Рынок нанопестицидов растет, поскольку эти препараты для защиты растения позволяют снизить расход активного вещества СЗР. У бразильских исследователей есть своя концепция по разработке наногербицидов.
Об этом пишет бразильский агропортал AgriBrasilis и приводит интервью с экспертом по нанопестицидам. Леонардо Фернандес Фрачето — координатор Национального института науки и технологий в области нанотехнологий для устойчивого сельского хозяйства и координатор инноваций в Центре исследований, инноваций и распространения знаний в области биоразнообразия и изменения климата. Он является доцентом Государственного университета Сан-Паулу (Unesp), имеет степень бакалавра химии, а также степень магистра и доктора философии в области функциональной и молекулярной биологии, полученные в Государственном университете Кампинаса (Unicamp).
AgriBrasilis. Что такое нанотехнология?
Леонардо Фрачето. Нанотехнология – это наука, посвященная изучению и манипулированию материей на атомном и молекулярном уровнях, работающая со структурами размером в нанометры. Один нанометр эквивалентен одной миллиардной доле метра, масштабу, невидимому невооруженному глазу. В этом измерении материалы начинают проявлять уникальные физические, химические и биологические свойства, отличающиеся от тех, которые наблюдаются в более крупных масштабах.
В сельском хозяйстве эта технология позволяет разрабатывать инновационные инструменты, такие как наночастицы, которые выступают в качестве более эффективных систем для доставки питательных веществ или активных ингредиентов непосредственно в растения.
AgriBrasilis. Что означает термин «наноформулированный»? Может ли это нововведение сократить использование пестицидов?
Леонардо Фрачето. Это означает, что его активные ингредиенты инкапсулированы или структурированы в нанометровые частицы. Эта технология, известная как наноинкапсуляция, может использовать биоразлагаемые материалы, такие как хитозан, для защиты активного ингредиента от деградации и даже для его направленного воздействия на целевой участок.
Это нововведение может сократить использование традиционных пестицидов. Традиционные составы основаны на использовании вспомогательных веществ для прилипания к листьям, и часть продукта может попадать в почву или смываться дождем. Активные ингредиенты, инкапсулированные в наночастицы, напротив, улучшают адгезию к поверхности листьев, легче проникают в растительные ткани и высвобождают активный ингредиент контролируемым образом.
Исследования, проведенные нашей группой, показали, что наногербицид на основе атразина обеспечивает в десять раз более высокую эффективность борьбы с сорняками по сравнению с традиционным препаратом в полевых условиях. Это означает, что фермеры могут достичь того же уровня контроля при меньших дозах, снижая производственные затраты и минимизируя воздействие на окружающую среду и продукты питания.
AgriBrasilis. Доступна ли эта технология в коммерческой продаже?
Леонардо Фрачето. Нанотехнологии уже стали коммерческой реальностью в сельском хозяйстве, хотя и находятся на стадии расширения. Прогнозируется, что мировой рынок сельскохозяйственных нанотехнологий вырастет с примерно 398,5 млрд долларов США в 2024 году до почти 966 млрд долларов США к 2032 году, при этом значительную долю этого роста составят нанопестициды.
В Бразилии продукция уже доступна на рынке. К числу примечательных примеров относятся нанофунгициды на основе меди, серебра, цинка и серы, показавшие высокую эффективность в борьбе с грибными заболеваниями. Бразильские компании уже коммерциализируют целые линейки нано-удобрений и нано-агрохимикатов, включая инсектициды, акарициды и бактерициды, которые обещают постепенное высвобождение активных веществ и большую эффективность.
Использование нанотехнологий также широко ассоциируется с исследованиями, направленными на обеспечение безопасности этих технологий. Например, нанометрические гербицидные составы, запрещенные в некоторых странах из-за негативного воздействия на окружающую среду, продемонстрировали эффективность при гораздо более низких дозах и без каких-либо негативных последствий в изученных токсикологических моделях.
До сих пор существуют пробелы в знаниях относительно долгосрочных последствий воздействия определенных наноматериалов на окружающую среду и профессию. Поэтому инновации должны сопровождаться тщательными исследованиями, гарантируя, что нанотехнологии будут не только эффективными, но и абсолютно безопасными.
AgriBrasilis. Могут ли эти продукты помочь в борьбе с устойчивостью сорняков, вредителей и болезней?
Леонардо Фрачето. Устойчивость сорняков, вредителей и болезней к традиционным средствам защиты растений является одним из самых серьезных экономических препятствий в агробизнесе. В штате Рио-Гранде-ду-Сул устойчивый к гербицидам райграс наносит ущерб урожаю зерновых культур на сумму около 239 миллионов долларов США, а устойчивый амарант – на 96,6 миллионов долларов США. Нанопестициды предлагают перспективное решение этой проблемы, поскольку они изменяют динамику взаимодействия между препаратом и целевым организмом.
Поскольку наночастицы доставляют активный ингредиент более точно и в оптимизированных концентрациях непосредственно внутрь растительных клеток или патогенов, они могут преодолевать некоторые механизмы резистентности у этих организмов. Кроме того, контролируемое высвобождение поддерживает летальную концентрацию активного вещества в течение более длительного периода, снижая необходимость повторных обработок, что является одним из факторов, ускоряющих отбор устойчивых популяций в полевых условиях.
AgriBrasilis. Вы выступаете за подход «нанодизайн, учитывающий особенности растений». Что это значит?
Леонардо Фрачето. «Нанодизайн, учитывающий особенности растений» (PIND) – это смена парадигмы, предложенная нашей исследовательской группой. Исторически сложилось так, что сельскохозяйственные нанотехнологии унаследовали логику области здравоохранения: ученые сначала сосредоточились на разработке наночастиц в лаборатории (размер, форма и состав), и только потом проверяли их эффективность на растениях. Новый подход меняет этот порядок, предлагая в качестве отправной точки для проектирования технологии, например, сам лист сорняка. Каждый вид растений обладает уникальными характеристиками, такими как толщина кутикулы, плотность устьев, наличие трихом и шероховатость листьев, — факторами, определяющими способ усвоения продукта. Изучая эти биологические свойства с помощью конфокальной микроскопии, наша исследовательская группа разрабатывает наночастицы, специально предназначенные для использования предпочтительных путей абсорбции у конкретных видов, таких как амарант (щирица) и других сорных растений. Это позволяет создавать гораздо более целенаправленные составы, которые максимизируют эффективность и значительно снижают необходимую дозу.
Источник: AgriBrasilis.