NANOPARTÍCULAS PARA EL CONTROL DE HONGOS MICOTOXIGÉNICOS Y SUS MICOTOXINAS
Mohith Ram C. R., Monisha P. y M. Y. Sreenivasa Laboratorio de Micología Aplicada, Departmento de Estudios en Microbiología, Universidad de Mysore, Mysuru, India *Email Autores correspondientes: sreenivasamy@gmail.com; mys@microbiology.uni-mysore.ac.in
1
Los hongos pertenecientes a los géneros Aspergillus, Fusarium y Penicillium contaminan una gran parte de los suministros mundiales de alimentos y piensos, y producen metabolitos secundarios tóxicos conocidos como micotoxinas (Deepa et al., 2016 & González-Jartín et al., 2024). Suponen un grave problema para la seguridad alimentaria, ya que un lote contaminado de cereales, frutos secos o piensos puede introducir estos compuestos en toda la cadena alimentaria (Dass et al., 2007 & Mateo et al., 2025). Según estimaciones mundiales, aproximadamente una cuarta
25%
parte de la producción agrícola mundial se ve afectada por la contaminación por micotoxinas, lo que supone un importante reto para la seguridad alimentaria y la salud pública (Sreenivasa et al., 2008 & Khan et al., 2024).
Las diferentes micotoxinas ejercen efectos tóxicos en personas y animales. Las aflatoxinas (AF), producidas principalmente por
Aspergillus flavus, son las micotoxinas más estudiadas debido a su carcinogenicidad y hepatotoxicidad. La ocratoxina A (OTA) afecta principalmente a los riñones. El deoxinivalenol (DON) provoca vómitos y trastornos gastrointestinales. La zearalenona (ZEN) presenta una actividad similar a la del estrógeno y altera la reproducción. Las fumonisinas (FUM) están relacionadas con daños hepáticos y renales en los animales. Debido a estos efectos sobre la salud, muchos países han establecido límites reglamentarios para las concentraciones admisibles de micotoxinas en los alimentos y los piensos (Khan et al., 2024). Los métodos de control convencionales, entre los que se incluyen los fungicidas sintéticos, el calentamiento, la irradiación y los tratamientos químicos, presentan varias limitaciones
(Deepa et al., 2019 & Mateo et al., 2025), tales como: Resistencia fúngica Pérdida de nutrientes Residuos químicos
2
Durante la última década, los investigadores han estudiado la nanotecnología como una posible alternativa a estos métodos. Esta revisión ofrece una visión general de: Los diferentes tipos de nanopartículas Sus mecanismos de acción contra los hongos micotoxigénicos Su papel en la degradación de las micotoxinas Sus principales ventajas y limitaciones Además, aborda las futuras líneas de investigación y las tendencias emergentes en el control de las micotoxinas mediante nanopartículas.
3
NANOPARTÍCULAS: TIPOS Y CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES Las propiedades únicas de las nanopartículas se deben a que, a medida que disminuye el tamaño de las partículas, una mayor proporción de sus átomos se encuentra en la superficie en lugar de en el núcleo de la partícul1.
Una nanopartícula es una partícula con al menos una dimensión inferior a 100 nm, lo que la hace aproximadamente mil veces más fina que un cabello humano.
Esta elevada relación superficievolumen potencia su reactividad fisicoquímica, lo que permite que las nanopartículas muestren actividad antimicrobiana y adsorban eficazmente moléculas de toxinas (Horký et al., 2018 & Atanda et al., 2026).
La actividad biológica de las nanopartículas depende de sus características fisicoquímicas, entre las que se incluyen:
Tamaño de partícula
Grado de agregación
Forma
Estructura cristalina
Velocidad de disolución
Carga superficial
Recubrimiento de superficies
4
Dos lotes compuestos por el mismo material pueden comportarse de forma diferente si estas características varían. Además, las propiedades que hacen que una nanopartícula sea eficaz también pueden hacerla tóxica para las células sanas. Por lo tanto, los investigadores han dedicado un esfuerzo considerable a caracterizar las nanopartículas mediante técnicas como la microscopía electrónica, la difracción de rayos X y el análisis del potencial zeta antes de evaluar su actividad biológica.
