Nueva herramienta de investigadores para ayudar a desarrollar pesticidas más seguros

Para los pesticidas, la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. utiliza una variedad de técnicas para llenar los vacíos de datos con el fin de evaluar el peligro, la exposición y el riesgo químico. No obstante, la preocupación pública por la amenaza potencial que representan estos productos químicos ha aumentado en los últimos años, junto con la comprensión de que los métodos tradicionales de experimentación con animales no son pragmáticos en términos de velocidad, economía o ética. Ahora, investigadores de la Universidad George Washington han desarrollado un nuevo enfoque computacional para evaluar rápidamente la seguridad, el rendimiento y el tiempo que durarán en el medio ambiente de los pesticidas. Además, y lo que es más importante, el nuevo enfoque ayudará en el diseño de moléculas de próxima generación para desarrollar pesticidas más seguros.

«En muchos sentidos, nuestra herramienta imita el descubrimiento computacional de fármacos, en el que se examinan amplias bibliotecas de compuestos químicos para determinar su eficacia y luego se modifican para hacerlos aún más potentes contra objetivos terapéuticos específicos», dijo Jakub Kostal, profesor asistente de química en GW y investigador principal del proyecto, dijo. «Del mismo modo, usamos nuestro enfoque basado en sistemas para modificar los pesticidas y hacerlos menos tóxicos y más degradables, mientras que, al mismo tiempo, nos aseguramos de que conserven un buen desempeño. Es una herramienta poderosa tanto para la industria como para las agencias reguladoras que pueden ayudar a diseñar análogos nuevos y más seguros de los agroquímicos comerciales existentes, y así proteger la vida humana, el medio ambiente y los resultados de la industria».

Usando su modelo, el equipo analizó 700 pesticidas del registro de pesticidas de la EPA. El modelo consideró la probable persistencia o degradación de un pesticida en el medio ambiente a lo largo del tiempo, su seguridad y qué tan bien se desempeñó para eliminar, repeler o controlar el problema objetivo.

Descubrieron que solo el 52, o el 7%, de los compuestos químicos analizados cumplían con los criterios de una sustancia química segura. Según los investigadores, si bien los resultados del análisis sugieren que la mayoría de los pesticidas probablemente no sean seguros, muchos podrían volverse más seguros modificando su estructura molecular de manera que reduzcan su toxicidad sin sacrificar el rendimiento.

«Nuestro análisis revela que definitivamente hay margen de mejora cuando se trata de desarrollar pesticidas más seguros», dijo Jessica Lewer, estudiante de posgrado en GW y autora principal del artículo. «Además, el enfoque computacional que hemos desarrollado para evaluar y diseñar mejor los pesticidas seguros puede usarse como modelo y aplicarse a otras industrias que dependen de productos químicos comerciales, por ejemplo, cosméticos y productos de limpieza».

En el futuro, el equipo espera aumentar su modelo con el diseño de pesticidas a partir de componentes químicos renovables de base biológica para avanzar en los objetivos de sostenibilidad en el diseño químico.

El estudio, «Marco de diseño de estructura a proceso para desarrollar pesticidas más seguros», se publicó en la revista Science Advances el 30 de marzo de 2022.