Numerosi studi sono attualmente in corso per sviluppare strategie di drug delivery che permettano la veicolazione e il direzionamento di principi attivi in organismi viventi. Particolare interesse è rivolto allo sviluppo di nanoparticelle (NPs) biopolimeriche, sistemi che consentono il trasporto di sostanze bioattive a basso peso molecolare e di macromolecole verso specifici organi, tessuti e cellule. In campo biomedico le strategie di somministrazione di farmaci per mezzo di NPs biopolimeriche si stanno sviluppando molto rapidamente, al contrario la ricerca sulle potenziali applicazioni in agricoltura procede lentamente a causa delle limitate informazioni riguardanti i meccanismi di internalizzazione e circa il destino delle NPs nella cellula vegetale. Tra i polimeri naturali e sintetici selezionati nel corso degli anni per la preparazione delle NPs ci sono l'acido polilattico (PLA), l'acido poliglicolico (PGA) e il loro copolimero (PLGA). Questi materiali sono stati ampiamente studiati per la loro comprovata biocompatibilità e biodegradabilità. Lo scopo del progetto è quello di studiare i meccanismi con cui avviene l'internalizzazione e la traslocazione di PLGA-NPs nelle radici della specie modello Arabidopsis thaliana utilizzando piantine coltivate in condizioni controllate (come sistema semplificato) al fine di chiarire i percorsi endocitici attraverso i quali le PLGA-NPs penetrano e traslocano all'interno delle cellule della radice. I risultati potrebbero dare un contributo allo studio delle vie endocitiche nelle piante e alla ricerca applicata in campo agronomico, come sistema nanotecnologico per un'agricoltura sostenibile.
Le nanotecnologie in agricoltura rappresentano un settore nuovo ed in crescita soprattutto per migliorare l'efficacia di agrochimici e per renderli meno tossici per l'uomo, per l'ambiente e per la pianta stessa. Attualmente le conoscenze sui meccanismi di internalizzazione e trasporto di agrochimici caricati in nanocapsule sono scarse. In letteratura sono riportati solo pochi recenti studi svolti nel nostro laboratorio. Il progetto proposto sarà condotto utilizzando nanocapsule di PLGA-NPs tal quali o caricate di acido oleico o caricate di una sostanza con proprietà antifungine. I trattamenti saranno condotti nella specie modello Arabidopsis thaliana utilizzando piantine coltivate in condizioni controllate. Lo studio, oltre che per fini applicativi, verrà condotto anche come sistema per comprendere i meccanismi con cui avviene l'endocitosi nella cellula vegetale, ancora poco conosciuti. Infatti, se l'uptake delle PLGA-NPs nella cellula vegetale seguisse esclusivamente la via endocitica clatrina-dipendente, tutte le NPs sarebbero dirette al compartimento litico e degradate, quindi risulterebbero inutilizzabili in campo agronomico. Verrà studiato anche l'assorbimento di PLGA-NPs caricate con antifungini naturali, estratti vegetali ottenuti anche da materiali di scarto della filiera vitivinicola, andando sempre di più verso una protezione delle piante sostenibile e sicura.