5
NANOPARTÍCULAS CONTRA LOS HONGOS MICOTOXIGÉNICOS Aspergillus flavus es el hongo micotoxigénico más estudiado, ya que es uno de los principales productores de aflatoxinas. En un estudio, las nanopartículas de plata de entre 5 y 30 nm inhibieron todas las cepas de A. flavus analizadas. El efecto inhibidor más intenso se observó a 150 ppm, lo que dio lugar a una reducción casi total de la producción de aflatoxina B1. Las nanopartículas de plata combinadas con sílice lograron resultados aún mejores, inhibiendo por completo una cepa aflatoxigénica a 5 mg/mL gracias a la liberación lenta de iones de plata (Naqvi et al., 2023). La reducción de las aflatoxinas no es únicamente consecuencia de la inhibición del crecimiento fúngico. Por ejemplo, las nanopartículas de plata recubiertas de citrato de diferentes tamaños suprimieron la biosíntesis de aflatoxinas en
Aspergillus parasiticus, incluso a concentraciones muy bajas que no inhibían el crecimiento fúngico (Mitra et al., 2019). Del mismo modo, las nanopartículas de plata sintetizadas de forma ecológica resultaron eficaces contra Aspergillus ochraceus, reduciendo la contaminación por aflatoxinas en los granos de trigo y protegiendo a los animales contra el daño orgánico provocado por las toxinas (Savi et al., 2013 & Naqvi et al., 2023). Las nanopartículas de óxido de zinc (ZnO NPs) son muy eficaces contra hongos de diferentes géneros.
Las nanopartículas de ZnO inhibieron dos hongos habituales en la poscosecha, Penicillium expansum —productor de la micotoxina patulina— y Botrytis
cinerea, a concentraciones superiores a 3 mmol/L. De las dos especies, P. expansum se mostró más sensible al tratamiento.
6
Tabla 1. Nanopartículas evaluadas para el control de hongos micotoxigénicos y sus micotoxinas.
Nanopartícula
Síntesis
Tamaño/ Morfología
Hongo objetivo (matriz)
Micotoxina(s)
Mecanismo de acción
Resultado clave Inhibición de todas las cepas aisladas; el efecto más marcado se observó a 150 ppm, con una notable reducción en la producción de AFB1
Nanopartículas de plata (Ag) (Al-Othman et al., 2014)
Biosíntesis
5-30 nm, esférica
Aspergillus flavus
Aflatoxina B1
Liberación de Ag+, generación de ROS y daño en la membrana celular
Nanopartículas de plata y sílice (Diagne et al., 2018)
Síntesis de compuestos mediante el método sol-gel
No reportado
Aspergillus flavus aflatoxigénico
Aflatoxinas
Liberación lenta y sostenida de Ag+
Inhibición completa de la cepa aflatoxigénica a una concentración de 5 mg/mL
Aflatoxinas
Inhibición de la biosíntesis de aflatoxinas independiente del crecimiento
Reducción de la producción de aflatoxinas a concentraciones inferiores a las necesarias para inhibir el crecimiento fúngico; el efecto variaba en función del tamaño de las partículas y del recubrimiento
Aflatoxinas/OTA
Actividad antifúngica y protección antioxidante
Reducción de la contaminación por aflatoxinas en los granos de trigo y del daño orgánico inducido por toxinas in vivo
DON, ZEN
Generación de ROS, disminución de ergosterol, fuga de membrana y daño en las conidias
Reducción del crecimiento fúngico y de la producción de DON y ZEN
Fumonisina
Generación intracelular de ROS y daños en las hifas y los conidios
Reducción del crecimiento fúngico y de la producción de fumonisinas
Patulina
Rotura de la membrana y deformación de las hifas
Inhibió el crecimiento fúngico a concentraciones superiores a aproximadamente 3 mmol/L Reducción de las concentraciones de AFM1 y OTA en la leche sin alterar su contenido en grasa, proteínas o lactosa
Nanopartículas de plata recubiertas de citrato (Mitra et al., 2019)
Síntesis química con recubrimiento de citrato
Nanopartículas de plata sintetizadas mediante un proceso ecológico (Naqvi et al., 2023)
Síntesis ecológica mediante extracto de Juglans regia
