Portugal – Un equipo de investigadores publicó una revisión científica sobre las aplicaciones de la nanotecnología en la industria acuícola, y de los desafíos y potenciales impactos negativos.
Investigadores del Polytechnic of Leiria (MARE-IPLeiria), de la Universidad de Cádiz, del Instituto de Ciencias Marinas de Andalucía, del Rochester Institute of Technology, y del Tecnológico de Monterrey publicaron una revisión sobre la situación actual de la nanotecnología en el campo de la acuicultura y la pesca, enfatizando los aplicaciones actuales y las perspectivas, además de aspectos éticos y de gobernanza.
La nanotecnología
La Iniciativa Nacional de Nanotecnología de los Estados Unidos (NNI) define la nanotecnología como “el conocimiento y control de la materia a nanoescala, en dimensiones entre aproximadamente 1 y 100 nm, donde los fenómenos únicos permiten aplicaciones novedosas”.
La nanotecnología tiene un enorme potencial para promover la innovación en los sistemas acuícolas para reducir los costos, incrementar la eficiencia y reducir el impacto en el ambiente.
En la actualidad, la nanotecnología es una industria multimillonaria y de rápido crecimiento, ejemplificado por más de miles de productos que contienen nanomateriales que se encuentran en el mercado.
Se proyecta que el mercado mundial de la nanotecnología aplicada al sector alimentario se incrementará a una tasa anual de más de 24% durante el período 2019-2023, alcanzando un valor de US$112.46 mil millones.
Aplicaciones de la nanotecnología en la acuacultura
La nanotecnología tiene un amplio rango de aplicaciones en la acuicultura y puede ayudar a transformar la industria acuícola.
Entre las aplicaciones actuales de la nanotecnología en la acuacultura tenemos la detección y control de patógenos, el tratamiento de agua, la esterilización de estanques, el suministro eficiente de nutrientes y medicamentos.
Los investigadores reportan que existen numerosas posibilidades para las futuras aplicaciones de la nanotecnología.
Las principales propiedades que proveen ventajas a los nanomateriales incluyen su alta absorción y biodisponibilidad, la mejor dispersión y solubilidad, mejor estabilidad contra la degradación ambiental durante el procesamiento del alimento, además de una cinética de liberación controlada.
Suministro de medicamentos para gestionar la salud
Los brotes de enfermedades son uno de los principales obstáculos para la sostenibilidad y el desarrollo de la acuicultura.
Comparado a otras tecnologías, el suministro de moléculas mediante aplicaciones de nanotecnología puede ser más efectivo en prevenir/tratar las enfermedades, a través del suministro preciso y controlado de medicamentos y vacunas, disminuyendo los riesgos asociados a factores de salud y ambiental, y en la reducción del uso de químicos.
Los autores de la revisión citan el caso de los alginatos para producir nanopartículas eficientemente, y reportan que estos compuestos pueden incrementar las respuestas inmunes en los meros, carpas asiáticas, rodaballo, y trucha arcoíris.
Asimismo, reportan el uso de nanovacunas de ADN en la industria acuícola para inducir respuestas inmunes en los peces. Además indican que las nanopartículas de hierro aceleran el desarrollo de los peces.
Nanosensores para la detección de patógenos
Los sistemas de nanobiosensores vienen siendo desarrollados para permitir la detección de concentraciones muy bajas no solo de parásitos, bacterias y virus, sino también para elementos contaminantes en el agua.
Esto es particularmente importante en brotes en sistemas de acuicultura comercial, debido a que puede tomar mucho tiempo antes de que el agente etiológico cause un impacto para que su presencia sea identificada, retrasando el tratamiento para controlar el patógeno.
Desinfección microbiana
Muchos metales de nanopartículas vienen siendo usados para prevenir y tratar enfermedades, como la plata, titanio, cobre, entre otros.
Los metales de las nanopartículas tienen diferentes modos de acción contra las bacterias, de los cuales, uno de los efectos más fuertes es contra la membrana celular y la pared celular. También pueden interrumpir el transporte de iones mediante la asociación con los iones y canales de iones.
Tratamiento de contaminantes en el agua
La nanotecnología también viene siendo usada para el tratamiento del agua contaminada, que es uno de los principales problemas en la acuicultura.
