Las plantas están constantemente expuestas a una gran variedad de factores estresantes que limitan su productividad. En los últimos años se ha producido un potable incremento en los niveles de radiación ultravioleta (UV) que inciden directamente sobre la superficie terrestre, ello derivado del cambio climático y la degradación de la capa de ozono.

El aumento de la radiación UV ha emergido como un desafío crítico para el sector agrícola, ya que tiene efectos perjudiciales directos sobre las plantas, afectando su crecimiento, desarrollo y productividad. La radiación UV excesiva incrementa el estrés oxidativo en las células vegetales, lo que conlleva a un descenso de la actividad fotosintética y un retraso metabólico que provoca disminución del área foliar, el tamaño de la hoja se reduce, disminución de la biomasa que genera una disminución de hasta en un 20% el rendimiento del cultivo.

Efectos de la radiación solar sobre las plantas

En un intento por mitigar los efectos adversos de la radiación UV sobre la producción agrícola, durante años se han utilizado agentes formulados para actuar como barreras físicas que limitan el exceso de la luz solar que incide sobre el área foliar. Estos agentes filtran o dispersan la energía luminosa; sin embargo, no solo restringen la radiación UV dañina para la planta, sino también la luz que es fundamental para los procesos fotosintéticos…La empresa Bioteksa ha logrado un avance revolucionario en este ámbito, no sólo para minimizar los daños ocasionados por la radiación solar excesiva sino también optimizar los procesos fotosintéticos y maximizar el potencial productivo de los cultivos. A través del diseño molecular ha logrado sintetizar nanomateriales únicos, con la capacidad de captar, almacenar y liberar de forma controlada la radiación solar que incide sobre el área foliar del cultivo.Esta tecnología innovadora se basa en nanomateriales organometálicos, los cuales integran un polímero tridimensional denominado dendrímero, el cual está formado por estructuras supramoleculares de fulvaleno, rotaxano, catenano y nanoclúster de polioximolibdato.

Características estructurales del fulvaleno

El fulvaleno, presente en el núcleo central del dendrímero, actúa como cromóforo, absorbiendo la luz solar y excitando sus electrones. La energía absorbida se transfiere a los rotaxanos y catenanos presentes en cada capa de ramificación, los cuales actúan como "compartimentos" para almacenar la energía de forma controlada y estable.

Representación gráfica del dendrímero fulvaleno-rotaxano-catenano

Una característica distintiva del fulvaleno es su capacidad de experimentar un cambio estructural reversible conocido como isomerización cis-trans. Esta propiedad de cambio estructural es relevante en diversas aplicaciones, como en el diseño de dispositivos moleculares con conmutación fotoquímica. El fulvaleno es una molécula fotoreactiva, es decir, puede experimentar cambios en su estructura y propiedades bajo la influencia de la luz. La irradiación con luz ultravioleta o visible induce la isomerización cis-trans del fulvaleno, lo que le permite captar la energía y transferirlas a las ramificaciones de rotaxanos y catenanos.

Cambios conformacionales de las estructuras supramolecular

El proceso de captación, almacenamiento y liberación controlada de energía puede repetirse de manera reversible y sostenible, lo que permite al dendrímero actuar como un sistema fotoactivo altamente eficiente.Esta innovación nanotecnológica, aumenta la captación, el almacenamiento y la disponibilidad de rayos monocromática a 563 nm, lo que permite la optimización fotosintética y la reducción de los retrasos metabólicos en el sistema fotosintético. Esto ayuda a mantener el metabolismo de la planta y por lo tanto la estabilidad de la producción de alimentos independientemente de las condiciones ambientales adversas.Esta tecnología abre nuevas perspectivas en el campo de la nanotecnología aplicada a la agricultura y ofrece nuevas oportunidades para aumentar la productividad de los cultivos y enfrentar los desafíos actuales y futuros relacionados con el cambio climático y la degradación de la capa de ozono.