Nanopartículas de ZnO sintetizadas mediante un proceso ecológico (Lakshmeesha et al., 2019)
Síntesis ecológica mediante Syzygium aromaticum
Varios tamaños disponibles
No reportado
Aspergillus parasiticus
Aspergillus ochraceus (trigo)
30-40 nm
Fusarium germinearum
Síntesis inorgánica
No reportado
Fusarium verticillioides
Nanopartículas de ZnO (He et al., 2011)
Síntesis química
Escala nanométrica
Penicillium expansum y Botrytis cinerea
Nanopartículas de quitosanobentonita/hueso de dátil (Abdelnaby et al., 2022)
Ligante de biopolímero y arcilla
No reportado
Leche (postcosecha)
AFM1, OTA
Adsorción superficial
Nanocompuesto de quitosano y ZnO (Asghar et al., 2025)
Síntesis de compuestos
No reportado
Hongos y toxinas
Aflatoxina B1
Actividad antifúngica y adsorción
Actividad antifúngica combinada con una mayor adsorción de AFB1 Las micotoxinas adsorbidas, que posteriormente se eliminaron mediante un proceso magnético, lo que permitió reutilizar las nanoestructuras Elevada capacidad de unión en condiciones gastrointestinales simuladas
Compuestos de zinc/nanopartículas de ZnO (Savi et al., 2013)
Nanoestructuras magnéticas de Fe3O 4 y sílice (González-Jartín et al., 2024)
Coprecipitación
Estructura núcleo-cubierta
Líquidos, como la leche y el aceite
Múltiples micotoxinas
Adsorción seguida de recuperación magnética
Nanopartículas y nanocompuestos de quitosano (Amin et al., 2025)
Gelificación iónica
No reportado
Afecciones gastrointestinales simuladas en aves de corral
Aflatoxina B1
adsorción pH-dependiente
7
NANOPARTÍCULAS PARA LA ELIMINACIÓN Y DEGRADACIÓN DE MICOTOXINAS No basta con controlar el crecimiento fúngico, ya que las micotoxinas son compuestos muy estables que pueden persistir mucho tiempo después de que se hayan eliminado las células fúngicas. Además de ejercer una actividad antifúngica, las nanopartículas pueden eliminar o degradar las micotoxinas ya presentes mediante la adsorción —que inmoviliza las toxinas en la superficie de la partícula— o mediante la degradación catalítica, que las convierte en compuestos menos tóxicos (Horký et al., 2018 & Atanda et al., 2026). La adsorción se basa en la amplia superficie reactiva de las nanopartículas. Las moléculas de micotoxinas pueden retenerse mediante:
Interacciones de apilamiento π–π entre anillos aromáticos planos
Enlaces de hidrógeno
Interacciones electrostáticas
8
El quitosano, un polisacárido natural rico en grupos amino e hidroxilo, es uno de los materiales más estudiados para la adsorción de micotoxinas (Atanda et al., 2026). Se han utilizado adsorbentes a base de nanoquitosano y arcilla para reducir las concentraciones de AFM1 y OTA en la leche sin alterar su contenido en grasa, proteínas o lactosa, aunque su e icacia de ijación varió (Abdelnaby et
al., 2022).
También se han incorporado aglutinantes similares en los piensos para aves de corral, donde las formulaciones a base de nanopartículas y nanocompuestos muestran una mayor eficacia a la hora de fijar las aflatoxinas que los adsorbentes convencionales, debido a su mayor superficie específica y a una mejor dispersión (Amin et al., 2025).
En general, la modificación de la superficie o la combinación de diferentes materiales puede mejorar el rendimiento de las nanopartículas. Se ha descrito que las nanopartículas de quitosano y cobre, producidas a partir de residuos agrícolas, degradan las principales aflatoxinas en más de un 97 % en un plazo de 72 horas en condiciones suaves. En este sistema, el quitosano captura las micotoxinas, mientras que el cobre facilita su degradación (Atanda et al., 2026). Los nanocompuestos híbridos de quitosano y óxido de zinc desempeñan una doble función, ya que inhiben el crecimiento fúngico y adsorben la AFB1 (Asghar et al., 2025).