El tratamiento del agua, vinculada a la fotocatálisis y las eficiencias de absorción de los nanomateriales, produce enfoques efectivos y baratos para la purificación del agua.
Las nanopartículas pueden degradar los antibióticos mediante la producción de especies reactivas al oxígeno.
Suministro de suplementos y nutracéuticos en las dietas
Uno de los principales conceptos detrás de la idea de que las nanopartículas pueden mejorar el desarrollo de los peces se basan en su capacidad para incrementar la cantidad de nutrientes absorbidos a través del tracto digestivo.
Los micronutrientes, en la forma de nanopartículas, incorporados en los alimentos acuícolas, pueden penetrar en las células de forma más eficiente, y por consiguiente, incrementar la tasa de absorción.
Los investigadores reportan mejoras significativas cuando se agrega nanopartículas de selenio en los alimentos, con la finalidad de incrementar el sistema de defensa antioxidante y el crecimiento.
En trucha arcoíris, la dieta suplementada con Lactobacillus casei y nanopartículas de hierro, como un probiótico, notablemente incremento los parámetros de crecimiento, mientras que la dieta con nanopartículas de óxido de manganeso, mejora el sistema de defensa antioxidante y el crecimiento del camarón gigante de agua dulce (Macrobrachium rosenbergii).
Para mejorar la estabilidad y biodisponibilidad de los ingredientes alimenticios, las nanopartículas pueden ser usadas para modificar los atributos físicos de los alimentos para los peces. De esta forma, pequeñas inclusiones de nanomateriales pueden incrementar dramáticamente las propiedades físicas de los pellets.
Procesamiento de pescados y mariscos
La nanotecnología puede ser usada en la producción de especies acuícolas, además de la comercialización de pescados y mariscos, particularmente debido al requerimiento de la extensión de la vida útil de los productos.
Los esfuerzos de investigación en el envasado de alimentos viene siendo intensificado mediante el uso de nanomateriales para proveer nuevas propiedades, incluida la reducción del oxígeno, la reducción de la actividad enzimática y la degradación del producto.
La nanotecnología también incluye mejoras en las técnicas de empaque, e incrementa la calidad en términos de sabor, textura, olor, apariencia, además de mejorar la absorción de nutrientes del pescado.
Los investigadores también reportan que la nanotecnología también es aplicada para la mejora de la biodisponibilidad, encapsulación y monitoreo de la liberación de antimicrobianos microencapsulados en el empaque, reduciendo el proceso de descomposición, mejorando la estabilidad y la vida en anaquel.
Otra aplicación de las nanopartículas incluyen sus propiedades bacteriostática para crear superficies recientes a los microbios. Por ejemplo, las nanopartículas de plata vienen siendo usados para la reducción de patógenos y la extensión de la vida en anaquel de los productos cárnicos.
Evaluación del riesgo de la nanotecnología y la gobernanza
En la actualidad, el potencial tóxico de las nanopartículas en los sistemas biológicos se ha vuelto una preocupación pública.
Los nanomateriales pueden constituir una nueva fuente de contaminantes para el ambiente, y la investigación se ha focalizado en el potencial impacto negativo que ellos pueden producir.
Muchos estudios vienen reportando los efectos tóxicos de los nanomateriales para los organismos acuáticos.
Conclusiones
Varias aplicaciones de nanotecnología vienen siendo implementadas para mejorar la industria acuícola, las cuales pueden jugar un rol importante en el desarrollo y sostenibilidad de la industria en el futuro.
El desarrollo sostenible de nanotecnología en las industrias pesqueras y acuícolas requerirán una evaluación detallada de sus potenciales impactos negativos; por consiguiente, los investigadores recomiendan un análisis cuidadoso del ciclo de vida y la vida útil de nuevos nanomateriales, combinados con una evaluación de los riesgos potencial para la salud y el ambiente.
Referencia (acceso libre):
Carlos Fajardo, Gonzalo Martinez-Rodriguez, Julian Blasco, Juan Miguel Mancera, Bolaji Thomas, Marcos De Donato. 2022. Nanotechnology in aquaculture: Applications, perspectives and regulatory challenges, Aquaculture and Fisheries, Volume 7, Issue 2, 2022, Pages 185-200, ISSN 2468-550X, https://doi.org/10.1016/j.aaf.2021.12.006.
