Interação nanopartícula-planta como fator-chave no processo de design de nanoformulação de herbicidas

• Processo: 25/02524-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Data de Início da vigência: 01 de setembro de 2025
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2027
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Química de Macromoléculas
• Pesquisador responsável: Leonardo Fernandes Fraceto
• Beneficiário: Brian Cintra Cardoso
• Instituição Sede: Instituto de Ciência e Tecnologia. Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Sorocaba. Sorocaba , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 21/10639-5 - Centro de Pesquisa em Biodiversidade e Mudanças do Clima, AP.CEPID
• Assunto(s): Aprendizado computacional Sustentabilidade Nanobiotecnologia
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Absorção Foliar | Aprendizado de Máquina | nanoherbicidas | Sustentabilidade | Nanobiotecnologia

Resumo

Plantas daninhas representam um grande desafio para a agricultura moderna, essa responsável pelo suprimento de alimentos e matéria-prima para o crescente aumento populacional global. Amplamente utilizados para o controle de plantas daninhas, os herbicidas têm gerado desafios crescentes para o desenvolvimento sustentável da agricultura. A resistência de plantas daninhas a herbicidas convencionais e o impacto ambiental do uso excessivo e desses produtos, tem se tornado um problema global. O primeiro fator, responsável pela redução da eficácia dos tratamentos e aumento dos custos de produção, e o segundo fator, a contaminação de matrizes terrestres e aquáticas, gerando problemas de toxicidade a organismos não-alvo. Nesse contexto, a nanotecnologia tem se destacado como uma abordagem inovadora para o desenvolvimento de herbicidas mais eficazes, permitindo a redução das doses aplicadas e promovendo uma liberação sustentada dos princípios ativos, minimizando os impactos ambientais. Este projeto tem como objetivo investigar os mecanismos de absorção e translocação de nanoformulações de herbicidas em plantas daninhas, correlacionando suas propriedades físico-químicas com a morfologia das folhas e suas barreiras estruturais, como a cutícula e a cera foliar como forma de guiar o design de nanoformulações com base nos alvos de interesse. Para isso, serão utilizadas técnicas avançadas, como microscopia confocal e fluorometria, para rastrear a absorção das nanopartículas, além da caracterização estrutural das folhas por meio de microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de infravermelho. Essas análises permitirão comparar a interação de diferentes nanossistemas com as folhas de plantas daninhas e quais fatores influenciam na eficiência da absorção e translocação das nanopartículas. Além disso, será desenvolvido um modelo preditivo baseado em aprendizado de máquina para estimar a eficiência da absorção das nanopartículas, fornecendo uma ferramenta inovadora para a otimização de formulações futuras. O uso de algoritmos de inteligência artificial permitirá a identificação das variáveis mais relevantes no processo de absorção, reduzindo a necessidade de ensaios experimentais prolongados e direcionando o desenvolvimento de nanoherbicidas mais eficazes e sustentáveis. Com essa abordagem, espera-se que os resultados deste estudo contribuam significativamente para a formulação de herbicidas baseados no conceito "safe-by-design", garantindo maior seletividade, menor impacto ambiental e um controle mais eficiente de plantas daninhas. Os achados desta pesquisa poderão ter aplicações diretas no desenvolvimento de novas estratégias para o manejo sustentável de plantas daninhas, no sentido de criação de formulações otimizadas, as quais permitam a entrega eficiente dos princípios ativos em seus sítios de ação. Dessa forma, este estudo poderá contribuir para o avanço da agricultura e da nanotecnologia aplicada ao setor agrícola, viabilizando a implementação de nanoherbicidas mais seguros, eficazes e seguros.