Food Plant Diversity in Agroecological Agriculture: multi-scale analysis

Abstract

A agrobiodiversidade nos estabelecimentos agrícolas desempenha um papel crucial por além de aumentar outros componentes da biodiversidade, melhorar a saúde do solo, sequestrar carbono e mitigar os riscos decorrentes de extremos climáticos, doenças e flutuações de mercado. Apesar da existência de aproximadamente 30.000 plantas comestíveis em todo o mundo, apenas uma pequena porcentagem é utilizada, sendo que mais da metade do consumo de energia alimentar global depende de apenas três cultivos?milho, arroz e trigo?deixando inúmeras espécies negligenciadas e subutilizada à margem. Entre elas estão as plantas alimentícias não convencionais (PANC), com alto potencial nutricional, mas frequentemente pouco reconhecidas devido à globalização e à erosão da diversidade cultural. Compreender as dinâmicas da agricultura diversificada é, portanto, essencial para promover o uso dessas espécies subutilizadas. Este estudo avaliou a diversidade de plantas alimentícias em sistemas agroecológicos na América Latina, investigando os fatores que a influenciam em escalas local e regional. A escala local concentrou-se em 24 estabelecimentos no estado de Santa Catarina, enquanto a escala regional abrangeu 240 estabelecimentos distribuídos em seis países latino-americanos. Notavelmente, 15 desses estabelecimentos regionais também faziam parte da escala local, totalizando 249 estabelecimentos agroecológicos. Nossos resultados revelam que, em média, menos de 3% das espécies de PANC presentes nos estabelecimentos eram comercializadas, enquanto 67% foram utilizadas para consumo nos estabelecimentos, entre as 24 estabelecimentos analisados intensivamente no Sul do Brasil. Essa subutilização ocorreu mesmo com 92% das espécies de PANC sendo reconhecidas como plantas alimentícias pelos agricultores. A diversidade de espécies de PANC comercializadas aumentou quando havia maior acesso a canais diretos de comercialização, mas foi limitada pela área produtiva e pelo isolamento dos estabelecimentos. De forma similar, entre 240 estabelecimentos em seis países, a riqueza de cultivos diminuiu à medida que a área produtiva dos estabelecimentos aumentou e conforme esses se tornaram mais remotos. No entanto, quando os estabelecimentos acessaram múltiplos canais de comercialização, a riqueza de cultivos quase dobrou em comparação com aquelas que utilizavam apenas um canal. A comercialização direta aumentou a diversidade de cultivos apenas quando os agricultores acessaram múltiplos canais de comercialização. Nossos resultados destacam a importância de políticas que apoiem uma gama mais ampla de canais de comercialização direta e local para plantas alimentícias não convencionais (plantas alimentícias de ?oportunidade?), para assim promover a conservação da agrobiodiversidade em sinergia com seus benefícios já conhecidos para a soberania alimentar e o desenvolvimento local.

Abstract: Recent advances in the development of nanomaterials have allowed their application in the controlled release of drugs for local treatment against cancer. However, despite the numerous systems reported in this area, the accumulation low rate of the nanomaterials in the biological systems remains a challenge. Polymeric nanoparticles (Nps) homogeneously distributed in polymer nanofibers (Nfs) formed by eletrospinning are an alternative to overcome these challenges. Thus, in this doctoral theses, a new nanomaterial was developed by dispersion of the Nps of carboxymethyl hexanoyl chitosan/dodecyl sulfate (CHQ-SDS) in PEO/chitosan Nfs (PEOCh-H3). The nanomaterial was applied in the controlled release of pyrazoline (H3TM04), which have activity against leukemia and melanoma cancer cells. The thesis was developed in 3 stages: i) A fundamental study, to understand the interaction process and nanoaggregates formation of the carboxymethyl hexanoyl chitosan / dodecyl sulfate. ii) Formation of CHQ-SDS Nps applied in the encapsulation and in vitro assays against leukemic cells. iii) The formation of the Nfs PEOCh-H3 by eletrospinning, and applied in vitro and ex vivo release of H3TM04 in melanoma cells and human skin. The formation of CHQ-SDS nanoaggregates occurs by hydrophobic assembly between the SDS and CHQ, where this is a thermodynamically favorable process. On the other hand, the presence of SDS decreases the hydrodynamic radius and surface charge of the nanoaggregates, increasing the colloidal stability in aqueous solution for up to 150 days. The CHQ-SDS Nps were formed at pH 7.4 and characterized by dynamic light scattering, electron transmission microscopy and zeta potential, showed a spherical morphology. The encapsulation efficiency of H3TM04 was 96% and the nanoparticles had 83,9 ± 1,2 nm of the hydrodynamic radius. The in vitro release results demonstrated that the active compound release process occurs by the Nps erosion, decreasing the inhibitory concentration (IC50) for leukemia cells (Jukat and K-562). Finally, the PEOCh-H3 nanofibers were formed and characterized by thermal and microscopic techniques. The Nps were evidenced within the Nfs by transmission electron microscopy. in vitro studies demonstrated that the release process of H3TM04 occurs by diffusion and erosion of the nanomaterial during 120 h. On the other hand, PEOCh-H3 increases the accumulation of the active compounds in the epidermis (ex vivo release test on human skin), as well as increases the cytotoxic effect of H3TM04 in melanoma cells (in vitro test). This double release barrier (Nfs/Nps) is a promising candidate for the controlled release of drugs to increases the accumulation rate of the active compound in the biological tissue.