Chitosan based nanoformulation for sustainable agriculture with special reference to abiotic stress: a review
Resumo
A quitosana é uma macromolécula biológica natural e o segundo polissacarídeo mais abundante depois da celulose, derivado da desacetilação da quitina. Devido à sua biocompatibilidade, biodegradabilidade, não tóxico e amplo espectro de atividade antimicrobiana, tornou-se um importante campo de estudo de sistemas de administração de medicamentos. Com o avanço da nanotecnologia, as nanoformulações à base de quitosana têm buscado considerável atenção nas ciências agrícolas. A primeira parte desta revisão concentra-se na visão geral da quitosana e suas nanopartículas, seus diferentes modos de síntese e desafios, e mecanismo de liberação controlada de moléculas encapsuladas. A seção subsequente concentra-se na absorção e translocação de nanoformulações à base de quitosana, incluindo crescimento de plantas, nutrição e foco especial em estratégias de mitigação de estresse abiótico. Concluímos que a nanoformulação à base de quitosana apresenta grandes promessas no encapsulamento de moléculas bioativas para liberação controlada, reduzindo assim o risco ambiental e melhorando o crescimento e o rendimento das plantas e, subsequentemente, mitiga vários estresses bióticos e abióticos. As nanoformulações à base de quitosana têm bom comportamento de liberação controlada e longa estabilidade de compostos bioativos encapsulados dentro de nanopartículas de quitosana, e têm um futuro próspero para melhorar a produtividade agrícola na era das mudanças climáticas.
Abstract
Chitosan is a naturally occurring biological macromolecule and second most abundant polysaccharide next to cellulose, derived from deacetylation of chitin. Due to its biocompatibility, biodegradability, nontoxic and broad spectrum of antimicrobial activity, it has become an important field of drug delivery system study. With the advancement in nanotechnology, chitosan based nanoformulations have sought considerable attention in agricultural sciences. The first part of this review focuses on the overview of chitosan and its nanoparticles, its different mode of synthesis and challenges, and controlled release mechanism of encapsulated molecules. The subsequent section focuses on the uptake and translocation of chitosan based nanoformulation including plant growth, nutrition and special focus on abiotic stress mitigation strategies. We conclude that chitosan based nanoformulation holds great promises in encapsulating bioactive molecules for controlled release thus reduces environmental hazard, and improves plant growth, yield and subsequently mitigates various biotic and abiotic stresses. Chitosan based nanoformulations have good controlled release behaviour and long stability of bioactive compounds encapsulated inside chitosan nanoparticle, and have prosperous future for improving agricultural productivity in the era of climate change.
