Chitosan-beta-cyclodextrin nanoparticles for sustained release of carvacrol and linalool aiming agriculture applications

Autor(es)

Estefânia Vangelie Ramos Campos

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Biologia
• Data de defesa: 2018-12-15

Membros da banca

Leonardo Fernandes Fraceto; Cátia Ornelas; Daiana Silva Avila; Marcelo Bispo de Jesus; Ricardo Antonio Polanczyk

• Orientador: Leonardo Fernandes Fraceto

Resumo

Nas últimas décadas se observou um grande aumento na utilização de insumos agrícolas em todo o mundo para maximizar a produção de alimentos. Entretanto, o uso indiscriminado levou ao acumulo de resíduos tóxicos em alimentos, solo, ar e agua, seleção de pragas resistentes. Pesticidas também impactam enzimas do solo, as quais são catalisadores essenciais que controlam a qualidade do solo. Desta forma para alimentar a crescente população mundial é necessário a produção de mais alimentos de forma sustentável e segura com menor disponibilidade de terras agriculturáveis e recursos hídricos. Neste contexto, tem se aumentado o interesse por compostos que apresentem menor riscos ao ambiente e a saúde humana e aumentem a segurança alimentar. Recentemente o uso de substâncias derivadas de plantas aromáticas tem tomado destaque no cenário mundial, uma vez que as mesmas apresentam atividade para controle de pragas agrícolas, sendo resultados bem promissores. Carvacrol e linalool são compostos fenólicos extraídos de plantas aromáticas. O primeiro composto apresenta atividade inseticida enquanto que o segundo tem atividade repelente. Embora tenham potencial para serem aplicados na proteção das culturas, sua instabilidade no campo limita sua aplicação na agricultura. A instabilidade dos inseticidas botânicos está diretamente relacionada à sua alta volatilidade e fotossensibilidade. Neste contexto, surgiu o encapsulamento para reduzir os problemas de instabilidade e melhorar a eficácia desses compostos. O objetivo deste trabalho foi preparar e caracterizar sistemas carreadores baseados em quitosana e beta ciclodextrina para os pesticidas botânicos carvacrol e linalol a fim de aumentar a estabilidade destes compostos visando uma futura aplicação no controle de pragas agrícolas. Os complexos de inclusão foram preparados através do método de kneading. Para ambos os complexos foi encontrada a estequiometria de 1:1 (host:guest) e a maior constante de afinidade foi observada a 20°C para ambas as moléculas, sendo de 170,1 mol/L para o carvacrol e 228,2 mol/L para o linalol. A funcionaização da quitosana com ß-ciclodextrina foi realizada empregando-se agentes de crosslinking EDC/NHS e às análises de RMN, DRX, DSC, TG e FTIR comprovaram a funcionalização. As nanopartículas de quitosana funcionalizadas com ciclodextrina foram produzidas pelo método de emulsão/gelificação iônica utilizando goma arábica ou tripolifosfato de sódio como agente de reticulação. As nanopartículas contendo carvacrol, linalool e a mistura desses dois compostos apresentaram diâmetro médio de 156,5±1,72 nm, 295,8±2,45 nm e 225,9±5,23 nm, respectivamente. O índice de polidispersão e potencial zeta para todas as nanoformulações foi inferior a 0,3 e inferior a 20 mV, respectivamente. As nanopartículas apresentaram alta eficiência de encapsulação para o CVC (93,9±0,9 %) e para o LNL de (86,9±0,9 %) e o no sistema misto a eficiência de encapsulação foi superior a 90 % para ambos bioativos. As nanopartículas foram capazes de modular a liberação dos ativos e ambos perfis de liberação se ajustaram melhor ao modelo matemático de Higuchi, indicando que a liberação ocorre por difusão obedecendo a Lei de Ficks. Diminuição da citotoxicidade, bem como da fitotoxicidade foi observado quando os compostos foram nanoencapsulados. Ensaios biológicos com ácaros Tetranychus urticae (Acari:Tetraichydae) e larvas "Helicoverpa armigera" (Lepidoptera: Noctuidae) apresentaram atividade inseticida para ambas espécies. Além disso, para os ácaros também foram observados atividade repelente e redução na oviposição. Estas nanoformulações são promissoras para o uso efetivo de pesticidas botânicos na agricultura, contribuindo para melhorar o manejo destas pragas agrícolas (AU)

• Processo FAPESP: 14/20273-4 - Desenvolvimento de nanopartículas de quitosana-²-ciclodextrina para a liberação sustentada de carvacrol e linalol visando aplicações na agricultura
• Beneficiário: Estefânia Vangelie Ramos Campos
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado