Desenvolvimento, caracterização e aplicação biológica de nanossistema contendo zeína e lignina como carreador para geoprópolis
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Data
2023-02-02
Autores
Orientador
Fraceto, Leonardo Fernandes 
Coorientador
Pós-graduação
Ciências Ambientais - Sorocaba
Curso de graduação
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Dissertação de mestrado
Direito de acesso
Acesso restrito
Resumo
Resumo (português)
Busca-se ampliar as aplicações naturais que possuam atividade eficiente contra fitopatógenos que tragam maior produtividade aos cultivos agrícolas, uma vez que o cenário de pragas resistentes e monocultura tornam o controle de pragas e doenças um dos maiores desafios da atualidade. Destaca-se a própolis como um produto natural com potencial de aplicação para pesticida, no entanto, sua baixa solubilidade em água e fitotoxicidade associada ao tempo de exposição e altas concentrações, representam um impasse. Neste sentido, o encapsulamento de própolis em nanopartículas compostas por biopolímeros melhoram tanto a solubilidade em água dos componentes ativos quanto à liberação destes componentes em dosagens menores, por mais tempo e, além disso, contribui com a gama de aplicações nanotecnológicas ecoamigáveis, por se tratar de uma formulação que é composta somente por materiais renováveis. A obtenção de um tipo de extrato de própolis brasileira, geoprópolis, e a avaliação de aspectos sobre a sua caracterização e estabilidade química ao longo de oitenta e cinco dias foram incluídas neste estudo. Para a aplicação biológica, foram preparadas nanopartículas a partir de zeína e lignina contendo geoprópolis de abelhas Mandaçaia (Melipona quadrifasciata), por meio do método de precipitação por antissolvente, que foram caracterizadas por espalhamento dinâmica de luz (DLS), potencial Zeta, pH, calorimetria exploratória diferencial (DSC), espectroscopia na região do infra-vermelho (FTIR) e microscopia de força atômica (AFM). Aplicou-se as formulações de nanopartículas e extratos de geoprópolis, utilizando água como controle, em sementes de feijão (Phaseolus vulgaris) e tomate (Solanum lycopersicum), estas foram avaliadas quanto à taxa de germinação (%) e comprimento das plântulas, após 5 dias de incubação, e os resultados demonstraram que os tratamentos à base de extrato de geoprópolis e as nanoformulações não causaram efeitos deletérios na germinação das sementes avaliadas. Apesar disso, os resultados obtidos para o efeito biológico são inconclusivos. Já as formulações produzidas apresentaram características de estabilidade físico-químicas estáveis ao longo de 85 dias, dentre estas, duas demonstraram características de tamanho e índice de polidispersão que foram favorecidas com o tempo. Todas as amostras apresentaram excelentes índices de encapsulação (> 99%), enquanto que os resultados obtidos em DSC e FTIR de duas das formulações assim como seus componentes separadamente demonstraram interações químicas entre os componentes das formulações, bem como de grupamentos químicos específicos utilizados para a produção. Por fim, formulação sem ativo e formulações com os extratos F e G foram analisadas por meio de imagens obtidas por AFM e estas demonstraram que todas as formulações apresentaram nanopartículas esféricas e com maior freqüência de tamanho entre 40 e 60 nm para as formulações contendo geoprópolis em comparação com a formulação sem geoprópolis (80 – 100 nm). Todos os resultados sugerem que a combinação proposta é adequada para a aplicação efetuada, entretanto, estudos que avaliem outros nanossistemas e dosagens com ação eficiente contra fitopatógenos comuns em agricultura são necessários e bem-vindos, assim como os estudos que considerem os aspectos de nutrição e fisiologia vegetais com a utilização de geoprópolis, seja sob a forma de extrato etanólico ou como componente em nanoformulações.
Resumo (inglês)
The aim is to expand the natural applications that have efficient activity against phytopathogens that bring greater productivity to agricultural crops, since the scenario of resistant pests and monoculture makes the control of pests and diseases one of the greatest challenges today. Propolis stands out as a natural product with potential for application as a pesticide, however, its low solubility in water and phytotoxicity associated with exposure time and high concentrations represent an impasse. In this sense, the encapsulation of propolis in nanoparticles composed of biopolymers improves both the solubility in water of the active components and the release of these components in smaller dosages, for a longer period of time and, in addition, contributes to the range of eco-friendly nanotechnological applications, for it is a formulation that is composed only of renewable materials. Obtaining a type of Brazilian propolis extract, geopropolis, and evaluating aspects of its characterization and chemical stability over eighty-five days were included in this study. For biological application, nanoparticles were prepared from zein and lignin containing geopropolis from Mandaçaia bees (Melipona quadrifasciata), using the antisolvent precipitation method, which were characterized by dynamic light scattering (DLS), zeta potential, pH, calorimetry (DSC), infrared spectroscopy (FTIR) and atomic force microscopy (AFM). The formulations of nanoparticles and geopropolis extracts, using water as a control, were applied to bean (Phaseolus vulgaris) and tomato (Solanum lycopersicum) seeds, these were evaluated for germination rate (%) and seedling length, after 5 days of incubation, and the results showed that treatments based on geopropolis extract and nanoformulations did not cause deleterious effects on the germination of the evaluated seeds. Despite this, the results obtained for the biological effect are inconclusive. The formulations produced showed stable physicochemical stability characteristics over 85 days, among these, two showed characteristics of size and polydispersion index that were favored with time. All samples showed excellent encapsulation rates (> 99%), while the results obtained in FTIR of two of the formulations as well as their components separately showed chemical interactions between the components of the formulations, as well as of groups specific chemicals used for production. Finally, formulation without active and formulations with F and G extracts were analyzed using images obtained by AFM and these demonstrated that all formulations presented spherical nanoparticles and with greater frequency of size between 40 and 60 nm for formulations containing geopropolis in comparison with the formulation without geopropolis (80 – 100 nm). All results suggest that the proposed combination is suitable for the application performed, however, studies that evaluate other nanosystems and dosages with efficient action against common phytopathogens in agriculture are necessary and welcome, as well as studies that consider aspects of nutrition and plant physiology with the use of geopropolis, either in the form of an ethanolic extract or as a component in nanoformulations.
Descrição
Palavras-chave
Idioma
Português