Síntesis, caracterización parcial y evaluación biológica de biocompositos de quitosano/ácido pirrol-2-carboxílico para el control in vivo e in vitro de Aspergilus niger

Abstract

Actualmente, la biotecnología se ha abierto paso en el diseño de sistemas micro y nanoestructurados con aplicación en el control de plagas y enfermedades en agricultura, en cuya formulación se han tratado de utilizar compuestos bioactivos con bajo impacto ambiental y baja toxicidad, como el quitosano y compuestos de origen microbiano. El objetivo de este trabajo fue sintetizar, caracterizar parcialmente y evaluar la actividad biológica de biocompositos de quitosano/ácido pirrol-2-carboxílico (QT-PCA) para el control in vivo e in vitro de Aspergillus niger. Para la síntesis se utilizó el método de nanoprecipitación, agregando Tween 80 para aumentar la estabilidad a la agregación/aglomeración. La caracterización fisicoquímica consistió en análisis de microscopía electrónica de barrido ambiental (ESEM), dispersión dinámica de la luz (DLS) y espectrometría Infrarroja con Transformada de Fourier (FTIR). Para la caracterización biológica se evaluó la toxicidad aguda con Artemia salina y la mutagenicidad medante prueba de Ames utilizando Salmonella typhimurium (TA100 y TA98). Para determinar la actividad antifúngica in vitro se llevaron a cabo ensayos de viabilidad por XTT, cinéticas de germinación de esporas y crecimiento radial, morfometría y microscopía de fluorescencia utilizando biomarcadores; las pruebas in vivo se realizaron en tomate (Solanum lycopersicum 'Roma') y los tratamientos se aplicaron mediante aspersión. Los biocompositos QT-PCA presentaron un tamaño promedio y potencial Z de 502 ± 72 nm y +54.7 ± 15.0 mV, respectivamente. El análisis ESEM mostró biocompositos bien distribuidos con tamaño <1 µm. Los materiales sintetizados no inducen mutaciones en las cepas de S. typhimurium, además, tienen la capacidad de reducir la viabilidad de esporas en un 58 %, inhibir en un 12.5 % la germinación, incrementar el diámetro promedio de esporas e hifas y provocar estrés oxidativo, daño a la membrana y daño a la pared celular principalmente en etapas tempranas en el desarrollo de A. niger. En los ensayos in vivo se observó una inhibición del crecimiento del hongo en tomate hasta el quinto día de almacenamiento. Por lo anterior, estos materiales son candidatos prometedores para el control de hongos, principalmente en la industria de conservación de alimentos y en la industria agrícola.