Nanopartículas lipídicas com potencial aplicação em agricultura

Abstract

O uso excessivo de pesticidas na agricultura tem causado impactos ambientais e problemas de saúde pública significativos, resultando o surgimento de pragas resistentes, contaminação ecológica, degradação do solo e poluição da água. Para enfrentar os desafios mencionados, pesquisadores têm se dedicado ao estudo dos óleos essenciais para fins agrícolas, devido a sua atividade antifúngica e inseticida. No entanto, sua limitada solubilidade, alta volatilidade e rápida degradação no meio ambiente têm dificultado sua aplicação em larga escala. A nanoencapsulação surgiu como uma solução promissora para aumentar sua estabilidade e eficácia. Este projeto teve como objetivo o desenvolvimento de nanoformulações escaláveis e multifuncionais a partir de matérias-primas naturais, como manteiga de cacau (MC), karité (MK), palma (MP) e cera de abelha (CA), com compostos bioativos do óleo essencial de cravo (OEC), para o manejo de pragas agrícolas. O estudo analisou as propriedades físico-química das nanopartículas, estabilidade, eficiência de encapsulação e atividade biológica in vitro contra o mofo-branco (Sclerotinia sclerotiorum). As nanopartículas carregadas com OEC apresentaram um diâmetro médio de 180 a 250 ± 1 nm, um índice de polidispersão médio acima de 0,1 a 0,2, um potencial zeta negativo (-38 mV ± 0,7 mV) e uma alta eficiência de encapsulação de ≥ 90%. As nanopartículas foram capazes de modular o perfil de liberação do OEC e houve diminuição na quantidade de OEC liberado (32  1%) quando comparado com o OEC não encapsulado (50 1%) após 7 horas de experimento. Nos ensaios biológicos, foi observada inibição completa de S. sclerotiorum após o tratamento com 1,5 mg de OEC encapsulado. Os resultados alcançados até o momento abriram novas perspectivas para o uso de nanotecnologia combinada com óleos essenciais, mostrando grande potencial para aplicação no setor agrícola. Essas formulações inovadoras podem oferecer soluções mais sustentáveis e eficazes no controle de pragas e no manejo de culturas.

The excessive use of pesticides in agriculture has caused significant environmental impacts and public health problems, leading to the emergence of resistant pests, ecological contamination, soil degradation, and water pollution. Researchers have focused on studying essential oils for agricultural purposes due to their antifungal and insecticidal activity to address these challenges. However, their limited solubility, high volatility, and rapid environmental degradation has hindered their large-scale application. Nanoencapsulation has emerged as a promising solution to enhance their stability and effectiveness. This project aimed to develop scalable and multifunctional nanoformulations from natural raw materials, such as Cocoa butter (MC), Shea butter (MK), Palm butter (MP), and Beeswax (CA), combined with bioactive compounds from clove essential oil (CEO) for pest management in agriculture. The study analyzed the physicochemical properties of the nanoparticles, their stability, encapsulation efficiency, and in vitro biological activity against white mold (Sclerotinia sclerotiorum). The CEO-loaded nanoparticles showed an average diameter ranging from 180 to 250 ± 1 nm, an average polydispersity index above 0.1 to 0.2 a negative zeta potential (-38 mV ± 0.7 mV), and a high encapsulation efficiency of ≥ 90%. The nanoparticles were able to modulate the OEC release profile, and there was a decrease in the amount of OEC released (32 ± 1%) compared to the nanoformulations OEC (50 ± 1%) after 7 hours of the experiment. In biological assays, complete inhibition of S. sclerotiorum was observed after treatment with 1.5 mg of encapsulated CEO. So far, the results have opened new perspectives for using nanotechnology combined with essential oils, showing great potential for application in the agricultural sector. These innovative formulations may offer more sustainable and effective pest control and crop management solutions.