Evaluación de la toxicidad de los aerogeles a base de óxido de grafeno para uso agronómico.

Abstract

Los aerogeles a base de óxido de grafeno -gelatina (GO-G) son un tema de gran interés debido a sus diversas aplicaciones en distintas actividades productivas como la agricultura, dado su capacidad para absorber y retener agua, lo que podría contribuir a mitigar el estrés hídrico en las plantas. En este estudio, se evaluó la potencial toxicidad de los aerogeles a base de GO-G en el crecimiento de las plantas de tomate, al emplearse como materiales que retienen agua. La metodología consistió en comparar la capacidad de absorción del aerogel desarrollado con la turba. También, se analizó la tasa de absorción de agua de 25 semillas, al adicionar aerogel al 0,1% y 0,2% p/p en agua, comparándolas con semillas en contacto con agua y otras con turba en agua. Además, se analizó la curva de humedad de los suelos, específicamente tierra de hoja y arena, mezclados con aerogel al 0,1% y 0,2% p/p, junto con suelos sin aditivos y otros con turba. Las pruebas de germinación de semillas y el crecimiento de plántulas fueron fundamentales para la detección de la toxicidad del aerogel. Los resultados demostraron que los aerogeles absorben aproximadamente tres veces más agua que la turba, y mantuvieron un mayor porcentaje de humedad a lo largo de las curvas de humedad en los diferentes tipos de suelos. Se observaron efectos positivos en el hinchamiento y en la tasa de germinación con la presencia de aerogel en comparación con el grupo de control, sin mostrar efectos fitotóxicos visibles. En cuanto a la morfología de las plantas, se observaron efectos significativos en el crecimiento y desarrollo de las raíces, tallos y hojas de las plantas de tomate. En maceteros con un 0,2% p/p de aerogel, cuatro plantas presentaron apoptosis, con un porcentaje de 1,1% y 2,8% en las plantas cultivadas en tierra de hoja, y de 0,5% y 1,7% en las cultivadas en arena. Como parte de los experimentos finales, se determinó el peso seco de las muestras de plantas, observando que las muestras con mayor peso se desarrollaron con un 0,1% p/p de aerogel. Además, las imágenes de microscopía electrónica de barrido (SEM) de las raíces en distintas concentraciones no mostraron restos de óxido de grafeno en su superficie. Por lo anterior, este estudio resalta el potencial de los aerogeles GO-G en la agricultura, ya que actúan como eficientes retenedores de agua, contribuyendo positivamente al crecimiento de las plantas de tomate. Los hallazgos obtenidos ofrecen perspectivas valiosas para la aplicación práctica de los aerogeles en la agricultura y su potencial uso en el mejoramiento del crecimiento de los cultivos.

Graphene oxide-based aerogels (GO-G) are a topic of great interest due to their diverse applications in various productive activities, such as agriculture, given their ability to absorb and retain water, which could help mitigate water stress in plants. In this study, the potential toxicity of GO-G aerogels on tomato plant growth was evaluated when used as water-retaining materials. The methodology involved comparing the water absorption capacity of the developed aerogel with peat. Additionally, the water absorption rate of 25 seeds was analyzed by adding aerogel at 0.1% and 0.2% w/w in water, comparing them with seeds in contact with water and others with peat in water. Furthermore, the soil moisture curve was analyzed for different soil types, specifically leaf soil and sand mixed with aerogel at 0.1% and 0.2% w/w, along with soils without additives and others with peat. Seed germination tests and seedling growth were crucial for detecting aerogel toxicity. The results demonstrated that aerogels absorb approximately three times more water than peat and maintained a higher moisture percentage along the moisture curves in different soil types. Positive effects were observed in swelling and germination rate with the presence of aerogel compared to the control group, without showing visible phytotoxic effects. Regarding plant morphology, significant effects were observed in the growth and development of roots, stems, and leaves of tomato plants. In pots with 0.2% w/w aerogel, four plants exhibited apoptosis, with a percentage of 1.1% and 2.8% in plants cultivated in leaf soil, and 0.5% and 1.7% in those cultivated in sand. As part of the final experiments, the dry weight of plant samples was determined, and it was observed that samples with greater weight developed with 0.1% w/w aerogel. Furthermore, scanning electron microscopy (SEM) images of roots at different concentrations showed no traces of graphene oxide on their surface. Therefore, this study highlights the potential of GO-G aerogels in agriculture, as they act as efficient water retainers, positively contributing to the growth of tomato plants. The findings obtained offer valuable insights for the practical application of aerogels in agriculture and their potential use in enhancing crop growth.