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Aceite esencial de tomillo en almidón de maíz combate larvas de Aedes aegypti

diciembre 21, 2019
Redaccion

El almidón de maíz, una materia prima abundante, barata y biodegradable, es la base de un nuevo larvicida desarrollado por investigadores de la Universidad de Campinas (UNICAMP) en el estado de São Paulo, Brasil.

por Karina Toledo, la FAPESP

El material se utiliza en microcápsulas para el almacenamiento y la liberación controlada de compuestos activos para matar las larvas de Aedes aegypti , el mosquito que transmite el dengue, el zika, la fiebre amarilla y la chikungunya.

Se ha presentado una solicitud de patente a través de la agencia de innovación de UNICAMP (Inova). La metodología se describe en un artículo publicado en Industrial Crops and Products .

La investigación y el desarrollo fueron apoyados por la Fundación de Investigación de São Paulo — FAPESP. La investigadora principal fue Ana Silvia Prata, profesora de la Escuela de Ingeniería de Alimentos de la universidad (FEA-UNICAMP).

El artículo publicado describe un sistema de liberación controlada biodegradable que utiliza timol como larvicida microencapsulado. El timol, un ingrediente clave del aceite esencial derivado del tomillo ( Thymus vulgaris ), una planta ampliamente utilizada como agente farmacéutico y terapéutico, también es biodegradable y no dañino para los humanos en la concentración utilizada por los investigadores.

«Logramos obtener una partícula que se comporta exactamente como los huevos puestos por A. aegypti «, dijo Prata. «Mientras el ambiente está seco, permanece inerte y mantiene el agente activo protegido. Tan pronto como entra en contacto con el agua, comienza a hincharse y libera el larvicida. Después de tres días, cuando los huevos eclosionan y comienza la etapa larval , la partícula comienza a liberar cantidades letales del principio activo en el agua «.

Los investigadores se propusieron desarrollar un sistema para la liberación controlada de larvicidas en patios, jardines, utensilios y otros objetos domésticos que pueden contener agua, incluidas botellas, plantas en macetas, neumáticos viejos y escombros, todos los cuales son caldo de cultivo para A. aegypti .

Según Prata, las autoridades de salud pública en Brasil tienden a centrarse en el tratamiento de tanques de agua y otros depósitos grandes con larvicida, pero los estudios epidemiológicos muestran que los contenedores pequeños representan el 50% de los criaderos de mosquitos.

«Este es un larvicida de bajo costo, por lo que el gobierno puede producir las partículas y distribuirlas al público para colocarlas en el hogar donde se acumula el agua de lluvia. La idea es complementar las campañas educativas y de sensibilización contra el dengue», dijo.

En las pruebas realizadas en UNICAMP, las partículas permanecieron funcionales durante aproximadamente cinco ciclos de lluvia. Después del primer contacto con el agua, liberaron solo el 20% del timol. «En una de nuestras pruebas, dejamos que el material se seque y luego lo rehidratamos, después de lo cual las partículas nuevamente liberaron el larvicida normalmente», dijo Prata.

Agregó que el timol, el ingrediente activo clave en el aceite esencial de tomillo, es un antimicrobiano y bloquea la proliferación de microorganismos en los contenedores de agua, evitando el rápido deterioro de las partículas después de que se mojan.

Método de producción

El ciclo de vida de A. aegypti comprende cuatro etapas: huevo, larva, pupa y mosquito adulto. La etapa de desarrollo varía de cinco a diez días, y se acorta a medida que aumentan las temperaturas. La etapa larval tiene lugar en el agua y se considera estratégica en lo que respecta a combatir la proliferación del mosquito.

«En base a esta información, pensamos en cómo producir la partícula. Uno de nuestros colaboradores, Johan Ubbink [Universidad Estatal Politécnica de California, EE. UU.], Sugirió la extrusión. Este es el método utilizado para producir cereales para el desayuno, como copos de maíz y sabrosos bocadillos de maíz. «, Dijo Prata.

El método consiste en calentar almidón húmedo y forzarlo a través de un pequeño orificio. El calor y la presión normalmente hacen que el material se expanda después de salir del agujero.

«Adaptamos el proceso utilizando una temperatura más baja y una velocidad de tornillo más lenta para evitar la expansión del material. Si se hinchara, la partícula se disolvería demasiado rápido al contacto con el agua, liberando el principio activo de una vez», dijo Prata.

Otro desafío para el grupo fue encontrar la composición correcta para la materia prima. Como explicó Prata, el almidón de maíz, trigo o cualquier otra planta consiste principalmente en amilosa y amilopectina en proporciones variables. La cantidad de cada sustancia determina propiedades tales como la viscosidad y la estructura, influyendo en la integridad del material cuando está en contacto con el agua.

«Probamos formulaciones con proporciones de amilosa que oscilaban entre el 1,8% y el 76%, y en cada caso evaluamos la lixiviación [pérdida de sólidos por solubilización] y la hinchazón en un ambiente acuático», dijo.

Al mismo tiempo que evaluaron estos dos aspectos de la partícula para dosificar la cantidad de aceite esencial de tomillo liberado en función del tiempo de contacto con el agua, los investigadores también observaron la actividad larvicida del principio activo. Esta prueba consistió en medir la «concentración letal» (LC) requerida para matar el 99% de las larvas, un parámetro conocido como LC99.

«El LC99 del aceite esencial de tomillo no encapsulado es de aproximadamente 70 microgramos por mililitro [μg / ml]. Cuando colocamos el aceite en la partícula, cayó a 31 μg / ml. En otras palabras, nuestro sistema de liberación controlada aumentó su acción larvicida, «Dijo Prata.

Aun así, el LC99 del compuesto natural permaneció mucho más bajo que el de agentes sintéticos como el temefos. La principal ventaja de usar aceite esencial de tomillo, según Prata, es que es poco probable que el mosquito desarrolle resistencia debido a su compleja composición química, que incluye otras moléculas activas además del timol.

El grupo también probó el método usando paracress (Acmella oleracea) como larvicida. El resultado fue similar, pero el costo fue aproximadamente 15 veces mayor que el timol.

«El aceite esencial de tomillo es abundante y está disponible comercialmente. Solo corresponde al 5% de la composición de la partícula.

El resto es almidón de maíz , que es muy barato. Por lo tanto, consideramos que la técnica es fácilmente escalable «, dijo Prata.

El grupo está estudiando actualmente la posibilidad de utilizar las mismas partículas para encapsular bacterias fijadoras de nitrógeno, que ayudan al crecimiento de las plantas. Teóricamente, el material podría reducir la cantidad de fertilizante necesaria en la agricultura. «Planeamos probar esta teoría en un proyecto futuro», dijo Prata.

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