Nanopartículas metálicas podrían transformar la protección de cultivos

Proteger las plantas de enfermedades y plagas es un negocio global masivo valorado en $83.3 mil millones en 2025, con un crecimiento anual compuesto del 5 %. Sin una protección de cultivos eficaz, las pérdidas por plagas y enfermedades ejercerían una presión adicional sobre el suministro de alimentos, los precios y la seguridad alimentaria mundial.

Y la presión para mantener altos rendimientos agrícolas sigue aumentando, ya que se espera que la población mundial se acerque a los 10 mil millones. Satisfacer esta creciente demanda requerirá un aumento significativo en la producción de alimentos, estimado en >50–60 % en las próximas décadas.

Sin embargo, la protección de cultivos sigue dependiendo en gran medida de productos químicos sintéticos, algunos de los cuales persisten en el medio ambiente, contaminan las corrientes de agua o dejan residuos en los alimentos. Por ello, los investigadores han estado buscando tecnologías alternativas.

“La productividad agrícola actual está limitada por varios factores, entre ellos el cambio climático, la degradación del suelo, la baja eficiencia en el uso de nutrientes y el aumento de los estreses bióticos y abióticos. Estos problemas se agravan por el uso generalizado de prácticas agrícolas tradicionales, como el uso excesivo de fertilizantes y pesticidas sintéticos, lo que conduce a la degradación del suelo, la contaminación del agua y la pérdida de biodiversidad”.

En lugar de buscar diferentes químicos, una nueva vía de investigación es explorar el potencial de los nanomateriales, cuyas características están dictadas no solo por su composición, sino por su estructura a nivel atómico.

A diferencia de los tratamientos químicos ordinarios, las nanopartículas pueden ofrecer una liberación dirigida, una liberación controlada y una mayor biodisponibilidad de los ingredientes activos.

“Los nanomateriales, particularmente las nanopartículas, poseen propiedades fisicoquímicas únicas, como una alta superficie específica, reactividad y potencial para la modificación funcional. Las nanopartículas basadas en metales ocupan un lugar especial entre las nanopartículas debido a su alta actividad biológica”.

Investigadores de la ITMO University (Rusia) y de la Durban University of Technology (Sudáfrica) han revisado el estado del arte de esta tecnología, así como su potencial futuro y sus limitaciones.

Publicaron sus hallazgos en el South African Journal of Botany¹, bajo el título “Nanopartículas basadas en metales para biotecnología: aplicaciones en la agricultura”.

Nanopartículas y protección de cultivos

Actividad antifúngica

Una amplia gama de nanopartículas metálicas ha demostrado un potencial significativo en la agricultura, incluyendo óxido de zinc (ZnO), plata (Ag), cobre (Cu), óxido de hierro (Fe₂O₃) y dióxido de titanio (TiO₂). Pueden producirse mediante síntesis «verde», utilizando extractos de plantas y microorganismos como una alternativa ecológica y rentable para la producción de nanopartículas metálicas.

Su efecto más potente es como tratamiento antifúngico, matando o dificultando el crecimiento de hongos patógenos. Actúan generando especies reactivas de oxígeno (ROS) y alterando las membranas celulares de los patógenos.

Fuente: South African Journal of Botany

Más específicamente, la plata es uno de los metales más potentes para esta aplicación, afectando una amplia gama de patógenos fúngicos y bacterianos (por la misma razón, los iones de plata ya se utilizan en hospitales para combatir infecciones).

Otro fungicida bien conocido es el cobre. Parece actuar tanto reforzando las paredes de las células vegetales como inhibiendo el crecimiento de los hongos.

Por último, también se sabe que las nanopartículas de titanio son efectivas contra patógenos fúngicos, mientras que las nanopartículas de carbonato de calcio y óxido de hierro tienen potencial, aunque han sido menos estudiadas.

Actividad antibacteriana

La misma nanopartícula puede actuar como tratamiento antibacteriano mediante una variedad de efectos: inmovilización, ruptura de la membrana celular bacteriana y generación de moléculas oxidativas (ROS).

Como ventaja adicional, los métodos de síntesis ecológicos permiten la producción de nanopartículas antibacterianas que son biocompatibles con el cuerpo mamífero y, por lo tanto, neutras para la salud humana.

Fuente: South African Journal of Botany

Aquí también, la plata, pero también el zinc y el cobre, son algunos de los metales más estudiados para formar estas nanopartículas. El tamaño de partícula por sí solo no determina la eficacia. En un estudio de nanopartículas de cobre, la formulación con las partículas más pequeñas mostró inesperadamente la menor actividad antibacteriana, lo que demuestra que la composición y las características superficiales también importan.

Fuente: South African Journal of Botany

Parece ser los metales más prometedores para esta aplicación, como por ejemplo, en un estudio las nanopartículas de óxido de hierro redujeron la severidad de la enfermedad en solo un 27 % frente a un 67 % para la plata.

Efectos sobre gusanos e insectos

Varios extractos de nanopartículas metálicas de plantas han demostrado tener un efecto en la lucha contra infestaciones de insectos, incluyendo hierro (hematita – Fe₂O₃), óxido de cobre y óxido de zinc. Las nanopartículas de plata producidas a partir de extractos vegetales o cultivos de bacterias conocidas por ser tóxicas para insectos también mostraron buenos resultados.

Para esta aplicación, el uso más interesante quizá no sea en los campos, sino para preservar cosechas en almacenes, ya que granos y harinas pueden infestarse con plagas. En este contexto, las nanopartículas de óxido de aluminio ya se utilizan en operaciones comerciales.

Fuente: South African Journal of Botany

Sin embargo, como las aplicaciones de almacenamiento de alimentos resultan en una mayor concentración de nanopartículas en el producto alimenticio final, los autores del estudio solicitan más análisis para garantizar la seguridad de estas nanopartículas en mamíferos y humanos.

Otro campo de estudio que requiere mayor investigación son los efectos tóxicos indeseables sobre insectos beneficiosos, como abejas e insectos depredadores que se alimentan de plagas.

En lo que respecta a los nematodos, pequeños gusanos responsables de muchas enfermedades de cultivos que infestan más de 3000 especies vegetales, las nanopartículas también pueden ayudar. Esto es especialmente útil ya que los nematodos suelen ser difíciles de tratar con químicos convencionales, y la actividad del nematodo de la raíz (Meloidogyne incognita) conduce a pérdidas significativas en los cultivos, que ascienden a 100 000 millones de dólares a nivel mundial.

«El uso de nanopartículas metálicas podría proporcionar una solución más rápida y asequible al problema de plagas que los costosos químicos y métodos genéticos.»

Las nanopartículas verdes de plata obtenidas con extracto de Aloe vera pueden lograr hasta un 60 % de supresión contra M. incognita, con un efecto aún mayor obtenido in vitro.

De manera similar, las nanopartículas de óxido de hierro, titanio y cobre suprimieron significativamente el desarrollo de M. incognita.

«Los experimentos en plantas de tomate revelaron que las nanopartículas «verdes» mostraron la mayor actividad contra M. incognita: las nanopartículas redujeron el número de huevos depositados en un 41 % y el número de galas (sitios de reproducción) en un 38 % a una concentración de 200 mg/L durante 45 días.»

Otros efectos de las nanopartículas en cultivos

Si bien los efectos de las nanopartículas metálicas sobre patógenos y plagas son la aplicación más importante de esta tecnología, otras actividades biológicas también pueden ser relevantes.

Por ejemplo, parece que bajas concentraciones de nanopartículas estimulan el crecimiento, mientras que altas concentraciones pueden tener efectos tóxicos e inhibir procesos fisiológicos, con un efecto estrictamente dependiente de la dosis.

Fuente: South African Journal of Botany

También promueve el crecimiento de raíces y brotes, así como la formación de carotenoides y clorofilas a y b.

Este es un efecto para el cual también se han estudiado las nanopartículas de oro. Por ejemplo, se usaron nanopartículas de oro para mejorar la germinación de la rara planta medicinal Gloriosa superba.

Se encontró que las nanopartículas de hierro y molibdeno incluso mejoran la absorción de nitrógeno por plantas de Solanum lycopersicum.

Otro campo interesante es el uso de nanopartículas para ayudar a remediar la contaminación del suelo y de plantas con metales pesados: se han usado nanopartículas de dióxido de titanio y selenio para limpiar plantas de trigo de contaminación por cadmio.

Por último, las nanopartículas pueden ayudar a las plantas a enfrentar el estrés ambiental. Pueden ayudar a las plantas a tolerar el exceso de sal, mejorando la fotosíntesis, o a sobrevivir a sequías.

Fuente: South African Journal of Botany

Límites y futuro de las nanopartículas en la agricultura

Los análisis in vitro y de laboratorio limitados han demostrado en gran medida el potencial de las nanopartículas metálicas para la agricultura, ya sea para la protección contra patógenos y plagas, o para estimular el crecimiento. La producción de estas nanopartículas a partir de extractos vegetales es especialmente prometedora, ofreciendo una posibilidad tanto de rutas de producción «verdes» como de mayor actividad biológica.

Sin embargo, antes de un despliegue a gran escala, aún es necesario lograr una mejor comprensión de los impactos en granjas reales. En particular, el impacto sobre organismos no objetivo que desempeñan papeles esenciales en los agroecosistemas, como abejas, otros polinizadores (mariposas, moscas, etc.) y lombrices de tierra, sigue sin estar claro. Especies inocuas de nematodos, hongos o bacterias también pueden resultar dañadas involuntariamente, lo que podría afectar la salud del suelo y el ciclo del carbono y del nitrógeno. La persistencia general de las nanopartículas en el suelo y el medio ambiente en general, así como las modificaciones químicas (agregación, sorción, disolución, reacciones redox, sulfidación) también podrían ser importantes.

Los marcos regulatorios para estos productos también están muy fragmentados e insuficientes.

Desde el punto de vista de la industria agroquímica, será necesario desarrollar formulaciones específicas por especie, no tóxicas, mediante estrategias «seguro por diseño» para lograr la comercialización a gran escala.

Sin embargo, los inversores deberían vigilar esta tecnología, ya que podría mejorar el perfil ecológico de los fabricantes de pesticidas mientras mantiene la eficiencia en la protección de cultivos necesaria para alimentar a un mundo cada vez más poblado.

Inversión en protección avanzada de cultivos

FMC Corporation

Entre las 5 mayores compañías agroquímicas (incluyendo Syngenta, Bayer, Corteva y BASF), FMC se distingue por ser el único especialista “pure‑play” en química de cultivos y biológicos, sin los ingresos secundarios de líneas de negocio integradas de semillas y rasgos genéticos.

En lugar de competir con ellas en segmentos de productos básicos de bajo margen, su modelo de negocio prioriza químicas propietarias y patentadas y experiencia especializada en formulaciones, con un enfoque para sus tratamientos innovadores en agricultura de precisión y biológicos (ARN, feromonas, etc.).

Esto sitúa a la compañía en una buena posición para integrar nuevas innovaciones en formulaciones y biológicos, como las nanopartículas analizadas en este estudio, aunque aún se encuentran en una fase muy experimental y no forman parte de los ingresos de FMC.

La joya competitiva de FMC es su cartera premium de insecticidas, siendo los herbicidas el siguiente mercado más grande. Las ventas en Norteamérica y América Latina constituyen la mayor parte de los ingresos de la empresa, seguidas por las ventas en la región EMEA.

Fuente: FMC

Su exposición a cultivos está diversificada, anclada en soja y frutas/vegetales (un 20 % cada uno) y equilibrada con arroz, maíz, caña de azúcar y cereales.

En 2026, la compañía experimentó una caída en ingresos y ganancias debido a la venta de su subsidiaria india, mientras el flujo de caja libre se mantuvo positivo. La empresa aspira a generar 1 000 millones de dólares en 2026 para reducir la deuda.

Pero FMC también registró un crecimiento superior al 50 % en ventas de nuevos ingredientes activos, lo que ilustra el éxito de su estrategia centrada en la innovación, con un aumento de ventas directas a agricultores en mercados clave como Brasil.

Fuente: FMC

En conjunto, FMC es una empresa más pequeña y cíclicamente estacional que las demás grandes compañías agroquímicas, pero también mucho más enfocada y centrada en la innovación y soluciones específicas para cultivos específicos.

Esto ayuda a proporcionar altos márgenes, sostener la innovación y permite que la acción de la compañía ofrezca a los inversores exposición al mercado de protección avanzada de cultivos.

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Estudio referenciado

^{1. Roman Olegovich Shaikenov et al., Nanopartículas basadas en metales para biotecnología: aplicaciones en la agricultura. South African Journal of Botany. noviembre de 2026. Páginas: 124-139. Volumen 198. 10.1016/j.sajb.2026.09.013}