La nanotecnología mejora la eficacia de un bioherbicida elaborado con cardo

Durante siglos, el campo ha sido un territorio de conquista para las plantas. Unas crecen rápido con pocos recursos, otras se abren paso robando agua y nutrientes de sus congéneres vegetales, y muchas dependen de la mano humana para sobrevivir. En esa lucha constante, algunas especies han desarrollado sus propias ‘armas químicas’ para imponerse a las demás. El cardo es una de ellas: áspera, resistente a las inclemencias del tiempo y poseedora de productos naturales capaces de frenar el crecimiento de las plantas que osen disputarle el terreno.

Cardo (Cynara cardunculus) en campo, con flor cerrada.

Esa capacidad defensiva, presente desde siempre en la naturaleza, es hoy el punto de partida de un equipo de investigación de la Universidad de Cádiz, en colaboración con el Centro de Biotecnología Agrícola y Agroalimentaria de Alentejo en Portugal (CEBAL), que busca nuevas formas de controlar la maleza sin recurrir a los herbicidas convencionales. Para ello, ha desarrollado una formulación basada en nanotecnología que mejora la eficacia de un herbicida natural procedente del cardo silvestre.

Los resultados muestran que la solución incrementa hasta tres veces su acción en ensayos de laboratorio, donde reduce la germinación y el crecimiento de raíces y tallos de malas hierbas comunes. Además, posee un impacto ambiental menor que los productos comerciales habituales.

De extracto vegetal a nanoemulsión

El equipo investigador explica que, aunque ellos habían descubierto que el cardo produce de forma natural compuestos con capacidad para inhibir el crecimiento de otras plantas, su uso práctico estaba limitado por una dificultad técnica: su baja solubilidad en agua. Esta característica dificultaba su aplicación eficaz en entornos agrícolas reales.

Autores del artículo de investigación_ (de izquierda a derecha) Carlos Rial, Rosa M. Varela, Miguel Palma, Daniela Rosa, Francisco A. Macías, María F. Duarte y Francisco J. Rodríguez-Mejías.

Para superar ese obstáculo, el equipo ha transformado el extracto vegetal en una nanoemulsión. Esto es, una formulación en la que diminutas gotas esféricas de aceite con un tamaño inferior a 250 nanómetros quedan dispersas de manera estable en el agua. A esa escala, trescientas cincuenta veces menor que el grosor de un pelo humano, el compuesto activo se disuelve mejor y aumenta su capacidad de interacción con las malas hierbas.

El estudio, publicado en la revista Pest Management Science, se centra en las hojas del cardo, ricas en lactonas sesquiterpénicas, sustancias que la planta utiliza como mecanismo defensivo para competir por los recursos naturales. “Habíamos demostrado que el extracto tenía una actividad herbicida muy potente, pero presentaba un problema clave: su baja solubilidad en agua, lo que limita mucho su uso práctico en el campo”, explica a la Fundación Descubre Rosa María Varela, investigadora de la Universidad de Cádiz.

La nanoemulsión desarrollada combina ingredientes seguros para el suelo agrícola, biodegradables y de uso común:

• Aceite de semilla de uva actúa como soporte del extracto y contribuye a su estabilidad.

• Pectina, una fibra vegetal, aporta consistencia.

• Polisorbato, un compuesto habitual en alimentos y cosméticos, permite que el aceite y el agua permanezcan unidos sin separarse.

Mediante ultrasonidos, el equipo consiguió reducir el tamaño de las gotas hasta la escala nanométrica, un factor clave para aumentar la biodisponibilidad del compuesto activo. “Cuanto más pequeñas son las gotas, mejor las absorbe la mala hierba y más eficaz resulta el tratamiento”, señala Rosa María Varela.

Tres veces más eficaz

Los ensayos in vitro demostraron que la nanoemulsión es hasta tres veces más eficaz que el extracto vegetal sin formular. El sistema inhibe tanto la germinación como el crecimiento de raíces y tallos en varias especies de malas hierbas frecuentes en cultivos agrícolas como los de cereal o tomate, entre otros: Portulaca oleracea, Plantago lanceolata y Phalaris arundinacea. En el caso de Portulaca oleracea, la formulación superó incluso la eficacia de un herbicida comercial utilizado como referencia.

Preparación de la nanoemulsión con extracto como principio activo (izquierda) y nanoemulsión sin principio activo (derecha).

Además, los investigadores comprobaron que el producto mantiene su actividad durante al menos 90 días en condiciones habituales de almacenamiento, lo que refuerza su viabilidad como alternativa natural para el control de malas hierbas en cultivos hortícolas.

El trabajo se enmarca en la búsqueda de soluciones frente a los problemas asociados al uso continuado de herbicidas convencionales, como la contaminación de suelos y aguas o la aparición de resistencias en determinadas especies invasoras. Frente a ello, los investigadores apuestan por compuestos naturales y biodegradables.

Aunque los resultados se han obtenido en condiciones controladas de laboratorio, el equipo subraya que la formulación está diseñada para su escalado industrial. El siguiente paso será evaluar su comportamiento en campo, sobre cultivos reales. “Nuestro objetivo es avanzar hacia herbicidas más sostenibles, que reduzcan el impacto ambiental y ofrezcan nuevas soluciones frente a la resistencia de las malas hierbas”, concluye la investigadora.

Portulaca oleracea, la mala hierba más sensible a la actividad de la nanoemulsión.

A veces, la innovación no consiste en descubrir algo nuevo, sino en observar la naturaleza con ojo crítico y potenciar los mecanismos biológicos que siempre han estado ahí. Así, la labor de los investigadores traduce esa batalla del cardo por proteger su terreno en una solución aplicable.

De este modo, la ciencia convierte una respuesta biológica en una herramienta más precisa y sostenible para el control de las malas hierbas, demostrando que el futuro de la agricultura puede construirse escuchando y observando, una vez más, las batallas de la naturaleza.

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