Beneficios de la Nanotecnología en la Acuacultura

Blog original en inglés y traducido por Gustavo A. Dominguez

Imagínese comiendo un jugoso filete de pescado o un delicioso ceviche de camarón. Tal vez es posible que se sorprenda saber que hay una gran variedad de tecnologías que se utilizan para cultivar los peces o los camarones que pensó en pedir para cenar.

Estos camarones tienen más valor agregado de lo que parece. Fuente de la imagen

En el pasado, los peces o camarones que nos gusta comer solían ser capturados en el mar o en los ríos. En estos días, los productores de mariscos son cada vez más responsables en su actividad conocida como la acuacultura. De acuerdo con la Organización para la Agricultura y la Alimentación (por sus siglas en ingles FAO), la producción de los productos pesqueros procedentes de las instalaciones de acuacultura ya han superado a la pesca de captura tradicionales [1]. Aunque la industria de la acuacultura se considera relativamente nueva en comparación con otras actividades como la avicultura o la ganadería, ésta se ha venido transformando constantemente especialmente cuando se ha enfrentado a amenazas tan reales, como brotes de enfermedades causadas por virus o bacterias, y a desastres naturales como tifones. Los productores en la industria de la acuacultura se destacan por adoptar rápidamente tecnologías de última generación para superar las situaciones más difíciles.

Ejemplo de una granja camaronera. Fuente de la imagen

La nanotecnología es una de estas áreas que muchos expertos en acuacultura están recurriendo [2]. Hay tres áreas principales en las que creo que la acuacultura se beneficiaria usando el máximo beneficio de la nanotecnología:  alimentación, control de enfermedades, y finalmente control del “biofouling”.

La nanotecnología en la alimentación

Tradicionalmente, la alimentación del cultivo de peces se ha basado en el suministro de comida artificial en la forma “pellets”, una forma similar a la que usamos para alimentar animales domésticos. Este pellet está formulado principalmente en los requisitos nutricionales que necesita un pez tales como lípidos, proteínas, hidratos de carbono, minerales y vitaminas. Una novedosa idea es que las nanopartículas incluidas en los alimentos acuícolas podrían mejorar el aumento en la proporción de nutrientes minerales que pasan directamente a través del tejido intestinal en el pez en lugar de pasar a través del sistema digestivo del pez sin ser usado [2]. Los minerales en tamaño nanométrico pueden pasar a través de las células más fácilmente que sus contrapartes más grandes, esto podría acelerar su proceso de asimilación en los peces. Por ejemplo, expertos en el cultivo de esturiones y carpas han encontrado que la incorporación de nanopartículas de hierro en la dieta aumenta el crecimiento de esturión y la carpa en un 30 y 24 por ciento, respectivamente [3]. La adición de otros nutrientes minerales en la dieta de los peces a escala nanométrica también podría tener un enorme impacto no sólo en el crecimiento, sino también en la salud general de los peces. Además, si se utiliza de manera responsable, esta tecnología podría reducir el impacto ambiental durante proceso de alimentación de los peces.

Si se aumenta la cantidad de comida que es asimilada por los peces, se disminuiría la cantidad de comida no utilizada que normalmente se descarga desde las instalaciones de acuacultura hacia el medio ambiente.

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Una piscina camaronera en Indonesia. El impacto ecológico negativo que resulta del manejo irresponsable en la acuacultura puede ser devastador. El uso de la nanotecnología puede ayudar potencialmente a reducir las descargas de aguas servidas que van al medio ambiente. Fuente de la imagen

Nanotecnología en el Control de Enfermedades

Otro aspecto crítico de la acuicultura es la aparición de enfermedades que periódicamente surgen en las instalaciones acuícolas. Estas pueden ser nuevas enfermedades o enfermedades tradicionales que sin el debido control pueden causar enormes pérdidas para cualquier productor. Afortunadamente para algunas especies de peces utilizadas en la acuicultura, la vacunación puede proporcionar protección contra agentes virales presentes en el agua. Por ejemplo las mezclas de aceite/agua llamados emulsiones han sido utilizados como portadores de vacunas, pero este método en ciertas ocasiones ha causado muchos efectos secundarios negativos que positivos en los animales que han sido vacunados.

