La transición de la revolución verde a la revolución génica ha generado muchos problemas ambientales, incluido el cambio climático, una de las mayores amenazas para la humanidad. En los albores del siglo XXI, la nanotecnología se ha convertido en una herramienta poderosa y ha tenido un desempeño fundamental en todos los ámbitos de la vida, como la biomédica, alimentación y agricultura, electrónica, energía, textiles y cosméticos, entre otras.

La población mundial está aumentando a un ritmo acelerado y, según un informe de las Naciones Unidas, para 2050 la población mundial aumentará a 9800 millones (^{Lowry et al., 2019}). Para una población tan grande, se necesita un suministro de alimentos adicional mientras que el suelo agrícola disponible tiene limitaciones para generar el rendimiento requerido de los cultivos. Más áun, la demanda cada vez mayor de agroquímicos ha generado el aumento del costo productivo, por un lado, mientras que por otro lado, los patógenos y plagas han desarrollado resistencia a los fungicidas y plaguicidas disponibles.

El mayor desafío al que se enfrentan los científicos, productores, políticos, gobierno y la sociedad en su conjunto es cómo aumentar el rendimiento para alimentar a la población para el año 2050. Los investigadores están tratando de encontrar soluciones adecuadas para desarrollar estrategias basadas en soluciones naturales para una agricultura sostenible que debe ser amigable con el ambiente y mitigar el hambre de la población mundial. Es evidente que necesitamos reducir la alta cantidad de productos químicos en la agricultura mediante el uso de soluciones naturales, como extractos de plantas/metabolitos secundarios o integrándolos con un bajo uso de productos químicos utilizados tradicionalmente. Aunque otra limitación es que los compuestos naturales no son estables y son rápidamente afectados por los cambios ambientales. En tal situación, la nanotecnología ha emergido para rescatar al ambiente y los cultivos, utilizando mínimas cantidades con máximos rendimientos sin ninguna posibilidad de desarrollo de resistencia.

La nanotecnología se ocupa de la aplicación de nanomateriales en el rango de tamaño de 1-100 nm que pueden sintetizarse mediante diversos métodos físicos, químicos y biológicos. Este último es natural, rentable, ecológico, simple, más bioactivo, biocompatible y una excelente opción para la síntesis ecológica y sostenible. Los nanomateriales generados así son menos tóxicos para la flora y fauna acuática, el ambiente y los humanos. Sin embargo, nuestro conocimiento sobre la toxicidad es insuficiente para llegar a una conclusión convincente y, por lo tanto, se requiere esencialmente una experimentación y un análisis extenso para descifrar las claves basadas en evidencia para determinar la toxicidad y así tener una mejor comprensión de los nanomateriales.

Estos nanomateriales pueden ser inorgánicos (metales y óxidos metálicos), orgánicos (materiales biodegradables, dendrímeros, liposomas, ciclodextrinas, micelas, etc.) o basados en carbono (grafeno, fullereno, nanotubos de carbono de pared simple y múltiple). En este contexto, las investigaciones se han centrado en los nanomateriales de origen inorgánico. Estos incluyen nanopartículas de metales, sus óxidos y metaloides. Aunque estos materiales son bioactivos, no son biodegradables, por lo que se pueden aplicar nanopartículas de materiales biodegradables como el quitosano y el azufre para evitar la posibilidad de toxicidad.

En general, las enfermedades de plantas se pueden abordar en tres pasos principales: diagnóstico de los patógenos, aplicación de fungicidas/bactericidas como fase reactiva, y control eficaz de los fitopatógenos, sin dañar al ambiente en general y al medio acuático en particular, así como evitar daños a la salud humana. Otros nanomateriales se pueden aplicar para tratar a los fitopatógenos para el manejo sostenible de las enfermedades de plantas.

La detección temprana de enfermedades es un paso crucial en el manejo de fitopatógenos. A la luz de esto, los nanosensores pueden desempeñar un rol importante en la detección de enfermedades de las plantas causadas por hongos, bacterias, virus, fitoplasmas, etc. (^{Elmer y White 2018}). En general, los nanosensores basados en nanopartículas de oro, los inmunosensores y los sensores basados en ADN son efectivos para la detección rápida de patógenos. Después de la detección de enfermedades, se pueden utilizar nanomateriales como nanopartículas, liposomas, niosomas, hidrogeles o sus híbridos para la liberación lenta de microbicidas contra patógenos. En el caso de agroquímicos, es posible la encapsulación de nanopartículas con fungicidas para evitar la acción inmediata de estos microbicidas con el fin de proteger el ambiente y la salud humana.

Existen amplias oportunidades para el uso sostenible de nanomateriales en la agricultura para lograr la producción abundante de cultivos, evitando la toxicidad. Algunos de los nanomateriales se pueden utilizar con un doble propósito: para el manejo de patógenos de plantas (^{Avila-Quezada et al., 2022}a), y también como nutrientes esenciales para los cultivos (^{Avila-Quezada et al., 2022}b). La protección de cultivos basada en nanotecnología promueve el rendimiento y también se puede mantener la sanidad del medio ambiente. Eventualmente, es seguro que el siglo XXI estará regido por una revolución basada en la nanobiotecnología para una agricultura sostenible y amigable con el clima, sin poner en peligro la existencia de los seres vivos. Sin embargo, antes de su aplicación y comercialización se deben abordar muchos aspectos éticos, beneficios y riesgos.