Desarrollo de nanopartículas de hidróxidos cerámicos laminares para la encapsulación de Arni enfocado en el control de la sigatoka negra (Mycosphaerella fijiensis)

El banano es un cultivo importante de exportación y fuente de ingresos para agricultores en todo el mundo, pero su producción enfrenta limitaciones debido a enfermedades como la Sigatoka negra, la cual es causada por el hongo Mycosphaerella fijiensis. Tradicionalmente, el control de la enfermedad se ha realizado mediante el uso de pesticidas sistémicos y protectores. El uso de agroquímicos puede tener efectos secundarios en el medio ambiente y la salud humana. Además, la capacidad de adaptación y variabilidad genética del hongo ha generado resistencia a los fungicidas y ha llevado a la búsqueda de alternativas al manejo químico, como la encapsulación de ARN interferente (ARNi) en nanopartículas para la supresión génica del hongo.
Las nanopartículas de hidróxidos cerámicos laminares (LDH) son compuestos aniónicos similares a la hidrotalcita y su composición química incluye cationes metálicos bivalentes y trivalentes, aniones hidratados y moléculas de agua. Estas partículas tienen cargas positivas en su superficie, lo que facilita su absorción intracelular y su liberación controlada. Los LDH se pueden utilizar para encapsular moléculas con carga negativa, como el ARN, y lograr su entrada intacta en el citoplasma celular. El ARN puede utilizarse para el control de plagas en cultivos agrícolas mediante la inducción de ARNi, un proceso biológico que suprime la expresión de genes específicos. Se ha mostrado que el tamaño de las nanopartículas influye en la eficiencia encapsulación y de la liberación intracelular. Mediante tratamientos solvotermales es posible sintetizar LDH de menor tamaño con una eficiencia mayor a partículas de mayor tamaño.
No se han identificado estudios sobre el uso de ARNi o LDH para el tratamiento de la Sigatoka negra, pero existen reportes sobre su encapsulación y liberación en cultivos in vitro e in vivo. En el presente se desarrollaron nanopartículas de LDH para la encapsulación de ARNi enfocado en el control de la Sigatoka negra.
Se realizó la síntesis de LDH en medio no acuoso mediante procesos de coprecipitación, tratamiento solvotermal y maduración. Luego del proceso de síntesis se obtuvieron nanopartículas en suspensión acuosa y cristales sólidos de LDH. En el presente se realizó el balance de la reacción y una comprensión del mecanismo de formación de las nanopartículas. Las nanopartículas obtenidas fueron caracterizadas mediante diferentes técnicas fisicoquímicas tales como Absorción atómica, análisis elemental, TGA, IR, DLS, DRX y microscopía electrónica. Mediante gravimetría se cuantifico una concentración de nanopartículas en solución de 6,93 mg LDH/mL. En términos generales, se encontró que las nanopartículas sintetizadas tienen un tamaño promedio de 59 nm con un PI de 0,29, una relación Mg/Al entre 2,6 y 3,3, y una estructura cristalina hexagonal.
Se evaluó la encapsulación de diferentes cadenas de ARNi y de ARNdc en las nanopartículas mediante contacto directo en solución. La eficiencia de encapsulación se evaluó de manera cualitativa mediante electroforesis. Se encontró que la encapsulación completa de las nanopartículas se da en relaciones másicas ARN:LDH entre 1:3 y 1:6 dependiente de la naturaleza y del tamaño del material genético. Adicionalmente, se evidencio que un tiempo de almacenamiento de hasta 1 mes de las nanopartículas no afecta sus propiedades de encapsulación.