9
VENTAJAS Y LIMITACIONES Las nanopartículas ofrecen varias ventajas: Alta eficacia a concentraciones relativamente bajas. Capacidad para actuar a través de múltiples mecanismos de forma simultánea. Esta actividad multimodal puede hacer que los hongos sean menos propensos a desarrollar resistencia a las nanopartículas que a los fungicidas químicos de diana única (Mateo et al., 2025). Capacidad para actuar simultáneamente sobre el crecimiento fúngico y las micotoxinas. Posibilidad de síntesis mediante métodos respetuosos con el medio ambiente, diseñadas como nanomateriales magnéticos para facilitar su recuperación y aplicadas sin alterar significativamente la composición nutricional de los alimentos (Abdelnaby et al., 2022 & Amin et al., 2025). La síntesis microbiana es un método consolidado para producir diversos compuestos químicos (Bhaskar et al., 2019) y metabolitos, además de otras aplicaciones beneficiosas (Chennappa et al., 2017
y 2019). Por consiguiente, las bacterias y los hongos constituyen candidatos muy viables para la biosíntesis de nanopartículas.
En conjunto, estas características convierten a los enfoques basados en nanopartículas en una alternativa prometedora frente a los tratamientos químicos convencionales, la irradiación y el procesamiento a alta presión.
Estos nanomateriales también desempeñan un papel importante en el desarrollo de plataformas de detección rápidas y sensibles, como los ensayos de flujo lateral basados en nanopartículas de oro para la detección de micotoxinas (Diagne et al., 2018).
10
A pesar de estas ventajas, siguen existiendo varios retos: La principal preocupación es la nanotoxicidad. Las mismas propiedades fisicoquímicas que hacen que las nanopartículas sean tan eficaces —entre ellas, su pequeño tamaño, su alta reactividad y su capacidad para generar especies reactivas de oxígeno (ROS)— también pueden dañar las células sanas y provocar su acumulación en los tejidos del organismo tras una exposición prolongada (Zhao et al., 2017; Horky et al., 2018). Su rendimiento puede variar en función de las condiciones de síntesis. La producción a gran escala y a bajo coste sigue siendo un reto. Las nanopartículas pueden agregarse durante el almacenamiento y perder actividad con el tiempo. Aún no se han abordado plenamente las cuestiones relativas a los residuos, la posible alergenicidad y el comportamiento ambiental.
PERSPECTIVAS DE FUTURO Los avances futuros en este ámbito dependerán en gran medida del establecimiento de protocolos estandarizados de evaluación de la seguridad y de marcos normativos claros. Antes de que las nanopartículas puedan adoptarse de forma generalizada en los sistemas alimentarios, serán necesarios métodos de evaluación de la toxicidad bien definidos y directrices normativas que garanticen su comercialización segura. Otra prioridad importante de la investigación es el diseño racional de las nanopartículas. Dado que la eficacia y la toxicidad se ven fuertemente influidas por el tamaño, la forma, la carga superficial y el recubrimiento de las nanopartículas, las investigaciones futuras deberían centrarse en el diseño de nanopartículas que supriman eficazmente la producción de micotoxinas y, al mismo tiempo, minimicen la toxicidad para las células humanas.
11
Estudios recientes indican que dicha optimización puede lograrse mediante un control minucioso de sus características fisicoquímicas. También se espera que los avances futuros se centren en nanocompuestos multifuncionales capaces de detectar, adsorber y degradar micotoxinas simultáneamente. La combinación de estos sistemas con métodos de síntesis ecológicos y el diseño de materiales asistido por inteligencia artificial podría facilitar el desarrollo de nanomateriales altamente eficientes y sostenibles.
