Ученые использовали вирусы растений для борьбы с нематодами-паразитами

Наночастицы на основе вирусов растений, способные доставлять пестициды в глубины почвы, на которые те ранее не могли проникнуть, разработали специалисты Калифорнийского университета в Сан-Диего, 21 сентября сообщает сайт новостей науки EurekAlert со ссылкой на пресс-службу университета.

Эта разработка потенциально может помочь в борьбе с паразитическими нематодами, поражающими корни сельскохозяйственных культур, одновременно сократив потребность в пестицидах и уменьшив их токсичность для окружающей среды.

Проблема борьбы с вредящими корням растений нематодами состоит в том, что пестициды, используемые против них, прилипают к верхним слоям почвы, не достигая корней, где обитают вредители. Поэтому фермеры используют большое количество пестицидов, а также льют воду, чтобы смыть их до корневой зоны. Такая практика приводит к загрязнению почвы и грунтовых вод.

Специалисты Калифорнийского университета в Сан-Диего, работающие под руководством профессора наноинженерии в инженерной школе университета, директора-основателя Центра наноиммуноинженерии Николь Стейнмец, для того чтобы найти другой, более эффективный и экологичный способ доставки пестицидов к местообитанию нематодов-паразитов, решили воспользоваться опытом наномедицины, где создаются наночастицы для адресной доставки лекарств.

Для доставки пестицида к корням исследователи разработали наноконтейнер из оболочки вируса легкой зеленой мозаики табака (TMGMV). Результаты работы они представили в статье «Доставка нематицидов с использованием сферических наночастиц, полученных из TMGMV», опубликованной в журнале Nano Letters.

Наноразмерный вирус легкой зеленой мозаики табака может легко проникать через почву. Чтобы сделать этот вирус неопасным для сельскохозяйственных культур, исследователи модифицировали его, удалив РНК. Потом они смешали полученные наночастицы с растворами пестицидов в воде и нагрели, получив в результате сферические вирусоподобные наночастицы, наполненные пестицидами.

Синтез таких частиц проходит в одном реакторе и состоит всего из нескольких этапов и простого процесса очистки, что делает его экономически эффективным. Его легко масштабировать для промышленного производства.

Кроме того, как отметила Штайнмец, этот метод сохраняет первоначальную химическую структуру пестицида, поскольку происходит лишь упаковка пестицида внутри наночастиц, а не химическая связь с поверхностью вируса.

«Если бы мы использовали традиционный синтетический метод, при котором мы связываем молекулы пестицидов с наночастицами, мы бы, по сути, создали новое соединение, которому нужно будет пройти совершенно новый процесс регистрации и одобрения регулирующих органов», — указал первый автор исследования, постдокторант в лаборатории Штейнмец Адам Капарко.

Он отметил, что на такую продукцию не потребуется оформлять новое одобрение, что поможет ускорить вывод этой технологии на рынок.

Чтобы продемонстрировать эффективность наночастиц с пестицидами, исследователи провели ряд лабораторных экспериментов. Раствором с наночастицами они поливали цилиндры с почвой и убедились, что наночастицы успешно транспортировали пестициды на глубину не менее 10 сантиметров.

Собрав просочившийся раствор со дна цилиндров с почвой они убедились, что он содержит наночастицы, упакованные пестицидами. После чего исследователи обработали нематоды, выращенные в чашке Петри, этими растворами и убедились, что при этом по меньшей мере половина популяции погибла.

Следующим этапом исследования станет тестирование наночастиц с пестицидом на реальных зараженных нематодами растениях.