Estudo mostra adesivo transparente em gel com antibióticos para folhas infectadas

Um novo estudo concluiu que um adesivo transparente em gel consegue transportar antibióticos para o interior de folhas de plantas infectadas e travar a doença bacteriana em cerca de 48 horas.

A descoberta aponta para tratamentos vegetais mais próximos de uma medicina direccionada do que de pulverizações que se espalham por culturas, solo e organismos à volta.

Adesivo em gel e medicina para plantas

Em folhas testadas em laboratório, este adesivo macio transformou um pequeno ponto de contacto numa área de tratamento removível, com efeito para lá das suas margens.

Ao pressionar o material contra a folha, engenheiros da Universidade da Califórnia em San Diego (UCSD) demonstraram que o adesivo consegue fazer o “cargo” avançar para o interior sem necessidade de cortar o tecido.

O impacto não ficou limitado à superfície: em poucas horas, o material transportado avançou ao longo das nervuras da folha.

É precisamente esse alcance que dá potencial ao adesivo em gel, embora a utilização no exterior ainda dependa de como se comporta fora de plantas mantidas em condições controladas.

Porque é que as folhas resistem

Todas as folhas têm uma cutícula - a camada exterior cerosa que as protege - e essa barreira abranda a entrada de substâncias químicas.

Como as superfícies cerosas repelem a água, muitos sprays formam gotículas, escorrem ou secam antes de uma quantidade suficiente conseguir penetrar.

As folhas com pelos acrescentam outro obstáculo: os tricomas, minúsculos pelos vegetais que tornam a superfície irregular, impedem que muitos materiais encostem realmente à folha.

Por isso, qualquer “autocolante” eficaz para plantas tem de aderir a tecido vivo desigual e, ao mesmo tempo, evitar ferimentos que possam causar stress ou abrir portas à doença.

O adesivo em gel não danifica as plantas

Para obter essa aderência, os engenheiros combinaram quitosano - um material de origem natural, à base de açúcares - com outro componente macio.

O quitosano cria ligações covalentes dinâmicas, isto é, ligações químicas que se podem quebrar e voltar a formar, com moléculas presentes na superfície das plantas.

O segundo ingrediente, a poliacrilamida, um polímero elástico utilizado em géis moles, permite que o material se dobre e se adapte aos pelos e ao crescimento.

Quando se começa a removê-lo, a água pode soltar as ligações imina - ligações reversíveis formadas durante a “pega” química -, o que faz com que o adesivo descole.

O medicamento entra rapidamente nas nervuras da folha

Depois de carregado com pontos quânticos, pequenas partículas brilhantes usadas como traçadores, o adesivo enviou sinais visíveis para o interior das nervuras.

Em quatro horas, o sinal do traçador já tinha atingido nervuras internas, em vez de permanecer junto à “pele” exterior.

Em comparação com um gel mais rígido e não adesivo, a versão com boa aderência produziu um brilho interno 1.87 vezes mais forte em secções tratadas da folha.

Essa diferença indicou que o contacto não era apenas estético: uma melhor aderência deu ao “cargo” pequeno uma via mais estável para entrar em tecido vivo.

O adesivo em gel reduz infecções nas plantas

Para avaliar o tratamento, os investigadores colocaram oxitetraciclina no adesivo - um antibiótico usado contra muitas bactérias - e aplicaram-no nas folhas.

De seguida, expuseram o tecido tratado a Agrobacterium tumefaciens, uma bactéria capaz de infectar plantas. Neste ensaio, as bactérias transportavam um marcador químico fluorescente.

Em folhas não tratadas, a proteína verde fluorescente, um marcador que brilha sob luz ultravioleta, revelou a infecção após dois dias.

Já os adesivos com antibiótico reduziram de forma acentuada esse brilho ao fim de quatro horas, porque a oxitetraciclina entrou no tecido e bloqueou o crescimento bacteriano.

O adesivo mantém-se mesmo com chuva

A chuva era um factor importante, porque um adesivo que falhe com tempo húmido não seria útil para agricultores, jardineiros ou cientistas no terreno.

Em simulações de chuvisco e de chuva intensa, o gel manteve-se preso, apesar de a água directa na zona de contacto entre folha e gel enfraquecer a ligação.

Com uma transparência de quase 90%, a luz continuou a chegar às folhas, e medições de saúde da planta indicaram ausência de danos duradouros ao longo de sete dias.

Ainda assim, uma dose mais elevada de antibiótico causou lesões no tecido, pelo que a utilização segura exigirá limites bem definidos para cada “cargo” e cada cultura.

O adesivo em gel pode enviar sinais nas plantas

Nos testes de comunicação, o adesivo foi usado como contacto eléctrico macio numa dioneia (Venus flytrap), uma planta conhecida pelas armadilhas que fecham de repente.

Um nanogerador triboeléctrico vestível - um dispositivo que converte toques em voltagem - enviou um sinal suave através de fios mantidos no lugar pelo gel.

Trabalhos anteriores mostraram que estas plantas podem fechar quando potenciais de acção, impulsos eléctricos rápidos em tecido vivo, desencadeiam a resposta natural.

Esse fecho não provou que as plantas “falam”, mas evidenciou que o gel consegue manter uma ligação eléctrica estável sobre tecido vivo.

Promessa com cautela

Na protecção das culturas, perde-se hoje muito material quando os sprays derivam, ricocheteiam ou são lavados antes de atravessarem a superfície foliar.

Um adesivo direccionado poderia reduzir o desperdício ao reter o medicamento num ponto e libertá-lo lentamente para o tecido próximo.

“Este tipo de tecnologia tem um potencial tremendo para melhorar a forma como protegemos as culturas e monitorizamos o ambiente”, afirmou Nicole F. Steinmetz, Ph.D., professora de engenharia química e de nanoengenharia na UC San Diego.

O material já está rodeado de interesse comercial, com um pedido de patente dos EUA pendente que lista vários inventores.

Mais utilizações para além de pulverizar culturas

Em experiências futuras, o gel poderá ser carregado com material genético - instruções biológicas transportadas pelas células -, permitindo que as plantas produzam compostos úteis a menor custo.

No entanto, estas ideias ainda estão numa fase inicial, porque o crescimento da planta, o clima, os micróbios e a dose podem alterar a forma como o “cargo” se desloca.

Para explorações agrícolas, a aplicação a curto prazo poderá passar por tratar com precisão plantas de elevado valor, em vez de cobrir uniformemente hectares.

A monitorização pode revelar-se igualmente valiosa, já que um contacto estável pode ajudar sensores a detectar stress antes de as folhas falharem de forma visível.

Futuro do tratamento preciso de plantas

Um adesivo removível para plantas reúne três desafios que normalmente são tratados em separado: aderir às folhas, dosar o tecido vegetal e transportar sinais.

A melhor aplicação poderá surgir quando os produtores precisarem de intervenção direccionada, enquanto uma adopção mais ampla dependerá de segurança, custo e durabilidade em condições de campo.