Green Synthesis of Silver Nanoparticles Using Tagetes erecta Flower Extract: Structural Characterization and Dose-Dependent Antifungal Efficacy Against Fusarium oxysporum and Rhizoctonia solani of chickpea

Nos trópicos semiáridos, onde o grão-de-bico é uma fonte vital de proteína para milhões de pessoas, a cultura enfrenta um inimigo silencioso e persistente sob o solo. Dois patógenos fúngicos, um que causa um murchamento que drena a vida da planta das raíções para cima e outro que apodrece o próprio sistema radicular, podem devastar campos inteiros, eliminando colheitas das quais os agricultores dependem para seu sustento. Por décadas, a solução tem sido fungicidas químicos, compostos sintéticos poderosos que matam esses invasores, mas que trazem seus próprios custos pesados: podem deixar resíduos no ambiente, prejudicar organismos não visados e, eventualmente, perder seu poder à medida que os fungos desenvolvem resistência a eles. Isso impulsionou cientistas a procurar um tipo diferente de escudo, um que trabalhe com a natureza em vez de contra ela. O campo da síntese verde oferece um caminho promissor, usando a química natural encontrada nas plantas para construir partículas minúsculas e poderosas chamadas nanopartículas. Estas não são os grãos grandes de areia ou poeira que vemos a olho nu, mas estruturas tão pequenas que milhares poderiam caber na cabeça de um alfinete. Quando feitas de prata, essas partículas têm uma capacidade única de interromper as paredes celulares dos fungos, impedindo seu crescimento e reprodução. A questão que os pesquisadores têm feito é se uma flor simples e comum poderia ser usada para fabricar esses defensores microscópicos de forma eficaz o suficiente para proteger uma importante cultura alimentar.

Uma equipe de cientistas da Jawaharlal Nehru Krishi Vishwa Vidyalaya, na Índia, partiu para responder a isso recorrendo ao cravo-de-defunto, uma flor laranja brilhante conhecida localmente como Tagetes erecta. Eles não usaram maquinário complexo ou produtos químicos industriais agressivos para criar essas nanopartículas de prata. Em vez disso, pegaram flores frescas de cravo-de-defunto, picaram-nas e fervê-las em água para criar um extrato simples, semelhante a um chá. Este líquido, rico em compostos naturais como flavonoides e fenóis, foi então misturado com uma solução de nitrato de prata. Quase imediatamente, a mistura clara começou a mudar de cor, passando de transparente para um castanho profundo. Essa mudança visual foi o primeiro sinal de que o extrato da planta estava fazendo seu trabalho, atuando tanto como um agente redutor para transformar íons de prata em metal sólido quanto como um agente de revestimento para evitar que as novas partículas se aglomerassem. O resultado foi uma suspensão de nanopartículas de prata, minúsculas esferas de metal suspensas em água, prontas para serem testadas.

Para entender exatamente o que haviam criado, os pesquisadores examinaram as partículas sob microscópios poderosos e com difração de raios X, uma técnica que revela o arranjo interno dos átomos. Eles descobriram que as partículas eram de fato cristalinas, com uma estrutura típica de prata metálica, e mediram um tamanho médio de cerca de 19 nanômetros. Embora a maioria das partículas fosse esférica, elas não eram perfeitamente uniformes; algumas eram ligeiramente ovais e tendiam a se agrupar, envoltas em uma fina camada do material orgânico vegetal que ajudou a criá-las. Esse revestimento é crucial, pois estabiliza as partículas e provavelmente ajuda sua interação com as células fúngicas. A análise também revelou uma pequena quantidade de cloreto de prata misturada com a prata, uma ocorrência comum quando extratos vegetais contendo sais naturais são usados na síntese, mas que não prejudicou a eficácia das partículas.

Com as nanopartículas caracterizadas, a equipe passou para o teste real: poderiam elas deter os fungos que assolam os campos de grão-de-bico? Começaram com um experimento controlado de laboratório, colocando os fungos em placas de Petri contendo um gel nutritivo misturado com diferentes quantidades das nanopartículas de prata. Testaram concentrações de 50, 100 e 200 partes por milhão. Os resultados foram claros e consistentes: quanto mais nanopartículas adicionavam, menos os fungos cresciam. Na dose mais baixa, o crescimento do fungo causador do murchamento foi reduzido em cerca de 32 por cento, enquanto o fungo do apodrecimento radicular foi contido em quase 42 por cento. À medida que a concentração aumentava para 200 partes por milhão, a inibição tornava-se muito mais forte, detendo quase 70 por cento do fungo do murchamento e mais de 77 por cento do fungo do apodrecimento radicular. Para comparação, eles também testaram um fungicida comercial padrão chamado azoxistrobina, que é amplamente utilizado por agricultores. Embora o fungicida químico fosse ligeiramente mais eficaz nas doses mais altas, as nanopartículas de prata feitas de cravo-de-defunto tiveram um desempenho notável, alcançando resultados estatisticamente muito próximos ao padrão químico.

Os pesquisadores levaram então o experimento do laboratório para uma estufa, simulando as condições que um agricultor enfrentaria. Plantaram sementes de grão-de-bico em solo infectado com os dois fungos e trataram as sementes com a solução de nanopartículas de prata antes do plantio. Também incluíram um grupo de plantas saudáveis e um grupo tratado com o fungicida químico padrão. Após sessenta dias, mediram a saúde das plantas. As plantas infectadas e não tratadas sofreram doenças graves, com a maioria das plantas apresentando sinais de murchamento ou apodrecimento radicular. No entanto, as sementes tratadas com a solução de 200 partes por milhão de nanopartículas de prata mostraram uma melhora dramática. A severidade da doença do murchamento foi reduzida em quase 65 por cento, e o apodrecimento radicular foi reduzido em mais de 72 por cento. Essas reduções foram quase idênticas às alcançadas pelo fungicida químico em uma dose menor, provando que as nanopartículas de prata produzidas pelas plantas podiam proteger a cultura em um ambiente vivo, não apenas em uma placa de Petri.

Uma das descobertas mais interessantes foi que os dois fungos não reagiram exatamente da mesma forma. O fungo do apodrecimento radicular, Rhizoctonia solani, foi consistentemente mais sensível às nanopartículas de prata do que o fungo do murchamento, Fusarium oxysporum. Em todas as concentrações testadas, o fungo do apodrecimento radicular foi contido de forma mais eficaz. Isso sugere que a estrutura das paredes celulares fúngicas pode diferir de uma forma que torna um mais fácil de penetrar ou interromper do que o outro. Embora o fungicida químico tenha permanecido o tratamento mais eficaz no geral, as nanopartículas de prata ofereceram uma alternativa convincente que se aproximou de seu desempenho sem os mesmos riscos de resíduos ambientais ou o potencial para os fungos desenvolverem resistência. O estudo conclui que o uso de flores de cravo-de-defunto para sintetizar nanopartículas de prata é uma estratégia viável e sustentável para o manejo dessas doenças transmitidas pelo solo. Oferece uma maneira de aproveitar o poder da nanotecnologia usando materiais que são fáceis de cultivar e processar, fornecendo uma ferramenta potencial para os agricultores protegerem suas plantações de grão-de-bico, reduzindo simultaneamente sua dependência de produtos químicos sintéticos.