O desenvolvimento de nanomateriais aplicados à agricultura tem avançado de forma significativa nas últimas décadas. Entre as maiores contribuições desse campo para as práticas de agricultura sustentável estão a diminuição das doses de princípios ativos e o ganho de performance por meio da liberação prolongada e localizada.
Na maioria dos casos, a criação desses nanoprodutos segue uma lógica “material-first”, na qual os nanocarreadores são projetados e, posteriormente, avaliados em plantas. Essa lógica de design de nanomateriais subestima a influência dos sistemas biológicos no desempenho dos nano herbicidas, o que leva a um processo de tentativa e erro com pouca previsibilidade de desempenho para os cientistas.
Com o objetivo de repensar a engenharia dos nanoherbicidas para processos mais otimizados e biologicamente compatíveis, os pesquisadores do INCT acabam de lançar o artigo “When the plant becomes the material: rethinking nanoherbicide design through plant-informed nanodesign”. Publicado na revista Nature Reviews Methods Primers (Fator de Impacto 56) em abril de 2026, o artigo apresenta uma proposta inovadora para o desenvolvimento de nanoherbicidas, que coloca as plantas no centro do processo de design.
Os autores são os pesquisadores da UNESP de Sorocaba, Estefânia Vangelie Ramos Campos, Ana Cristina Preisler, Brian Cintra Cardoso, Jhones Luiz de Oliveira e Leonardo Fernandes Fraceto, que também é coordenador no INCT NanoAgro.
Como as plantas influenciam o desempenho dos nanoherbicidas?
As plantas apresentam uma diversidade de características estruturais e metabólicas que influenciam diretamente sua interação com as nanopartículas dos herbicidas. Diferenças na anatomia foliar, como espessura da cutícula, distribuição de estômatos e organização vascular, podem afetar a entrada e o transporte de nanomateriais. Além disso, aspectos fisiológicos, como o pH intracelular e as atividades enzimáticas também desempenham papel relevante na transformação e no destino desses compostos dentro dos tecidos vegetais.
De acordo com os autores do artigo, esses fatores não são variáveis secundárias. Eles determinam o transporte, a transformação e o acesso das nanopartículas ao local de ação. Quando não são considerados, mesmo nanocarreadores projetados com precisão podem apresentar desempenho imprevisível ou não atingir seus alvos biológicos.
Plant-Informed Nanodesign (PIND): uma abordagem guiada pela biologia
Invertendo a lógica “material-first”, os autores do artigo propõem a utilização dos parâmetros fisiológicos das plantas como pré-requisitos para o design de nanomateriais. O conceito foi chamado de “plant-informed nanodesign” (PIND).
Em vez de otimizar materiais de forma isolada para depois testá-los em diferentes espécies, o PIND usa as restrições biológicas para orientar o tamanho das partículas, a química de superfície e os mecanismos de liberação. Dessa forma, espera-se avançar de uma lógica baseada predominantemente em triagem experimental para um modelo mais preditivo de desenvolvimento.
“Ao tratar a fisiologia vegetal como uma restrição de projeto, e não apenas como uma ferramenta de validação, o PIND busca redefinir a engenharia de nanoherbicidas como um processo orientado pela biologia, no qual as propriedades dos materiais emergem de paisagens estruturais e metabólicas específicas de cada espécie, em vez de serem simplesmente impostas a elas.”
A partir dessa abordagem, os pesquisadores esperam superar resistências metabólicas que impedem ou prejudicam o desempenho dos nanoherbicidas, além de reduzir o impacto ambiental no desenvolvimento desses produtos.
Um roteiro para a implementação do PIND
Para viabilizar essa abordagem, os autores salientam a importância da organização de etapas claras para o fluxo de desenvolvimento. O processo se inicia com a caracterização detalhada da planta, incluindo aspectos morfológicos e fisiológicos, como anatomia foliar, composição da cutícula, distribuição de estômatos, gradientes de pH, padrões de fotossíntese e capacidade de detoxificação.
Com base nesses dados, são projetados nanocarreadores ajustados às condições específicas da planta. Em seguida, são realizadas análises para acompanhar o comportamento desses materiais, incluindo sua interação com a superfície foliar, penetração, transporte interno e localização subcelular.
Outra etapa importante envolve a avaliação da liberação do ingrediente ativo, considerando a cinética de liberação e a disponibilidade do composto ao longo do tempo. Por fim, testes funcionais permitem relacionar essas variáveis ao desempenho do herbicida, contribuindo para o desenvolvimento de modelos que conectam design e eficácia.
Um movimento em direção à ciência preditiva
A implementação do PIND envolve alguns desafios técnicos e logísticos. Um deles é o mapeamento quantitativo de características da fisiologia vegetal, como arquitetura da cutícula, gradientes intracelulares e atividade metabólica. Além disso, são necessários avanços metodológicos para monitorar com precisão o comportamento das nanopartículas nos tecidos vegetais. Questões relacionadas à escalabilidade e à regulação também fazem parte do contexto de desenvolvimento dos nanosistemas, em geral.
Apesar disso, os autores são otimistas em relação às oportunidades que a abordagem baseada na biologia pode trazer.
“O PIND reorienta o campo em direção a uma ciência preditiva, na qual a eficácia herbicida pode ser antecipada a partir de princípios fundamentais, em vez de ser descoberta por tentativa e erro.”
A publicação dessa abordagem em uma revista relevante como a Nature Reviews Methods Primers, com um fator de impacto 56, evidencia um alinhamento das pesquisas do INCT com as demandas e tendências do design de nanomateriais e do desenvolvimento de soluções sustentáveis para a agricultura. Esperamos ver a difusão e o avanço dessa proposta no meio da ciência e da inovação e estamos à disposição para colaborar com outros cientistas, universidades e instituições que desejem implementar o PIND.
O paper completo pode ser acessado no site da revista. Leia aqui: When the plant becomes the material: rethinking nanoherbicide design through plant-informed nanodesign
Entre em contato para parcerias aqui.
