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Con caparazones de crustáceos buscan combatir plaga que daña viñedos

por 22 febrero, 2019

Con caparazones de crustáceos buscan combatir plaga que daña viñedos
Biopolímeros más pequeños que una bacteria almacenan feromonas capaces de desorientar a las polillas de racimo de vid, una de las principales amenazas para el sector agrícola nacional que ataca a uvas, ciruelas y arándanos. Desarrolladores aseguran que esta tecnología, que se degrada sin contaminar el suelo, podría ser transferida a iniciativas para combatir la sequía. Proyecto es liderado por el Dr. Fabián Ávila, académico del Centro de Nanotecnología Aplicada.
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Elaborada con herramientas de nanotecnología y usando productos biodegradables derivados de caparazones de crustáceo y algas marinas se busca eliminar una de las principales amenazas para viñedos y frutas de exportación en la zona central del país.

Así, una jaula más pequeña que una bacteria puede almacenar en sus cavidades las feromonas capaces de desorientar, durante su apareamiento, a los ejemplares machos y hembra de la polilla de racimo de vid (lobesia botrana).

Impulsado por el investigador del Centro de Nanotecnología Aplicada de la Universidad Mayor, Fabián Ávila, el proyecto apunta a incorporar tecnología de vanguardia, ambientalmente amigable y de mayor eficiencia en zonas de cultivo. Con eso se podría reducir en forma significativa el uso de pesticidas químicos en el sector agrícola nacional a través de los denominados biopolímeros.

Los polímeros se forman con la unión de cientos de miles de moléculas pequeñas denominadas monómeros que constituyen enormes cadenas de las formas más diversas, desde escaleras a redes tridimensionales. Los hay naturales o sintéticos, y uno de los más reconocibles es el ADN.

"Lo que hacemos con herramientas de nanotecnología es manipular esos elementos y darles una estructura capaz de contener mayor cantidad de la feromona sexual, para que luego se vayan emitiendo al ambiente concentraciones constantes por más tiempo", explica el Dr. Ávila.

"Son polímeros naturales, pero modificados en el laboratorio y moldeados a conveniencia. Manejamos la estructura a nivel atómico para crear plataformas mucho más uniformes, definiendo qué cantidad de feromona contendrá y cómo la liberaremos", agrega.

La idea –que espera ser evaluada durante este año previa autorización del Servicio Agrícola Ganadero y empresas del sector– supone el primer paso para el desarrollo de soluciones sustentables para la agricultura nacional basadas en biotecnología .

En sus cavidades uniformes a una escala microscópica, los polímeros a base de elementos naturales biodegradables podrían capturar desde los minerales para el crecimiento de un vegetal hasta el agua que necesita un árbol en una zona de escasez hídrica.

Todo esto, careciendo de productos químicos dañinos para los propios productos, el entorno natural y la población humana.

Desorientando plagas

La polilla del racimo de la vid o Lobesia botrana fue detectada por primera vez en nuestro país en la zona de Linderos, Región Metropolitana, hace una década y ha logrado dispersarse en un área muy extendida territorialmente. La plaga es originaria de Europa y su larva ataca directamente a los viñedos alimentándose de los racimos.

Produce, de esta forma, una pudrición y deshidratación de las bayas, situación que hace disminuir los rendimientos de las viñas. Afecta principalmente a uvas, ciruelas y arándanos. Para prevenirlo, existe un plan nacional a cargo del SAG desde hace diez años.

Se considera una plaga cuarentenaria sometida a control oficial, apareciendo brotes durante todo el año, en distintas temporadas, desde la Región de Coquimbo al Biobío.

"A pesar del tiempo, no se ha logrado erradicar. Es muy difícil, porque se escapa y se esconde en épocas de hibernación, migrando y sorteando los sistemas de monitoreo. A la fecha, se ha logrado contener y mantener relativamente controlado", señala el científico de la U. Mayor.

La polilla tiene entre tres y cuatro ciclos de eclosión de huevos, atacan y se van adaptando a las zonas de contención. Los sistemas de protección, hasta ahora, no son tan eficientes frente a la plaga. Pesticidas, monitoreo constante y uso de enemigos naturales como avispas parasitoides, son algunas de las soluciones que se usan actualmente.

Las basadas en feromonas sexuales tienen como objetivo desorientar a las polillas durante el período de apareamiento Se lanzan mediante dispensadores, que generan una nube de señales para impedir el contacto entre los ejemplares.

