Dra. Soledad García-Morales, investigadora por México comisionada la
 Unidad de Biotecnología Vegetal del CIATEJ

Víctor Adrián Romero Carreras, estudiante de Ingeniería
en Nanotecnología del ITESO

Dra. Iliana del Carmen Barrera Martínez, , investigadora por México comisionada la
 Unidad de Biotecnología Industrial del CIATEJ

La nanotecnología se ocupa del diseño, síntesis y manipulación, a niveles atómicos y moleculares, de estructuras que tienen un tamaño de 1-100 nm en alguna de sus dimensiones. Actualmente, se tienen múltiples avances en la nanotecnología para obtener materiales de tamaño nanométrico como es el caso de la producción de nanopartículas. Específicamente, las nanopartículas de selenio (SeNPs) están ganando un espacio relevante en la agricultura por sus propiedades únicas: alta actividad biológica, biodisponibilidad, alta dispersión de partículas y área superficial.

En la unidad de Biotecnología Vegetal se tiene un desarrollo tecnológico a base de SeNPs, con número de solicitud de patente MX/a/2022/011926, titulado “Método de fabricación y uso de nanopartículas de selenio sintetizadas con extractos vegetales de Calendula officinalis”. Las SeNPs se denominaron COF, debido a que se utilizan extractos de las flores de C. officinalis, se caracterizaron y se probó su actividad antibacteriana, los resultados se publicaron en un artículo científico (Hernández-Díaz et al., 2021, https://doi.org/10.3390/molecules26195929). También se determinó su actividad antifúngica contra los hongos Fusarium oxysporum y Colletotrichum gloeosporioides, causantes de enfermedades devastadoras en los cultivos agrícolas (Lazcano-Ramírez et al., 2023, https://doi.org/10.3390/antibiotics12010115).

Con el financiamiento del proyecto 9851-2022 “Nanopartículas de selenio sintetizadas con extractos vegetales como bioestimulantes para impulsar la producción de cultivos anuales”, a través de la convocatoria “De la Ciencia al Mercado” 2021 Proyectos, por parte del Consejo Estatal de Ciencia y Tecnología de Jalisco (COECYTJAL); se sustituyeron los componentes grado reactivo por insumos grado industrial y grado alimenticio, que resultan más económicos.

Con el financiamiento de COECYTJAL, además de la sustitución de los componentes, se inició con el escalamiento a 100 mL y a un 1 L de SeNPs-COF, con lo que fue posible hacer pruebas experimentales para su aplicación durante el desarrollo inicial de las plantas, como bioestimulante. Se observó un efecto positivo en el crecimiento de las plantas de chile serrano, tomate y lechuga, lo que se percibió con el aumento en el peso de la biomasa, la altura de la planta y la longitud de la raíz.

Recientemente, en colaboración con la Unidad de Biotecnología Industrial, se llevó a cabo el escalamiento de la síntesis de las SeNPs a 10 L en un biorreactor, donde fue posible controlar las condiciones de proceso: temperatura y la velocidad de agitación. Logrando un avance sustancial en la producción de las SeNPs para su aplicación y evaluación en sistemas agrícolas a nivel de invernadero y de campo.

Nuestros resultados previos indican que las SeNPs tienen el potencial para mejorar la germinación y el crecimiento vegetativo de las plantas. Los siguientes estudios estarán enfocados en la aplicación de las SeNPs durante todo el ciclo de los cultivos con la finalidad de corroborar los efectos positivos de nuestro producto. Esperamos observar mejoras en la productividad, en términos de rendimiento y calidad de frutos, hojas y semillas comestibles, contribuyendo a satisfacer la creciente demanda de alimentos y mejorando la salud de la población al consumir alimentos biofortificados con selenio. Este tipo desarrollos tecnológicos buscan brindar nuevas perspectivas y soluciones innovadoras que contribuyan a optimizar la producción agrícola, a la sostenibilidad y a garantizar la seguridad alimentaria a largo plazo.

Referencias

Hernández-Díaz, J. A., Garza-García, J. J., León-Morales, J. M., Zamudio-Ojeda, A., Arratia-Quijada, J., Velázquez-Juárez, G., ... & García-Morales, S. (2021). Antibacterial activity of biosynthesized selenium nanoparticles using extracts of Calendula officinalis against potentially clinical bacterial strains. Molecules, 26(19), 5929. https://doi.org/10.3390/molecules26195929

Lazcano-Ramírez, H. G., Garza-García, J. J., Hernández-Díaz, J. A., León-Morales, J. M., Macías-Sandoval, A. S., & García-Morales, S. (2023). Antifungal activity of selenium nanoparticles obtained by plant-mediated synthesis. Antibiotics, 12(1), 115. https://doi.org/10.3390/antibiotics12010115