Escuche de nuestros expertos: Formulación de productos biológicos

Hay un cambio en la agricultura hacia alternativas sostenibles a los productos químicos tradicionales. Los biológicos son una opción muy interesante en el mercado.

Los productos biológicos son productos con ingredientes activos de origen biológicos, a diferencia de los químicos. Pueden ser microorganismos (como hongos y bacterias) o moléculas grandes (como péptidos, proteínas y ARN). Estos activos se pueden formular en productos que incluyen biofertilizantes (para promover el crecimiento), bioestimulantes (mejorar la resiliencia de las plantas/aumentar el rendimiento) o biopesticidas (matar plagas).

Esta formulación es muy diferente de los activos químicos. Los productos químicos se crean en un laboratorio y se diseñan para ser estables. Los biológicos, más grandes y complejos, están adaptados de la naturaleza y son frágiles; pueden morir, dañarse o descomponerse por el calor, los rayos UV, la humedad o cualquier cantidad de microbios o enzimas naturales.

Los productos biológicos necesitarán muchos de los ingredientes de formulación habituales: agentes reológicos, dispersantes, emulsionantes, agentes protectores, etc. Pero se debe tener especial cuidado al seleccionar y formular estos ingredientes, tanto para proteger los activos biológicos del medio ambiente como para garantizar que los ingredientes en sí mismos no causen daño.

En nuestro informe, analizamos los desafíos de formulación para una variedad de productos biológicos. En este blog, vamos a echar un breve vistazo a algunos de ellos.

Mantener a salvo a los microbios

Los microbios se pueden aplicar a las semillas como perfeccionamientos, pero también se pueden formular en aerosoles y productos foliares.

El primer objetivo de formular dichos productos no es matar el microbio en la producción. Muchos ingredientes comunes pueden ser tóxicos para los productos biológicos, por lo que es necesario seleccionar y probar cuidadosamente los ingredientes correctos para la formulación.

Entonces, el objetivo es mantener el microbio inactivo. Si está inactivo, "dormirá" hasta que se necesite. Se despertará si tiene agua para crecer, y cuando comience a crecer agotará sus recursos y morirá a menos que ya esté en el suelo. Por lo tanto, es fundamental secarlo rápidamente y almacenarlo en un lugar seco hasta que se necesite.

Las formulaciones para el tratamiento de semillas generalmente involucran la integración de los ingredientes biológicos activos y de un recubrimiento líquido que se adherirá a la semilla. Estos brindan un grado de protección, aunque también se pueden usar recubrimientos más gruesos si se necesita más protección.

Algunos productos foliares deben retenerse en un dosel, lo que significa formular ingredientes que se adhieran al follaje y brinden protección UV, mientras que otros pueden administrarse a través del suelo. Los aerosoles no tienen la opción de una capa protectora gruesa para absorber microbios de manera segura, pero muchos pueden formularse en polvos solubles y sellarse al vacío, creando un ambiente seguro y seco hasta que estén listos para disolverse.

La formulación adecuada será diferente para cada microbio, dependiendo de los parámetros del microbio, la semilla a la que se aplica, el método de aplicación y lo que se necesita proteger.

Entrega de ARNi en el campo

Las moléculas grandes son más nuevas y complicadas. La gran innovación disruptiva en moléculas biológicas grandes es el ARN de interferencia (ARNi). Esto implica entregar ARN en células de plantas o insectos para explotar procesos naturales con el fin de silenciar un gen, por ejemplo, un gen que exprese resistencia a herbicidas, o detener la producción de una proteína que una plaga necesita para sobrevivir. Tiene el potencial de ser altamente dirigido.

Al igual que muchos activos de moléculas grandes, los desafíos de ARNi son tres: (1) entregar la carga útil, (2) mantenerla segura y en su lugar (p. ej., en una hoja) entre la aplicación y la absorción o ingestión, y (3) mantenerla intacta en almacén.

No hay respuestas listas y aún se necesita investigación para descubrir cómo formularlas en productos comerciables. A medida que se desarrollen, hacerlos viables dependerá de formularlos en productos que puedan entregarse a entornos agrícolas; esta es un área de investigación activa en Croda.

Pruebas biológicas

Debido a la complejidad de los productos orgánicos, es imposible estar absolutamente seguro de los efectos de combinar muchos ingredientes. Por lo tanto, todo necesita ser probado.

Primero, cada componente de la formulación debe probarse por separado para evaluar la biocompatibilidad, es decir, cómo afecta el activo biológico y en qué concentración puede volverse tóxico.

Entonces necesitamos probar todo junto en la formulación. Algunos ingredientes son buenos por sí solos, pero crean efectos negativos en la supervivencia de los microbios cuando los mezclamos. Si probamos estrictamente todos los ingredientes por separado, podemos estar muy seguros de que la mezcla no causará ningún efecto adverso, pero esto no es al 100%, por lo que también debemos probar la formulación final.

Conclusión: acertar con la formulación biológica

Formular productos biológicos frágiles en un producto que permanecerá en un estante en condiciones no controladas durante meses y luego se introducirá en un ecosistema complejo del mundo real es una tarea desafiante.

Hacer esto con éxito en cada caso significa explorar la gama completa de opciones de formulación. Significa observar productos químicos con diferentes propiedades para explorar cuáles son los mejores; aprovechar la experiencia en la formulación para unir estas partes de una manera que proteja y mejore el biológico y no lo dañe, además de ser sostenible, escalable y rentable. Y eso simboliza pruebas rigurosas de la formulación para asegurarse de que hace lo que queremos.

En nuestro nuevo documento técnico, Formulación de productos biológicos, discutimos los problemas planteados en este blog con más detalle, proponemos soluciones y planteamos problemas que necesitan mayor discusión y investigación.

Cómo Croda puede ayudar 

Brindamos una sólida comprensión de la formulación de productos biológicos y químicos para su entrega en la agricultura. Tenemos una amplia biblioteca de productos químicos especiales que pueden ayudar a diseñar formulaciones y sistemas sostenibles, así como instalaciones de prueba avanzadas para productos biológicos.

Pero también estamos en un viaje hacia esta nueva área, y queremos escuchar a las empresas con productos biológicos que luchan por formular y a los formuladores que desarrollan soluciones, para que todos podamos unirnos para comprender mejor y resolver los desafíos de formulación. Póngase en contacto con Steven Adams para obtener más información.