Bastante, es el trabajo de Harper en el laboratorio lo que la une al suelo.
Un científico de la Universidad Estatal de Oregon en Corvallis, Harper está investigando tenazmente a lo diminuto, sustancias artificiales llamadas nanopartículas, con el objetivo de identificar cuáles serán una bendición y cuál una pesadilla para los agricultores, consumidores y medio ambiente. Nanopartículas, que son del tamaño de las moléculas, ya se utilizan en todo, desde protectores solares hasta dispositivos biomédicos. Su minúsculo tamaño los hace eficientes, pero también impredecible. Eso es lo que preocupa a Harper:las primeras nanofórmulas de pesticidas se están abriendo paso silenciosamente hacia los campos agrícolas, y quiere saber qué pasa después.
Ingeniero además de toxicólogo, Harper tiene una perspectiva única. Ella cree que la nanotecnología podría ayudar a revolucionar la agricultura al igual que la medicina. Pero ella ve el potencial y los riesgos de los nanoplaguicidas. "Creo que la gran mayoría de los nanoplaguicidas no serán tóxicos", o por lo menos, no es más tóxico para los organismos no objetivo que los pesticidas actuales, dice Harper. "Solo necesitamos una forma de identificar ese puñado que puede ser peligroso".
Al reducir el tamaño de las gotas de nanoplaguicidas individuales, Existe un amplio consenso, desde la industria hasta el mundo académico y la Agencia de Protección Ambiental, de que la cantidad total de toxinas rociadas en los campos agrícolas podría reducirse significativamente. Las gotas más pequeñas tienen una superficie total mayor, que ofrece un mayor contacto general con las plagas de los cultivos. Así como, estas diminutas partículas se pueden diseñar para que, por ejemplo, una capa física llamada cápsula puede resistir mejor la degradación en el medio ambiente, ofreciendo una protección más duradera que los pesticidas convencionales. Pero ese caparazón puede alterar lo que antes eran propiedades físicas predecibles, por ejemplo, qué tan soluble es el pesticida en agua.
Y Harper también es muy consciente de que las propiedades físicas únicas de la nanoescala cuestionan el destino ambiental de las partículas. Una vez que se rocían en los campos, ¿Se amontonarán en los cultivos o se deslizarán a través del suelo hacia los cuerpos de agua? Más preocupante, Harper se pregunta si serán absorbidos fácilmente por organismos que no son plagas (como las abejas o los peces). y cuánto tiempo persistirán en el medio ambiente, propiedades que podrían cambiar radicalmente con el tamaño. "Simplemente no lo sabemos, " ella dice.
“El potencial de los pesticidas nano-habilitados es increíble, pero todavía es un sueño en este momento, ”Dice Sonny Ramaswamy, director del Instituto Nacional de Alimentos y Agricultura del USDA. Y el sueño va más allá de los pesticidas. Describe planes para sensores de tamaño nanométrico que pueden detectar niveles bajos de nitrógeno y enviar un mensaje al teléfono celular de un agricultor o nanosensores en envases de plástico para alimentos que se encienden cuando entran en contacto con listeria o salmonela. “La preocupación es que podría haber consecuencias no deseadas asociadas con las nanopartículas; esa es la gran pregunta que están analizando las agencias federales, " él añade. "Personas como Stacey Harper están brindando ese gran servicio para asegurarse de que estamos abordando las posibles consecuencias no deseadas".
“El potencial de los pesticidas nano-habilitados es increíble, pero todavía es un sueño en este momento ".
Harper recuerda la primera vez que escuchó el término "nanotecnología". Fue hace una década durante una reunión en la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. En Las Vegas, donde trabajó como estudiante postdoctoral. Su equipo tenía la tarea de evaluar los riesgos para la salud de los nanomateriales. “La gran discusión fue '¿qué son y por qué nos preocupan? ’”, Recuerda.
Intrigado, Harper se zambulló con todo, centrándose inicialmente en aplicaciones biomédicas, como las nanopartículas de oro utilizadas para dirigir la administración de fármacos (uno de los primeros productos que adoptó la tecnología). Las empresas con conciencia ecológica pronto inundaron su laboratorio con productos, que iban desde protectores solares hasta medicamentos para el acné y compuestos que combaten el Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (MRSA, una bacteria carnívora) - para obtener información sobre la seguridad. Pronto se dio cuenta de que con esta nueva tecnología, se podría crear un número infinito de tipos de nanopartículas, y que los enfoques tradicionales de evaluación de riesgos, que probaría nanopartículas individuales, no iban a estar a la altura del desafío. “Realmente se trata de averiguar qué propiedades físicas o estructurales harían que una nanopartícula sea tóxica en comparación con otras, " ella dice.
Encontrar estas respuestas no ha sido nada fácil. Un problema es la falta de financiación. Durante los últimos 13 años, el gobierno de los Estados Unidos ha canalizado miles de millones a la Iniciativa Nacional de Nanotecnología (NNI), un programa coordinado de I + D que abarca 20 departamentos y agencias federales y tiene como objetivo impulsar la nanotecnología en todos los sectores. En 2008, el NNI dio un paso sin precedentes y también comenzó a financiar la investigación de salud y seguridad ambiental. “La necesidad de evaluar los riesgos de las nuevas tecnologías es una de las lecciones aprendidas de la reacción violenta de los transgénicos (modificación genética de los alimentos), ”Dice Harper. Hasta aquí, sin embargo, la pequeña fracción de este dinero disponible para las pruebas de riesgo se ha centrado principalmente en los trabajadores que pueden inhalar nanopartículas.
