O INCT atuará em 8 eixos multidisciplinares:
Serão desenvolvidos sistemas a base de nanopartículas (orgânicas e inorgânicas) funcionais ou para encapsulação de ingredientes ativos com aplicações em controle de doenças e pragas, nutrição, proteção contra estresses abióticos e promoção de crescimento.
O eixo irá focar no preparo e caracterização de nanomateriais através da utilização de diferentes técnicas e metodologias, a fim de se obter soluções com potencial tecnológico e que possam, em sua maioria, serem baseadas na biodiversidade e seguirem princípios de bioeconomia.
O design de nanomateriais também será focado em sistemas que possam ser responsivos a fatores bióticos e abióticos, contribuindo para que as culturas sejam resistentes e resilientes.
Ainda neste eixo, se espera que as soluções sejam baseadas na estratégia safer by design em conjunto com análise de ciclo de vida (ACV). Como isso, este eixo irá contar com forte interação com todos os outros eixos temáticos.
Serão desenvolvidos sensores e biossensores eletroquímicos, flexíveis, de baixo custo, à base de carbono e nanopartículas metálicas, produzidos a partir de impressões 3D, para a determinação de analitos de interesse agrícola (patógenos, fitohormônios, agroquímicos, etc.).
Este eixo ainda buscará interação e parcerias para associação dos nanosensores a sistemas de coleta de dados embarcados no campo, de forma a contribuir com a tomada de decisão e realizar um manejo mais eficiente de pragas e doenças ou melhoria da nutrição vegetal, sendo desta forma integrado com os eixos 1, 3, 4 e 7.
Serão avaliados os mecanismos de interação de nanomateriais com diversos biossistemas e matrizes ambientais de relevância para aplicações agrícolas.
Serão investigados os mecanismos de absorção, transporte e metabolismo de nanomateriais pelas plantas diante de diferentes formas de exposição (semente, solo ou foliar), utilizando técnicas avançadas de microscopia e de luz síncrotron.
Serão considerados estudos de pós-colheita em sistemas em que foram utilizadas nanotecnologias para produção de alimentos. Também serão avaliados os mecanismos de interação com organismos-alvo a partir do uso de metodologias analíticas, bem como o uso de nanosensores. Ainda, será realizada a avaliação dos mecanismos de interação de nanomateriais com biomoléculas, organismos e meios complexos (i.e solo), correlacionando com dados de propriedades biológicas e atividade.
Este eixo estará associado a outros (como 1, 2, 4 e 5).
Será avaliada a eficácia agronômica das nanoformulações e nanosensores desenvolvidos (eixos 1 e 2). Serão realizados ensaios de campo, semi-campo, casa de vegetação e laboratório nas áreas de nutrição, controle de pragas e doenças, bioestimulantes e monitoramento. Nesses ensaios, serão quantificados os ganhos agronômicos das nanotecnologias em diferentes áreas, bem como gerar novas alternativas que possam se tornar comercialmente viáveis nos próximos anos.
Os ganhos agronômicos serão quantificados a partir da avaliação de produtividade das culturas, associados a avaliações específicas para cada tipo de nanoformulação: ensaios de germinação e vigor de sementes (nanobioestimulantes), controle de plantas daninhas e seletividade sobre culturas (nanoherbicidas), controle de pragas, principalmente percevejos e lagartas (nanoinseticidas, semioquímicos nanoformulados e sensores de pragas) e controle de pragas e patógenos (nanocarreadores para entrega de RNA dupla fita). Também serão avaliados os efeitos dos nanomateriais sobre as plantas de interesse agrícola através de medidas fisiológicas, nutricionais, vigor das sementes e potencial produtivo.
Por fim, serão realizadas avaliações com foco na tecnologia de aplicação, bem como ensaios de laboratório visando avaliar a estabilidade e qualidade das nanoformulações em diferentes culturas, promovendo assim avanços na maturidade tecnológica das soluções e conexão com o eixo 7.
Serão investigados os riscos ao ambiente decorrentes do uso de nanomateriais, considerando o crescente interesse na sua utilização em larga escala. Serão utilizadas diversas estratégias que irão desde ensaios de toxicidade em modelos celulares até mesocosmos e efeitos sobre a cadeia trófica.
Os ensaios considerarão a avaliação da toxicidade em condições próximas da realidade de campo. Como modelos de estudos, serão considerados células humanas, organismos terrestres (minhocas & nematóides) e aquáticos (bivalves, peixes e girinos) através da análise integrada de múltiplos biomarcadores (genotóxicos, bioquímicos, fisiológicos, histológicos, comportamentais e moleculares).
Este eixo irá contribuir para estratégia de desenvolvimento safer-by-design (eixo 1) e servirá de base para o direcionamento de nanomateriais para estudos a serem realizados nos eixos 3, 4 e 6.
Em relação à saúde humana, ainda é necessária a formulação de políticas públicas, principalmente quanto à exposição do trabalhador aos nanomateriais.
As metodologias a serem desenvolvidas para a avaliação do risco destes produtos devem ser portanto validadas e divulgadas para o seu amplo uso. Este eixo trará subsídios para o processo regulatório (MAPA) através da avaliação dos possíveis riscos da adoção dessa tecnologia no país, inclusive para a saúde e segurança dos trabalhadores.
Assim, o eixo mapeará toda a parte regulatória sobre o uso de nanoformulações no Brasil, bem como buscar paralelos em legislações de países vizinhos, EUA, Europa e BRICS.
Este eixo estará em direta associação com os eixos 1, 2, 3, 4, e 5.
Mais do que desenvolver novos produtos e aumentar a compreensão dos fenômenos que se passam em escala nanométrica, esta proposta também se interessa pela inserção do conhecimento na sociedade na forma de produtos e criação de empresas de base tecnológica. Dessa forma, o eixo se dedica ao escalonamento de processos de produção de nanoestruturas (eixos 1 e 2), controle e gestão da qualidade desses sistemas, além de ensaios de eficácia em condições de campo (eixo 3 e 4).
Esse eixo irá atuar para elevar os níveis de maturidade tecnológica dos processos, identificando os desafios e propondo estratégias para superá-los.
O eixo irá ainda fortalecer a interação com empresas e a criação de spin-offs e startups, visando atingir produtos, processos e serviços escalonáveis e aptos a serem transferidos para empresas e sociedade por meio de acordos de licenciamento de propriedade intelectual e industrial.
Nanoinformática e abordagens computacionais para prever e modelar a bioatividade de nanomateriais são extremamente relevantes no desenvolvimento de novos materiais para agricultura sustentável.
Contudo, a maioria dos dados existentes estão atualmente difusos na literatura e disponíveis em bancos de dados não-estruturados.
Neste sentido, a criação de bases de conhecimento associadas ao registro de dados em plataformas digitais podem reduzir significativamente o custo da pesquisa, acelerando a inovação e o desenvolvimento de processos regulatórios, principalmente ao eliminar o alto volume de testes laboratoriais requeridos.
Um dos grandes diferenciais pretendidos é o avanço no conceito de FAIR data (Findable, Accessible, Interoperable, and Reusable) em nanotecnologia agroambiental. Esta estratégia tem por objetivo compor uma base de conhecimento dentro do INCT, que será capaz de conectar com outras iniciativas em andamento na Europa e EUA.
Este eixo estará conectado a todos os demais da proposta, sendo desenvolvido em colaboração com especialistas renomados do exterior.