"Si el macho y la hembra no se encuentran, no hay descendencia. Es una barrera amigable, porque no hay químicos. Sin embargo, su problema es la corta vida útil", agrega el Dr. Ávila.

Esto obliga a instalar más dispensadores en los cultivos, con mayores costos por logística y las propias sustancias enviadas al ambiente. Eso, sumado a las dificultades de acceder a más espacios dentro de un área afectada.

"Nuestra idea es entregar alternativas biodegradables y generar dispositivos con concentraciones superiores de feromonas", afirma.

Las cavidades de la jaula

Los polímeros pueden formar cadenas que se entrelazan hasta crear redes tridimensionales. Estas redes generan cavidades, superficiales e internas, donde las sustancias son capturadas. Una suerte de jaula, asegura su desarrollador. Al trabajar con herramientas de nanotecnología a una escala equivalente a una millonésima parte de un metro, es posible definir poros específicos con el potencial de capturar una feromona de un determinado tamaño y características.

"Al hacer plataformas inteligentes podemos ser capaces de capturar feromonas en todos los puntos de la red tridimensional", resume Ávila. Estas sustancias químicas secretadas por los organismos –y que en el sector agrícola se desarrollan artificialmente para el control de plagas– tienen segmentos con mayor probabilidad de ser atrapados por determinados grupos químicos del polímero.

En la etapa de simulación computacional, se diseñaron más de mil estructuras de este tipo. Luego, escogieron diez formas más afines para probarlas en laboratorio. Y finalmente, llegaron a tres que serán evaluadas en los campos de la zona central este año. La construcción de estos biopolímeros se desarrolla a partir de materiales extraídos de la naturaleza, provenientes de algas marinas y esqueletos de caparazones de crustáceos.

Con estos materiales de origen natural y que no causan impactos ambientales al degradarse rápidamente en el suelo, lograron diseñar biopolímeros de cavidades irregulares con distintos tamaños y formas para la captura de feromonas. Estos sitios interiores de las estructuras son claves, diseñados especialmente para anclar por mayor tiempo –hasta ocho meses– las feromonas, en condiciones externas específicas.

El científico explica que asignaron un grupo químico al interior del polímero que sea capaz de adherirse a la feromona por más tiempo, ante fenómenos ambientales como el aumento de temperatura o la humedad.

"De esta manera, comienzan a ser liberadas de forma controlada y uniforme. El propósito es evitar el uso de pesticidas o al menos reducir su aplicación. También se minimiza el impacto ambiental, por su capacidad de biodegradarse: no quedan en el terreno generando basura y contaminación", asegura.

Nanotecnología agrícola

Luego de las etapas de prueba en simuladores computacionales y modelos en laboratorio, el especialista considera que las potencialidades de las herramientas nanotecnológicas pueden contribuir a resolver otras problemáticas del sector agrícola, principalmente en materia de sustentabilidad ambiental y de disponibilidad de recursos hídricos para los cultivos. En sus cavidades a escala nanoscópica, podrían capturarse otros elementos clave.

El investigador plantea que los polímeros a base de sustancias naturales biodegradables podrían usarse como contenedor eficiente de agua en plantaciones emplazadas en zonas de déficit hídrico, al ser capaz de contener moléculas de agua por largos períodos de tiempo, y luego liberarlas en forma controlada.

Una fórmula similar también es aplicable para transferir biomoléculas activas como minerales o fertilizantes naturales necesarios para el crecimiento de árboles u otros cultivos.

"En el caso del agua, pequeñas cápsulas almacenadas en estas estructuras pueden generar humedad en forma controlada por más tiempo sin necesidad del riesgo, en condiciones de escasez. También para el caso de nutrientes. Esto con el beneficio de ser más amigable para el medioambiente", afirma.

"Para llegar a sestear esta tecnología al campo, la exigencia de la autoridad es que tengan nula o muy baja toxicidad, y que al degradarse, no contaminen", agrega.

En el Centro de Nanotecnología Aplicada de la Universidad Mayor, un grupo de jóvenes científicos chilenos está decidido a incorporar esta tecnología en procesos productivos y de investigación de vanguardia.

Actualmente, uno de sus proyectos más innovadores es el desarrollo de aditivos para combustibles de naves especiales, financiado por el Ejército de Estados Unidos.

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