Nanobioinsecticidas : nuevas estrategias para el manejo biorracional de Plodia interpunctella (Lepidoptera, Pyralidae) : desarrollo, aplicaciones y estudios ecotoxicológicos

Plodia interpunctella Hübner (Lepidoptera, Pyralidae), también conocida como la polilla de la fruta seca, es un insecto cosmopolita que ocasiona importantes daños en frutas secas, granos, harinas y productos manufacturados derivados. El control de este insecto plaga se realiza tradicionalmente a...

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Detalles Bibliográficos
Autor principal: Jesser, Emiliano Nicolás
Otros Autores: Werdin González, Jorge Omar
Formato: tesis doctoral
Lenguaje:Español
Publicado: 2021
Materias:
Biología
Aceites esenciales
Acceso en línea:http://repositoriodigital.uns.edu.ar/handle/123456789/5595
Aporte de:
Repositorio Institucional Universidad Nacional del Sur (UNS) de Universidad Nacional del Sur
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description Plodia interpunctella Hübner (Lepidoptera, Pyralidae), también conocida como la polilla de la fruta seca, es un insecto cosmopolita que ocasiona importantes daños en frutas secas, granos, harinas y productos manufacturados derivados. El control de este insecto plaga se realiza tradicionalmente a través de insecticidas de síntesis orgánica. Sin embargo, el uso intensivo de estos productos ha generado varios problemas, entre los que se pueden citar: el desarrollo de resistencia, la contaminación ambiental, daños en la salud humana y la eliminación de potenciales controladores biológicos. Estas circunstancias han llevado a replantear las estrategias de manejo de este insecto y a buscar nuevas metodologías de control, que sean menos perjudiciales para el ambiente y la salud humana. En este contexto, este trabajo propone desarrollar nuevas nanoformulaciones basadas en aceites esenciales (AE) con actividad insecticida en P. interpunctella y evaluar los efectos ecotoxicológicos de estos productos en organismos no blanco tales como Tenebrio molitor y Artemia salina y en células de mamíferos del tipo osteoblástico. En consecuencia, se evaluó la actividad insecticida de los AE de Citrus bergamia Risso (Sapindales, Rutaceae) (Bergamota), Lavandula angustifolia Mill. (Lamiales, Lamiaceae) (Lavanda), Mentha piperita L. (Lamiales, Lamiaceae) (Menta), Geranium maculatum L. (Geraniales, Geraniaceae) (Geranio), Cymbopogon martinii (Roxb.) Wats (Poales, Poaceae) (Palmarosa) y Eucalyptus globulus Labill. (Myrtales, Myrtaceae) (Eucalipto) en larvas del IV estadio y adultos de P. interpunctella. Se utilizaron dos metodologías: exposición a superficies tratadas y aplicación tópica. Los AE de geranio, menta y palmarosa tuvieron los valores de CL50 más bajos en adultos de P. interpunctella para el ensayo de toxicidad por exposición a superficies tratadas. Sin embargo, para el caso de las larvas del IV estadio tanto en el ensayo por exposición a superficies tratadas como en el ensayo por vía tópica, ningún AE mostró una mortalidad mayor al 20%, incluso a las máximas dosis. Finalmente y en el caso particular de los adultos de P. interpunctella que se trataron por vía tópica se observó que la variabilidad de los resultados obtenidos fue muy grande. Por esta razón se descartó para el resto de la tesis este tipo de ensayos en adultos. En base a los datos obtenidos en el ensayo por exposición a superficies tratadas en adultos de P. interpunctella se procedió a seleccionar a los AE de geranio, menta y palmarosa para ser nanoformulados. En lo que respecta a la obtención de nanopartículas (NP) poliméricas, se eligió al PEG-6000 como sustrato matricial y mediante el método de fusión-dispersión se obtuvieron las NP de PEG-6000 cargadas con AE (NPAE). Las NPAE de palmarosa tuvieron un tamaño de 191 