Para ayudar a la acuacultura, la nueva estrategia para hacer frente a los efectos no deseados de la emulsión es la nanoencapsulación. En este proceso, una otra biomolécula queda atrapada dentro de otra sustancia que sirve como una capa protectora a tamaño nanometrico. La gran ventaja de esto es que los complejos nanoencapsulados son muy resistentes. Estas estructuras son capaces de soportar las altas temperaturas y también los cambios en la acidez del agua donde se cultivan los peces. Actualmente, un compuesto biológico llamado quitosano que es capaz de adherirse alrededor de las vacunas ya viene siendo usado en nanoencapsulación como portador común para la administración de ciertos tratamientos. Recientemente, los investigadores han tenido un éxito moderado en el desarrollo de vacunas para la protección de la carpa asiática usando complejos nanoencapsulados contra la bacteria Listonella anguillarum [4] y también el síndrome de la mancha blanca (WSSV), un virus que ataca a los camarones [5]. Esta técnica es capaz de proporcionar a la vacuna una barrera adicional de protección para evitar ser inactivada por la maquinaria metabólica de las especies cultivadas.

Nanotecnología como control del “biofouling”

Finalmente, los gerentes acuícolas ponen mucho esfuerzo y dinero en el control de la adhesión de organismos que viven en las superficies submarinas. Esto se conoce como “biofouling”. El control de este proceso ha sido muy controversial debido a la utilización de sustancias tóxicas. Para deshacerse de los organismos adheridos a las estructuras sólidas, tales como tuberías, cascos de buques, y superficies del sistema de filtrado, una práctica muy común era emplear el plaguicida tributilestaño (por sus siglas en ingles TBT). Esta sustancia química se aplicó regularmente en mezclas de pintura para cubrir diversas superficies. Su uso era tan omnipresente que empezó a causar daño a las especies acuáticas que no causan el biofouling. Como resultado de este efecto secundario, el uso de esta sustancia química como agente antiincrustante fue prohibida por la Organización Marítima Internacional (por sus siglas en ingles IMO).

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Así es como se ve el biofouling. Fuente de la imagen

Hoy en día las nanopartículas hechas de óxido de cobre, óxido de zinc, y óxido de silicio son considerados como buenos candidatos para las mezclas de pintura [3]. La idea principal es que las nanopartículas proporcionan una mayor superficie en comparación con materiales más grandes. Este aumento de la superficie proporciona una barrera más para los organismos que tratan de adherirse o crecer en superficies que han sido revestidas con pinturas especiales que contienen nanopartículas. Cuando las superficies se mantienen libres de organismos, se requiere menos energía para bombear agua o mover los barcos a través del océano. Esto puede contribuir a la disminución del consumo de combustibles fósiles y la disminución de las emisiones de dióxido de carbono lo que puede ayudar a aumentar la sustentabilidad global.

En general, la adopción de la nanotecnología en diferentes procedimientos de acuicultura parece ser inevitable y seguramente traerá más avances a esta actividad en el futuro. Dado que la nanotecnología puede ayudar a la producción de la acuicultura mediante el mejoramiento de la formulación de la alimentación, el control de enfermedades y el control de la contaminación biológica, y posiblemente muchos otros procesos. Piense que tal vez su próximo filete de pescado o cóctel de camarones ya hayan sido producidos con los beneficios de la nanotecnología.


Para leer el blog original en ingles, presione aquí.

REFERENCIAS

  1. FAO. FAO Yearbook. Fishery and Aquaculture Statistics 2010. Rome: FAO; 2012. http://www.fao.org/docrep/016/aq187t/aq187t00.htm
  1. Handy RD. FSBI Briefing Paper: Nanotechnology in Fisheries and Aquaculture. Fisheries Society of the British Isles 2012. http://www.fsbi.org.uk/assets/brief-nanotechnology-fisheriesaquaculture.pdf
  1. Rather MA, Sharma R, Aklakur M, Akhtar MS, Ciji A, Ahmad S, Khan M. Nanotechnology: An emerging avenue for aquaculture and fisheries. In: World Aquaculture; 2011: 9-11.
  1. Rajeshkumar S, Ahmed VPI, Parameswaran V, Sudhakaran R, Babu VS, Hameed ASS. Potential use of chitosan nanoparticles for oral delivery of DNA vaccine in Asian sea bass (Lates calcarifer) to protect from vibrio (Listonella) anguillarum. Fish and Shellfish Immunology 2008; 25:47-56. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18479939
  1. Rajeshkumar S, Venkatesan C, Sarathi M, Sarathbabu V, J. Thomas, Basha KA, Hameed ASS. Oral delivery of DNA construct using chitosan nanoparticles to protect the shrimp from white spot syndrome virus (WSSV). Fish and Shellfish Immunology 2009; 26:429-237. http://dx.doi.org/10.1016/j.fsi.2009.01.003

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