegar y apuntar una cantidad conocida de carga útil directamente a los tejidos profundos de una planta. Esto conducirá a una mayor eficacia del crecimiento de la planta y ayudará con el control de enfermedades. La técnica es mínimamente invasiva ya que entrega el compuesto sin causar daños a largo plazo a las plantas y es ambientalmente sostenible.
Además, ayudará a fomentar prácticas agrícolas precisas. Al mismo tiempo proporcionará nuevas herramientas para estudiar plantas y diseñar rasgos de cultivos, lo que ayudará a garantizar la seguridad alimentaria.
La investigación estudia las primeras microagujas poliméricas utilizadas para administrar pequeños compuestos a una amplia variedad de plantas. Como así también la respuesta de la planta a la inyección de biomateriales. A través del análisis de la expresión génica, los investigadores pudieron examinar de cerca las reacciones a la administración de fármacos después de la inyección de microagujas. Se observó una formación mínima de cicatrices y callos, lo que sugiere una herida mínima inducida por la inyección en la planta.
El futuro de la agricultura sostenible
Los investigadores han optimizado su diseño para apuntar al sistema de transporte sistémico en la planta modelo Arabidopsis. La entrega se realizó utilizando ácido giberélico (GA3), lo que resultó más efectivo que los métodos tradicionales. La técnica se confirmó como efectiva en varias especies de plantas. También se demostró que ahorra recursos en comparación con los métodos actuales de entrega de agroquímicos, evitando la pérdida de agroquímicos y permitiendo un control preciso de las cantidades utilizadas.
La técnica también ofrece la posibilidad de una agricultura de precisión y una aplicación automatizada en granjas de alta tecnología en interiores y exteriores. Además, se resalta la importancia del uso de herramientas genéticas para estudiar las respuestas de las plantas a los biomateriales. Por ello se espera seguir desarrollando la técnica y el diseño de microagujas en un modelo escalable para la fabricación y comercialización.
En general, esta técnica de administración de fármacos basada en microagujas para plantas tiene el potencial de revolucionar la agricultura de precisión y mejorar la calidad de los cultivos, al mismo tiempo que reduce el impacto ambiental y mejora la seguridad alimentaria. La investigación continúa en la optimización del diseño de microagujas para la entrega de diferentes compuestos en una amplia variedad de plantas, lo que podría tener implicaciones significativas en la producción agrícola a nivel mundial.
Referencias:
Drug Delivery in Plants Using Silk Microneedles: https://doi.org/10.1002/adma.202205794