CONCLUSIÓN Las nanopartículas ofrecen una estrategia prometedora y versátil para controlar los hongos micotoxigénicos y reducir la contaminación por micotoxinas. Pueden: Inhibir el crecimiento de hongos pertenecientes a géneros como Aspergillus, Fusarium y Penicillium. Suprimir la producción de las principales micotoxinas, entre ellas las aflatoxinas, el deoxinivalenol y las fumonisinas. Adsorber o degradar las micotoxinas ya presentes en los alimentos y los piensos. Los nanomateriales metálicos, de óxido metálico, a base de carbono y de biopolímeros ofrecen, cada uno de ellos, ventajas específicas que los hacen adecuados para diferentes aplicaciones en la gestión de las micotoxinas. Aunque los datos actuales respaldan su eficacia, es necesario seguir investigando para determinar su seguridad a largo plazo, su escalabilidad y su aceptación normativa antes de que puedan implantarse de forma generalizada en los sistemas alimentarios.
12
Referencias
Abdelnaby, A., Abdelaleem, N. M., Elshewy, E., Mansour, A. H., & Ibrahim, S. (2022). The efficacy of clay bentonite, date pit, and chitosan nanoparticles in the detoxification of aflatoxin M1 and ochratoxin A from milk. Environmental Science and Pollution Research, 29(14), 20305–20317. https://doi.org/10.1007/s11356-021-17254-3 Al-Othman, M. R., Abd El-Aziz, A. R. M., Mahmoud, M. A., Eifan, S. A., El-Shikh, M. S., & Majrashi, M. (2014). Application of silver nanoparticles as antifungal and antiaflatoxin B1 produced by Aspergillus flavus. Digest Journal of Nanomaterials and Biostructures, 9(1), 151–157. Amin, A., Khatoon, A., Saleemi, M. K., & Saqib, M. (2025). Harnessing the adsorption efficiency of chitosan nanoparticles and its hybrid nanocomposites against aflatoxin B1 in simulated poultry gut conditions. Toxicon, 266, 108536. https://doi.org/10.1016/j. toxicon.2025.108536 Asghar, M. A., Ahmed, F., Qamar, A. R., Khan, K., & Anwar, A. (2025). Synthesis and characterization of chitosan/zinc oxide nanocomposite for enhanced applications as antibacterial, antifungal and aflatoxin B1 adsorption. Journal of Cluster Science, 36(2), 47. https://doi.org/10.1007/s10876-024-02760-4 Atanda, S. A., Agunbiade, F. O., & Shaibu, R. O. (2026). Green chemistry approach for sustainable aflatoxin remediation: Chitosan-copper nanoparticles from agricultural waste with future AI integration potential. Discover Chemistry, 3, 59. https://doi.org/10.1007/s44371026-00502-1 Bhaskar, M., Basavaraj, M., & Sreenivasa, M. Y. (2019). Bacteriological synthesis of iron hydroxysulphate using an isolated Acidithiobacillus ferrooxidans strain and its application in ametryn removal by Fenton's oxidation process. Journal of Environmental Management. Chennappa, G., Naik, M. K., Amaresh, Y. S., Nagaraja, H., & Sreenivasa, M. Y. (2017). Azotobacter: A potential biofertilizer and bioinoculants for sustainable agriculture. In D. Panpatte, Y. Jhala, R. Vyas, & H. Shelat (Eds.), Microorganisms for green revolution: Vol. 1. Microorganisms for sustainability. Springer. Chennappa, G., Udaykumar, N., Vidya, M., Nagaraja, H., Amaresh, Y. S., & Sreenivasa, M. Y. (2019). Azotobacter—A natural resource for bioremediation of toxic pesticides in soil ecosystems. In J. S. Singh & D. P. Singh (Eds.), New and future developments in microbial biotechnology and bioengineering (pp. 267–279). Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-64191-5.00019-5 Dass, R. S., Sreenivasa, M. Y., & Janardhana, G. R. (2007). High incidence of Fusarium verticillioides in animal and poultry feed mixtures produced in Karnataka, India. Plant Pathology Journal, 6(2), 174–178. Deepa, N., & Sreenivasa, M. Y. (2019). Biocontrol strategies for effective management of phytopathogenic fungi associated with cereals. In J. S. Singh & D. P. Singh (Eds.), New and future developments in microbial biotechnology and bioengineering (pp. 177–189). Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-64191-5.00013-4 Deepa, N., Charith Raj, A. P., & Sreenivasa, M. Y. (2016). Nested PCR method for the early detection of fumonisin producing Fusarium verticillioides in pure cultures, cereal samples and plant parts. Food Biotechnology, 30(1), 18–29. Diagne, A., Diop, B. N., Tounkara, L. S., Andreazza, C., & Sembène, M. (2018). Antifungal activity of silver@silica nanoparticles against aflatoxigenic Aspergillus flavus. Global Advanced Research Journal of Agricultural Science, 7(12), 377–382. González-Jartín, J. M., de Castro Alves, L., Piñeiro, Y., Alfonso, A., Alvariño, R., González Gomez, M., Vieytes, M. R., Rivas, J., & Botana, L. M. (2024). Magnetic nanostructured agents for the mitigation of mycotoxins and cyanotoxins in the food chain. Food Chemistry, 456, 140004. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2024.140004 He, L., Liu, Y., Mustapha, A., & Lin, M. (2011). Antifungal activity of zinc oxide nanoparticles against Botrytis cinerea and Penicillium expansum. Microbiological Research, 166(3), 207–215. https://doi.org/10.1016/j.micres.2010.03.003 Horký, P., Skalíčková, S., Baholet, D., & Skládanka, J. (2018). Nanoparticles as a solution for eliminating the risk of mycotoxins. Nanomaterials, 8(9), 727. https://doi.org/10.3390/nano8090727 Khan, R., Anwar, F., & Ghazali, F. M. (2024). A comprehensive review of mycotoxins: Toxicology, detection, and effective mitigation approaches. Heliyon, 10(8), e28361. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e28361 Lakshmeesha, T. R., Kalagatur, N. K., Mudili, V., Mohan, C. D., Rangappa, S., Prasad, B. D., Ashwini, B. S., Hashem, A., Alqarawi, A. A., Malik, J. A., Abd Allah, E. F., Gupta, V. K., Siddaiah, C. N., & Niranjana, S. R. (2019). Biofabrication of zinc oxide nanoparticles with Syzygium aromaticum flower buds extract and finding its novel application in controlling the growth and mycotoxins of Fusarium graminearum. Frontiers in Microbiology, 10, 1244. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.01244
13
Mateo, E. M., Mateo, F., Tarazona, A., & Jiménez, M. (2025). Engineered metal nanoparticles: A possible small solution to big problems associated with toxigenic fungi and mycotoxins. Toxins, 17(8), 378. https://doi.org/10.3390/toxins17080378 Mitra, C., Gummadidala, P. M., Merrifield, R. C., Omebeyinje, M. H., Jesmin, R., Lead, J. R., & Chanda, A. (2019). Size and coating of engineered silver nanoparticles determine their ability to growth-independently inhibit aflatoxin biosynthesis in Aspergillus parasiticus. Applied Microbiology and Biotechnology, 103(11), 4623–4632. https://doi.org/10.1007/s00253-019-09693-3 Naqvi, S. I. Z., Kausar, H., Afzal, A., Hashim, M., Mujahid, H., Javed, M., Hano, C., & Anjum, S. (2023). Antifungal activity of Juglans regia-mediated silver nanoparticles (AgNPs) against Aspergillus ochraceus-induced toxicity in in vitro and in vivo settings. Journal of Functional Biomaterials, 14(4), 221. https://doi.org/10.3390/jfb14040221 Savi, G. D., Bortoluzzi, A. J., & Scussel, V. M. (2013). Antifungal properties of zinc-compounds against toxigenic fungi and mycotoxin. International Journal of Food Science & Technology, 48(9), 1834–1840. https://doi.org/10.1111/ijfs.12158 Sreenivasa, M. Y., Gonzalez-Jaen, M. T., Dass, R. S., Charith Raj, A. P., & Janardhana, G. R. (2008). PCR-based assay for the detection and differentiation of potential fumonisin producing F. verticillioides isolated from Indian maize kernels. Food Biotechnology, 22, 160–170. Zhao, J., Wang, L., Xu, D., & Lu, Z. (2017). Involvement of ROS in nanosilver-caused suppression of aflatoxin production from Aspergillus flavus. RSC Advances, 7(37), 23021–23026. https://doi.org/10.1039/C7RA02312J
14