Controllo tramite nanotecnologia di A. flavus e F. proliferatum: inibizione della crescita fungina e della biosintesi di micotossine da parte di nanoparticelle di ossido di zinco

Perché i cereali più sicuri sono importanti

Il mais è uno degli alimenti di base più importanti al mondo, nutrendo persone e bestiame ovunque. Eppure questo cereale familiare può nascondere muffe tossiche che danneggiano il fegato, indeboliscono il sistema immunitario e persino favoriscono il cancro. I trattamenti chimici tradizionali per tenere sotto controllo questi funghi possono lasciare residui e sollevare problemi ambientali. Questo studio esplora un nuovo approccio dalla nanotecnologia: usare particelle minuscole di ossido di zinco per arrestare sia la crescita di funghi pericolosi sia la produzione delle loro tossine nei sistemi a base di mais.

Particelle piccole con un grande compito

I ricercatori si sono concentrati su due colpevoli noti che frequentemente contaminano il mais: Aspergillus flavus, che produce aflatossine, e Fusarium proliferatum, che genera fumonisina B1. Queste tossine sono tra i contaminanti alimentari più dannosi conosciuti. Invece dei fungicidi convenzionali, il gruppo ha realizzato nanoparticelle di ossido di zinco—cristalli rodiformi ultra‑piccoli di un materiale già impiegato in creme solari, rivestimenti e confezionamento alimentare. Mediante riscaldamento assistito a microonde, hanno prodotto nanorod di ossido di zinco altamente puri e ben formati e ne hanno verificato dimensione, forma e struttura con strumenti come diffrazione a raggi X e microscopia elettronica.

Come vengono bloccati i funghi

Per verificare se questi nanorod potessero combattere i funghi, gli scienziati hanno esposto le due specie di muffa a diverse concentrazioni di nanoparticelle. A 150 parti per milione—un livello relativamente basso—le particelle hanno ridotto la crescita di A. flavus di circa tre quarti e hanno quasi annientato la crescita di F. proliferatum. Al contrario, un normale sale di zinco non ha mostrato tale effetto nelle stesse condizioni. Immagini ad alta risoluzione dei funghi trattati hanno rivelato filamenti ristretti e collassati e una formazione di spore disturbata, indicando che le nanoparticelle danneggiavano fisicamente le cellule fungine e interferivano con la loro capacità di riprodursi.

Silenziare i veleni nascosti

Ancor più impressionante del rallentamento della crescita è stato ciò che è accaduto alla produzione di tossine. Alla stessa concentrazione di 150 parti per milione, le nanoparticelle di ossido di zinco hanno quasi completamente interrotto la formazione di aflatossine—riducendo due aflatossine principali del 99–99,9%—e hanno diminuito i livelli di fumonisina B1 di circa l’85%. Le analisi chimiche dei liquidi di coltura hanno mostrato che i segnali delle tossine sono praticamente scomparsi nei campioni trattati. Questa forte riduzione delle tossine è stata maggiore di quanto ci si sarebbe aspettati solo dalla minore quantità di crescita fungina, suggerendo che le nanoparticelle disturbano la macchina interna dei funghi per la produzione di metaboliti secondari, e non si limitano semplicemente a indebolirli o ucciderli.

Indizi sul meccanismo interno

Il team discute diversi modi interconnessi in cui queste particelle possono agire. I nanorod possono generare specie reattive dell’ossigeno molto attive sulle loro superfici, imponendo stress ossidativo alle cellule fungine. Allo stesso tempo, ioni di zinco possono fuoriuscire dalle particelle e interferire con membrane e processi di segnalazione. Il contatto diretto tra i nanorod affilati e la superficie fungina probabilmente danneggia ulteriormente le pareti cellulari e l’assorbimento dei nutrienti. Insieme, questi stress possono perturbare i sistemi di controllo genetico che attivano le vie di sintesi delle tossine, così che la produzione di aflatossine e fumonisina crolla prima ancora che tutta la biomassa fungina venga eliminata.

Prospettive e cautele per alimenti più sicuri

Poiché l’ossido di zinco è già classificato come generalmente riconosciuto come sicuro in alcuni impieghi, gli autori vedono queste nanoparticelle come strumenti promettenti per la protezione di alimenti e mangimi, specialmente in rivestimenti, imballaggi o sistemi di stoccaggio dei cereali in cui potrebbero agire come barriere fisse contro la muffa. La loro azione duplice—sopprimere sia i funghi sia le loro tossine—offre un chiaro vantaggio rispetto a molti trattamenti attuali che affrontano solo uno dei lati del problema. Allo stesso tempo, lo studio sottolinea che qualsiasi impiego reale deve considerare la sicurezza a lungo termine e gli impatti ambientali, come il comportamento delle nanoparticelle nel suolo, nell’acqua e nella catena alimentare. Con un controllo accurato delle dosi, progettazioni di imballaggi intelligenti che immobilizzino le particelle e test tossicologici approfonditi, le nanoparticelle di ossido di zinco potrebbero entrare a far parte di una strategia più sostenibile per mantenere il mais e altri alimenti più sicuri dalle minacce fungine invisibili.

Citazione: Hassan, E.A., Kilany, A.H.A.M., Mahmoud, A.L.E. et al. Nano-enabled Control of A. flavus and F. proliferatum: inhibition of fungal growth and mycotoxin biosynthesis by zinc oxide nanoparticles. Sci Rep 16, 14428 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-50553-8

Parole chiave: micotossine, nanoparticelle di ossido di zinco, sicurezza del mais, nanotecnologia alimentare, controllo antifungino