Desenvolvimento de dispositivos de hidrogel impressos em 3D para controle sustentável de pragas: óleos essenciais encapsulados como biopesticidas contra Bemisia Tabaci

Abstract

O uso excessivo de pesticidas sintéticos tem levantado preocupações significativas devido aos seus efeitos adversos ao meio ambiente e à saúde, promovendo o interesse em alternativas sustentáveis para o manejo de pragas. Óleos essenciais têm se destacado como candidatos atraentes para biopesticidas, por oferecerem soluções ecológicas para o controle de insetos. Neste estudo, desenvolvemos protótipos de hidrogel impressos em 3D que combinam Alginato de Sódio, Pectina e Pluronic F127 com sistemas de liberação lenta de Geraniol e Eugenol encapsulados em nanopartículas de Zeína. As nanopartículas exibiram alta eficiência de encapsulamento (> 99%), com diâmetro médio de 318 ± 28 nm, índice de polidispersão de 0,41 ± 0,05 e potencial zeta de 29 ± 2 mV, mantendo a estabilidade por mais de 60 dias. Os dispositivos apresentaram estruturas homogêneas e boa estabilidade mecânica. Ensaios biológicos utilizando Bemisia tabaci revelaram um efeito de atração significativo, especialmente em protótipos à base de Pectina, que atingiram taxas de atração superiores a 50%. Essas descobertas demonstram o potencial dos óleos essenciais nanoencapsulados em dispositivos impressos em 3D como atrativos eficientes, contribuindo para o desenvolvimento de ferramentas sustentáveis em programas de manejo integrado de pragas.

The overuse of synthetic pesticides has raised significant concerns due to their adverse environmental and health effects, fostering interest in sustainable alternatives for pest management. Essential oils have emerged as attractive candidates for biopesticides, offering eco-friendly insect control solutions. In this study, we developed 3D-printed hydrogel prototypes that combine sodium alginate, pectin, and Pluronic F127 with slow-release systems of geraniol and eugenol encapsulated in zein nanoparticles. The nanoparticles exhibited high encapsulation efficiency (>99%), with an average diameter of 318 ± 28 nm, a polydispersity index of 0.41 ± 0.05, and a zeta potential of 29 ± 2 mV, maintaining stability for over 60 days. The printed hydrogel prototypes showed homogeneous structures and good mechanical stability. Biological assays using Bemisia tabaci revealed a significant attraction effect, especially in pectin-based prototypes, which reached attraction rates exceeding 50%. These findings demonstrate the potential of nanoencapsulated essential oils in 3D-printed devices as efficient attractants, contributing to the development of sustainable tools in integrated pest management programs.