Nanocarreadores de lignina contendo ácido abscísico: preparo, caracterização e efeito na germinação de sementes em situações normais e de estresse

Abstract

O crescente avanço populacional atrelado a mudanças climáticas faz com que se aumente a necessidade de produzir maior quantidade de alimentos no planeta para atender a demanda populacional aumentada, atrelado a sustentabilidade, para que isso possa ser feito sem prejuízos ao meio ambiente, por conta disso, novas tecnologias são exploradas todos os anos para tornar as práticas agrícolas mais eficientes, sustentáveis e precisas. Neste contexto, o desenvolvimento de nanocarreadores para encapsulação de fitormônios vem atraindo grande interesse. Fitormônios são uma classe de substâncias orgânicas com atividade fisiológica produzidas pelo metabolismo das plantas, que desempenha um papel importante no crescimento e desenvolvimento das plantas, bem como na resistência a estresses bióticos e abióticos. Neste sentido, o presente trabalho visou o preparo e caracterização de um novo nanocarreador polimérico constituído de lignina – terceiro maior constituinte da biomassa de plantas e obtida a partir de resíduos agroindustriais – capaz de encapsular ácido abscísico (ABA) para avaliar o efeito na germinação de sementes de Lactuca sativa L.. O ABA é conhecido por induzir propriedades de tolerância à seca em sementes, no entanto, enfrenta problemas relacionados à sua baixa estabilidade à luz. Desta forma, foi desenvolvido um sistema de liberação nanoparticulado, obtido por meio do método de deposição interfacial de polímero pré-formado. Com isso, obteve-se um sistema de liberação biodegradável, com boa estabilidade físico-química e encapsulação de 63,46% do ingrediente ativo. Esse sistema demonstrou resultados promissores em relação a sua estabilidade físico-química e aplicação para o desenvolvimento de sementes sob diferentes condições climáticas (com e sem estresse térmico), aumentando o crescimento radicular significativamente em sementes tratadas com nanopartículas contendo o fitormônio, o que pode demonstrar uma interação favorável entre nanopartículas e bioativo. Ademais, este trabalho apresenta um material com potencial significativo para o desenvolvimento de um novo sistema de liberação para a agricultura com base no conceito de economia circular, bem como contribuiu para o crescimento científico e profissional do discente em questão, refletindo em geração de conhecimento científico e tecnológico na área de desenvolvimento sustentável e agronegócio.

The growing population and climate change increase the need to produce greater quantities of food on the planet to meet the increased population demand, linked to sustainability, so that this can be done without harm to the environment. For this reason, new technologies are continually explored to enhance agricultural practices, making them more efficient, sustainable, and precise. In this context, the development of nanocarriers for encapsulating phytohormones has been attracting considerable interest. Phytohormones are a class of organic substances with physiological activity produced by plant metabolism, which play an important role in plant growth and development, as well as in resistance to biotic and abiotic stresses. In this regard, the present work aimed at the preparation and characterization of a new polymeric nanocarrier composed of lignin – the third largest constituent of plant biomass and obtained from agroindustrial residues – capable of encapsulating abscisic acid (ABA) to evaluate the effect on seed germination of Lactuca sativa L.. ABA is known to induce drought tolerance properties in seeds, however, it faces problems related to its low stability to light. Thus, a nanoparticulate release system was developed, obtained through the interfacial deposition method of pre-formed polymer. With this, a biodegradable release system was obtained, with good physicochemical stability and encapsulation of 63.46% of the active ingredient. This system demonstrated promising results regarding its physicochemical stability and application for seed development under different climatic conditions (with and without thermal stress), significantly increasing root growth in seeds treated with nanoparticles containing the phytohormone, which may demonstrate a favorable interaction between nanoparticles and bioactive compounds. Furthermore, this work presents a material with significant potential for the development of a new release system for agriculture based on the concept of circular economy, as well as contributing to the scientific and professional growth of the student in question, reflecting in the generation of scientific and technological knowledge in the area of sustainable development and agribusiness.