Desenvolvimento de sistemas de liberação modificada a base de zeína e quitosana para repelentes botânicos visando o controle de mosca-branca (Bemisia tabaci) em diferentes culturas

Abstract

Os artrópodes tem sido uma das principais causas de perdas agrícolas em todo o mundo. Só no Brasil essas perdas podem chegar a 7,7 % ao ano. A utilização extensiva de pesticidas sintéticos tem sido a principal forma de controle deste tipo de praga, no entanto, os efeitos adversos destes compostos tanto para o meio ambiente quanto para a saúde humana tem motivado a busca por alternativas menos impactantes. Neste contexto, diversos mecanismos estão sendo estudados a fim de minimizar estes danos, como por exemplo, o desenvolvimento de sistemas de liberação modificada, utilizando polímeros biodegradáveis e proteínas. Aliado a isto, a utilização de pesticidas botânicos também tem demostrado potencialidade para o combate a essas pragas, devido aos menores impactos causados por esses produtos de origem natural. Portanto, o presente trabalho apresenta o desenvolvimento (preparo e caracterização) de sistemas nanocarreadores produzidos a partir dos polímeros quitosana e goma arábica e da proteína zeína para os compostos botânicos (geraniol, citronelal, eugenol e cinamaldeído), bem como, os potenciais efeitos cito e fitotóxicos destes sistemas. Ademais foram também realizados ensaios de atividade biológica destes sistemas em pragas agrícolas (mosca-branca, ácaro-rajado e lagarta falsamedideira). Os compostos botânicos apresentaram elevada eficiência de encapsulação em ambos os sistemas carreadores, sendo que os sistemas foram capazes de proteger os compostos contra uma degradação prematura e também contra a radiação ultravioleta. Os resultados de fito e citotoxicidade mostraram que a encapsulação diminuiu o efeito tóxico dos ativos. Os sistemas também apresentaram atividade biológica contra as pragas agrícolas testadas. As nanopartículas de zeína contendo os compostos botânicos mostraram efeito repelente contra o ácaro-rajado (Tetranychus urticae) em condições laboratoriais e de semi-campo, além de efeito subletal em largarta falsa-medideira (Chrysodeixis includes). Já as nanopartículas de quitosana/goma arábica contendo geraniol mostraram efeito atrativo para mosca-branca, sendo promissora para aplicações em sistemas de armadilha. A importância desta tese reside na dimensão que o setor agrícola representa para a economia brasileira e mundial, aliado a isto o mercado de defensivos agrícolas cresce anualmente, sendo o Brasil um dos líderes no consumo destes produtos. Desta forma, o desenvolvimento de tecnologia com elevado valor agregado à área de controle de pragas em agricultura é promissora uma vez que podem ser produzidos sistemas mais eficientes no controle de pragas, menos impactantes ao ambiente e consequentemente à saúde humana.

Arthropods have been a major cause of agricultural losses worldwide. Only in Brazil can these losses reach 7.7% per year. The extensive use of synthetic pesticides has been the main form of control of this type of pest, however, the adverse effects of these compounds for both the environment and human health have motivated the search for less impactful alternatives. In this context, several mechanisms are being studied in order to minimize these damages, such as the development of modified release systems using biodegradable polymers and proteins. In addition to this, the use of botanical pesticides has also shown potential for combating these pests, due to the lower impacts caused by these products of natural origin. Therefore, the present work showed the development (preparation and characterization) of nanocarrier systems produced from chitosan and gum arabic polymers and zein protein for the botanical compounds (geraniol, citronellal, eugenol and cinnamaldehyde), as well as the potential effects and phytotoxic systems. In addition, tests of the biological activity of these systems on agricultural pests (whitefly, two-spotted spider mite and soybean looper) were also carried out. The botanical compounds showed high encapsulation efficiency in both carrier systems, and the systems were able to protect the compounds against premature degradation and also against ultraviolet radiation. The phyto and cytotoxicity results showed that encapsulation decreased the toxic effect of the active compounds. The systems also showed biological activity against the agricultural pests tested. The zein nanoparticles containing the botanicals showed a repellent effect against the brindle two-spotted spider mite (Tetranychus urticae) under laboratory and semi-field conditions, as well as a sublethal effect on soybean looper (Chrysodeixis includes). The chitosan/gum arabic nanoparticles containing geraniol showed attractive effect for whitefly, being promising for applications in trap systems. The importance of this thesis lies in the dimension that the agricultural sector represents for the Brazilian and world economy, in addition to that the market for agricultural pesticides grows annually, in special as Brazil is one of the leaders in the consumption of these products. In this way, the development of new technologies to pest control in agriculture is promising since more efficient pest control systems can be produced, less impacting the environment and consequently to human health.