Los científicos se dieron cuenta de que necesitaban más rápido, formas más eficientes de evaluar los riesgos de las nanopartículas. Arpista por ejemplo, desarrolló una prueba para evaluar la toxicidad de los nanomateriales en el pez cebra, una versión acuática de una rata de laboratorio, uno que pueda informar los impactos a la salud humana y al medio ambiente. Ramaswamy lo llama "un sistema modelo realmente genial".
“De los cientos de compuestos nanotecnológicos que hemos probado, solo unos pocos están levantando banderas rojas, ”Dice Harper. "A menudo se reduce a si la química de la superficie de la partícula tiene una carga positiva general, " sentido, por ejemplo, que podrían sentirse atraídos por las membranas celulares cargadas negativamente si entraran en el cuerpo humano. Para realizar un seguimiento de las nanocaracterísticas problemáticas, ayudó a crear una base de datos internacional de las estructuras físicas y su toxicidad. El objetivo es determinar qué diseños de nanopartículas deben evitarse, luego comparta esa información con la industria.
Era el esposo de Harper y actual gerente de laboratorio, Bryan, quien centró su atención en el impacto ambiental de los nanoplaguicidas. Hace años que, trabajó en el Centro Nacional de Información sobre Pesticidas (NPIC), una línea directa financiada con fondos federales ubicada en el campus de OSU que maneja las preguntas del público sobre los riesgos para la salud de los pesticidas. Bryan fue tomado por sorpresa cuando comenzaron a llegar llamadas en busca de información sobre los riesgos ambientales de la nanoplata. el primer nanoplaguicida en llegar al mercado. Es un compuesto antibacteriano que se utiliza en una amplia gama de productos de consumo, desde ropa hasta suplementos dietéticos.
Naturalmente, le pidió a su esposa su opinión. No pudo encontrar nada sobre los riesgos en la literatura científica. “El destino medioambiental de los nanoplaguicidas es un gran calabozo, ”Dice Bryan. Para ayudar a llenar ese vacío Harper y sus colegas recibieron recientemente fondos para determinar cómo se moverían los nanoplaguicidas agrícolas de primera generación a través del suelo y el agua. y si podrían dañar inadvertidamente a peces o abejas.
Para probar estos escenarios, Harper creó “ecosistemas de tamaño nanométrico” para probar cómo estos compuestos se mueven a través de su entorno e interactúan con la fauna. En su laboratorio, por ejemplo, Los recipientes de plástico que contienen solo unos pocos gramos de tierra se colocan sobre recipientes del tamaño de un cuarto que contienen pez cebra embrionario. El equipo aplica pesticidas al suelo y luego registra el número de deformidades en los embriones de pez cebra. Colega de Harper en OSU, Louisa Hooven, Pronto comenzará un experimento para ver si los aerosoles aéreos de formulaciones de nano-pesticidas afectarán la forma en que las abejas transportan el polen a sus colmenas. El equipo espera publicar sus hallazgos antes de fin de año.
Pero probar no es tan fácil como parece. Dado que es probable que el ingrediente activo de cualquier pesticida sea una sustancia química ya aprobada, Las empresas de pesticidas no tienen que probar una versión de tamaño nanométrico. Harper se ha topado con suficientes muros que duda que las empresas de pesticidas compartan voluntariamente sus compuestos. o incluso si sus productos contienen nanopartículas.
Entonces comenzó a sacar pesticidas agrícolas del estante para ver si alguno ya contenía partículas de tamaño nanométrico, cuales, por definición, los convertiría en pesticidas nano-habilitados. "Stacey es tenaz, ”Dice el director de NPIC, David Stone, quien fue coautor de un artículo de 2010 con Harper que explica por qué el "registro de pesticidas como de costumbre" no funciona a nanoescala. "Tiene mucha potencia e ideas creativas, " él dice, y agregó que es una de las pocas investigadoras que probará productos que ya están en el mercado.
Un escaneo inicial reveló que el 90 por ciento de la docena de productos pesticidas que Harper y sus colegas han probado contienen partículas en el rango de nanoescala. Ahora tiene que determinar si las nanopartículas son un ingrediente activo, un estabilizador químico o simplemente un componente benigno que ha estado en los pesticidas todo el tiempo, Invisible hasta hace poco.
“El destino medioambiental de los nanoplaguicidas es un gran agujero negro ".
“Se están realizando muy pocas pruebas de transporte y destino ambiental de nanopartículas, "Dice Jennifer Sass, un científico senior centrado en la regulación de productos químicos tóxicos en el Consejo de Defensa de los Recursos Naturales. "Es una investigación cara, y donde las empresas pueden haber recopilado algunos datos de monitoreo ambiental, no tienen ningún interés en hacer pública esa información, " ella agrega.
Pero Harper sabe que no pasará mucho tiempo antes de que los fabricantes vayan más allá de simplemente reducir los pesticidas a nanofórmulas. Ella espera ver nanoplaguicidas multifuncionales, por ejemplo, productos equipados con biosensores capaces de detectar plagas antes de liberar el ingrediente activo, en los próximos 10 años. La velocidad con la que avanza la tecnología solo refuerza su determinación de responder rápidamente a estas preguntas.
Viajando por las colinas desde Alsea hasta el valle de Willamette cada mañana, ella y su esposo a veces reciben un recordatorio penetrante de que su investigación podría ayudar a encontrar formas sostenibles de reducir la necesidad de tantos aerosoles. “Podemos oler los fungicidas y pesticidas que se aplican a los campos, " ella dice. "Cuanto más tiempo pases disfrutando del hermoso país que hay por aquí, cuanto más quieres protegerlo ".
Esta historia fue producida por Food and Environment Reporting Network, un independiente, organización de noticias sin fines de lucro centrada en la comida, agricultura, y salud ambiental.
Corrección:este artículo identificó incorrectamente al MRSA como un virus carnívoro. Es una bacteria carnívora.
