Material aumenta la vida útil y prolonga la liberación de hongo utilizado como bioinsecticida

El encapsulamiento de Beauveria bassiana con un biopolímero a base de celulosa y aluminio aumentó del 69% al 85 % la viabilidad del hongo después de cinco meses de almacenamiento; esta alternativa más sostenible permite que el bioinsecticida se libere de forma prolongada y reduzca la necesidad de nuevas aplicaciones

Por André Julião  |  Agência FAPESP – Una investigación realizada en el ámbito del Centro de Manejo Sostenible de Plagas, Enfermedades y Malezas (CEMASU), uno de los Centros de Ciencia para el Desarrollo (CCD) financiados por la FAPESP en el estado de São Paulo, Brasil, utilizó un biopolímero para encapsular y aumentar el tiempo de almacenamiento y liberación de un bioinsecticida fúngico. El trabajo fue publicado en la revista científica ACS Omega.

El objetivo es aumentar la vida útil del hongo Beauveria bassiana, ampliamente utilizado como bioinsecticida en diversos cultivos agrícolas. El encapsulamiento constituye además una alternativa más sostenible, ya que requeriría menos aplicaciones y tendría un menor potencial de impacto sobre especies no blanco, por ejemplo (lea más en: agencia.fapesp.br/50407).

“Llevamos a cabo un proceso relativamente difundido, denominado gelificación ionotrópica, en el que un material se gotea sobre otro, formando esferas o beads, que tienen en su exterior una cubierta de polímero y contienen el microorganismo en su interior. De esta manera, se preserva el contenido para lograr una liberación prolongada”, explica Hernane da Silva Barud, coordinador del estudio, profesor de la Universidad de Araraquara (Uniara) y uno de los investigadores principales del CEMASU.

El biopolímero está basado en carboximetilcelulosa, un polímero soluble en agua derivado de la celulosa, y utiliza aluminio como agente reticulante, responsable de conferir al material su estructura tridimensional. En los resultados obtenidos in vitro, el biopolímero aumentó del 69 % al 85 % la viabilidad del hongo después de cinco meses de almacenamiento, en comparación con el hongo sin encapsular. Al igual que otros bioinsecticidas fúngicos, este utiliza blastosporas de B. bassiana, células reproductivas fúngicas producidas mediante fermentación líquida y de rápida germinación. Las blastosporas colonizan los insectos plaga y los eliminan sin afectar, por ejemplo, a los mamíferos, que pueden verse perjudicados por los insecticidas químicos.

El objetivo ahora es realizar ensayos de campo para evaluar la viabilidad del producto fuera del laboratorio. Además de B. bassiana, podrían probarse otros hongos, ampliando la cantidad de cultivos agrícolas que podrían beneficiarse del producto. Otra posibilidad sería su uso en la ganadería, por ejemplo, para el control de garrapatas.

Si las pruebas de campo muestran una eficacia satisfactoria, Barud añade que el proceso de producción es escalable. Esto permitiría reducir drásticamente los costos y ayudaría a hacer viable la comercialización del producto.

Beauveria bassiana cultivado en laboratorio: el hongo es patógeno para los insectos y no perjudica a los mamíferos (foto: Lívia Contini Massimino/UNIARA)

Ensayos

En el estudio se compararon dos formas de encapsulamiento. Además de la que utilizó carboximetilcelulosa y aluminio, los investigadores probaron otra formulación basada en carboximetilcelulosa y calcio. A simple vista, ambas formaron las estructuras esféricas esperadas. Sin embargo, después del secado se observaron diferencias significativas.

Las que contenían aluminio mantuvieron su forma y presentaron una gran uniformidad morfológica. Las de calcio, por su parte, mostraron un colapso estructural y tendieron a unirse, formando conglomerados de distintos tamaños.

Las imágenes obtenidas mediante microscopía electrónica de barrido (SEM, por sus siglas en inglés) indicaron que la superficie de las esferas del material con aluminio era ligeramente rugosa y presentaba algunas grietas. En cambio, los conglomerados de la versión con calcio exhibían una superficie muy rugosa e irregular.

“Es importante destacar que incluso las formulaciones con calcio logran mantener el hongo viable durante más tiempo que el producto in natura, pero la de aluminio mostró una mayor uniformidad, lo que permite un mejor control de calidad”, afirma Barud, quien coordina el Laboratorio de Biopolímeros y Biomateriales de la Uniara.

Imágenes de microscopía electrónica de barrido muestran la estructura regular de las esferas con aluminio (A y B) y la estructura irregular de aquellas que contienen calcio en la formulación (C y D) (imágenes: Zaldivar et al./CCY-BY 4.0)

Además del tamaño uniforme, las esferas con aluminio presentaron una alta estabilidad térmica y una capacidad de retención de agua superior a la de las formulaciones con calcio, una característica importante para mantener el hongo en su interior.

Los autores concluyen que el método de encapsulamiento es simple, rápido y eficiente, con conidios viables en la superficie de las esferas incluso después de cinco meses de almacenamiento a -18 °C. Los investigadores probarán ahora el almacenamiento en refrigeración convencional (4 °C) y a temperatura ambiente.

El trabajo tuvo como primera autora a Mayté Zaldivar, además de Jean Carlos Machado y Lívia Contini Massimino, todos del Laboratorio de Biopolímeros y Biomateriales de la Uniara.

También firman el trabajo Marcel Marques y Ricardo Bortoletto-Santos, de la Universidad de Ribeirão Preto (Unaerp), así como los investigadores del Instituto Biológico de la Agencia Paulista de Tecnología de los Agronegocios (IB/APTA) José Eduardo de Almeida y Ana Paula Bartels.

El artículo Sustainable encapsulation of biocontrol agents: cross-linker influence on carboxymethylcellulose-based microbeads puede leerse en: pubs.acs.org/doi/10.1021/acsomega.5c06970.