Bezpieczna ochrona upraw: nanomateriały w DES jako innowacyjne fungicydy selektywne
Wprowadzenie nanotechnologii do przemysłu otwiera ogromne możliwości w takich obszarach jak ochrona zdrowia, środowiska i rolnictwa, oferując innowacyjne rozwiązania dla współczesnych wyzwań. Szczególnie interesujące jest zastosowanie nanocząstek metali i tlenków metali, które wykazują wyjątkowe właściwości biobójcze. Jednak mimo obiecujących perspektyw ich wykorzystania, nasza wiedza na temat wpływu nanocząstek na środowisko pozostaje ograniczona. Kluczowym wyzwaniem pozostaje zrozumienie ich selektywności, mechanizmów interakcji z mikroorganizmami oraz wpływu na ekosystemy, zwłaszcza te związane z uprawami rolniczymi. Obejmuje to ich oddziaływanie na owady zapylające, rośliny oraz pożyteczne grzyby mikoryzowe, które są niezbędne dla zdrowego funkcjonowania roślin i gleby.
W odpowiedzi na te wyzwania, projekt koncentruje się na opracowaniu nanocząstek w naturalnych rozpuszczalnikach głęboko eutektycznych (NDES), które mają potencjał, by selektywnie eliminować grzyby chorobotwórcze atakujące rośliny uprawne, bez negatywnego wpływu na pożyteczne mikroorganizmy, takie jak grzyby mykoryzowe, czy też na owady zapylające, np. pszczoły. Selektywne działanie takich preparatów mogłoby nie tylko zwiększyć skuteczność ochrony roślin, ale również minimalizować negatywne skutki ekologiczne, co jest kluczowe dla zrównoważonego rolnictwa.
Systemy ochronne inspirowane naturą:
MeS-DES
Celem projektu jest opracowanie formulacji opartych na naturalnych rozpuszczalnikach głęboko eutektycznych (DES) do syntezy nietoksycznych, bioaktywnych nanocząstek siarczków metali (MeS) jako fungicydów do ochrony roślin. Spodziewanym efektem są bioaktywne koncentraty, które mogą zastąpić tradycyjne fungicydy. Innowacyjność polega na uzyskaniu efektu bioaktywnego dzięki synergii MeS i DES. W ramach projektu zbadana zostanie toksyczność MeS-DES, by zapewnić ich bezpieczeństwo dla pszczół i pożytecznych organizmów np. dżdżownic.
Etapy obejmują: opracowanie DES, syntezę MeS w DES, analizę ich właściwości bioaktywnych wobec patogennych grzybów oraz ocenę cytotoksyczności. Zastosowanie DES zawierających związki azotu i fosforu pozwoli przyspieszyć regenerację roślin po infekcji, wspierając ich wzrost i odbudowę.
W przyszłości rozwiązanie znajdzie zastosowanie w ekologicznych programach ochrony roślin oraz rolnictwie regeneratywnym, co przyczyni się do zrównoważonej produkcji rolnej.
Nanosystemy antybiofilmowe
Me-DES
W ramach projektu Sonatina opracowaliśmy rozwiązanie w walce z opornymi mikroorganizmami, łącząc bioaktywne nanocząstki metali i niemetali z naturalnymi rozpuszczalnikami głęboko eutektycznymi (NDES).
Nasza technologia nie tylko skutecznie eliminuje bakterie i grzyby, w tym szczepy antybiotykooporne, ale także zapobiega formowaniu się biofilmów – kluczowego czynnika utrudniającego eliminację drobnoustrojów i zwiększającego ich oporność. Nasze badania potwierdzają, że to rozwiązanie może znaleźć zastosowanie w medycynie, rolnictwie i przemyśle spożywczym – wszędzie tam, gdzie konieczne jest skuteczne i bezpieczne eliminowanie drobnoustrojów bez ryzyka indukowania ich oporności.
Ekologiczna synteza nanocząstek metali w innowacyjnych rozpuszczalnikach
W projekcie Miniatura opracowaliśmy metodę syntezy nanocząstek metali z wykorzystaniem naturalnych, kwasowych rozpuszczalników głęboko eutektycznych (NDES). Takie podejście eliminuje konieczność stosowania toksycznych reduktorów, zastępując je bezpiecznymi dla środowiska składnikami, takimi jak cukry, aminokwasy i alkohole. Dzięki temu proces jest nie tylko kierowany celami zrównoważonego rozwoju, ale także otwiera nowe możliwości zastosowań w różnych gałęziach przemysłu.
Kluczową zaletą NDES jest ich unikalna struktura, która umożliwia syntezę nanocząstek w układach bez dodatku wody. To sprawia, że nasze rozwiązanie znajduje potencjalne zastosowanie w produkcji tworzyw sztucznych i innych materiałów, gdzie obecność wody mogłaby negatywnie wpływać na ich właściwości. Nasze badania potwierdzają, że odpowiedni dobór komponentów NDES pozwala na kontrolowaną syntezę nanocząstek metali o pożądanych właściwościach fizykochemicznych, otwierając drogę do ich zastosowania w nowoczesnych technologiach.
