La producción agrícola actual enfrenta importantes retos ambientales y económicos, como la aparición de nuevas plagas y enfermedades, el calentamiento global, la escasez del agua, la contaminación de suelos, agua y ambiente, que inciden drásticamente en las condiciones óptimas de los cultivos.

En la mayoría de los casos, la solución es incrementar la aplicación de insumos agrícolas incluyendo los pesticidas lo que  conlleva a consecuencias negativas a nivel ambiental, económico y en la salud humana. La necesidad de enfrentar de forma eficiente esta problemática ha impulsado el desarrollo de aplicaciones de las tecnologías multidisciplinarias como la bionanotecnología en la producción agrícola, proponiendo soluciones sostenibles a los retos planteados.

Una de las aplicaciones de esta combinación es el desarrollo de partículas inteligentes para el transporte dirigido de sustancias dentro de las plantas, maximizando los resultados esperados y disminuyendo la dosificación.

Este proyecto busca un desarrollo en correspondencia a esta aplicación, controlando el mecanismo de inducción de resistencia en las plantas a través de la estimulación bioquímica celular (elicitación) con partículas diseñadas para este proceso natural. 

Conociendo el mecanismo bioquímico por medio del cual las plantas se preparan y enfrentan el ataque de patógeno, se propone el diseño y síntesis de biopartículas construidas con polímeros estructurales de fotopatógenos generalistas, como el quitosano (QTS) y los oligogalacturónidos (OGAs).

Este proceso se realizará mediante métodos químicos de encapsulamiento y funcionalización de QTS-OGAs por gelación y entrecruzamiento iónico bajo diseños factoriales robustos, con el fin de obtener bioparticulas con potencial elicitor. Los materiales de síntesis y las bioparticulas se caracterizan físico-quimicamente, incluyendo microscopia electrónica de barrido viscosimetría, GPC/ESC, Infrarrojo-FTIR, RAMAN. DSC, TGA y Potencial Zeta.

Además se medirá el efecto bioquímico que las mismas produzcan en plantas modelo de papa, mediante análisis de la expresión genética y la fisiología defensiva de las mismas. Se espera generar una alternativa a la aplicación excesiva de agroquímicos, sintetizando bioparticulas que tengan potencial para contribuir a la producción de cultivos de forma sostenible.

Proyecto de grado para el Doctorado Académico en Ingenieria TEC-UCR.

Imágenes atómicas de biopolímeros.

Investigador:

M.Eng. Randall Chacón Cerdas
rchachon@tec.ac.cr

Profesor Tutor: Dr. Ricardo Starbird Pérez.

Comité Asesor: 

Dr. Federico Albertazzi Castro

Dr. re. nat. Luis Orlando Barboza Barquero

Dra. Carolina Salvador Morales