nm, mientras que las de geranio de 259 nm. Ambas NP mostraron una eficiencia de cargado (EC) cercana al 90% y fueron monodispersas. Por su parte, las NP de menta tuvieron un tamaño de 380 nm, fueron polidispersas y su EC fue del 72%. Una vez obtenidas las NPAE se probaron mediante ensayos de exposición a superficies tratadas y por exposición a vapores en larvas del IV estadio y adultos de P. interpunctella. Además se estudió, en ambos ensayos, el efecto de la temperatura de post-aplicación a 17, 24 y 31 °C. Uno de los resultados más destacables es que a todas las temperaturas, las NPAE potenciaron el efecto insecticida por exposición a superficies tratadas en adultos P. interpunctella, en relación con los AE libres, entre 1,54 y 3,54 veces. Por otra parte, en el caso del ensayo por exposición a vapores, solo las NPAE de palmarosa y menta incrementaron el efecto insecticida de los AE, entre 1,26 y 4,45 veces. Sin embargo, es para destacar que el AE de palmarosa fue el que mostró el mayor efecto insecticida y su temperatura óptima de post aplicación fue de 17 °C. A su vez, sus NPAE también presentaron a esta temperatura la mayor actividad insecticida convirtiéndose así en las más efectivas de este estudio. Finalmente, se demostró que la temperatura tuvo un efecto significativo sobre la actividad insecticida de los AE y de sus NP cuando estos productos se usaron en el ensayo por exposición a superficies tratadas sobre adultos de P. interpunctella. No se registró efecto alguno de la temperatura post-aplicación cuando las NPAE se emplearon en los ensayos por exposición a vapores. Los AE de geranio, menta y palmarosa también se formularon como nanoemulsiones (NEs) utilizando Tween 80 como surfactante y la técnica de ultrasonido. Para la elaboración de las NEs las condiciones optimizadas de la sonda ultrasonido fueron: 65 W de potencia, ciclos de 30 “on”/ 20 “off”, tiempo total de sonicación de 2 min y distancia óptima de la sonda ultrasónica de 3,7 cm. En lo que respecta a estas formulaciones, las NEs de geranio elaboradas con una relación AE:Tween 80 de 1:2 tuvieron tamaños de gota de ≈14 nm, fueron monodispersas, de aspecto transparente y comenzaron a perder su estabilidad a los 120 días. En cuanto a las NEs de menta formuladas con una relación AE:Tween 80 de 1:2 mostraron tamaños de gota ≈33 nm, fueron polidispersas y de aspecto macroscópico transparente. En cuanto a la estabilidad de estas NEs, se observó un proceso de separación de fases a los 60 dias de haber sido formuladas. Finalmente los nanosistemas elaborados con el AE de palmarosa no fueron estables ni translúcidos con la relación AE: Tween 80 de 1:2. Es por esto que para no modificar las condiciones de ultrasonido, se procedió a enriquecer la mezcla con acetato de linalilo (AL). Cuando este componente enriqueció al AE de palmarosa en un 50%, se obtuvieron NEs con tamaños de gota de ≈14 nm, monodispersas, de aspecto macroscópico transparente y estables durante 120 días. En relación a la actividad insecticida de estos productos, los resultados mostraron que las NEs combinadas con β-cipermetrina potenciaron el efecto tóxico, con respecto al piretroide solo y a este combinado con los AE en larvas del IV de P. interpuctella. Por otra parte se estudiaron aspectos ecotoxicológicos de las NAPAE y NEs a través de ensayos con distintos organismos no blanco y en células de mamíferos. Con respecto a las NPAE y a las NEs se observó que estas nanoformulaciones no generaron efectos tóxicos a las dosis ensayadas en larvas de Tenebrio molitor L. Coleoptera, Tenebrionidae). En cuanto a los estudios de las nanoformulaciones en Artemia salina L. (Anostraca, Artemiidae) los resultados fueron heterogéneos. Por un lado, las NPAE del AE de geranio resultaron ser inocuas, mientras que las NEs de este AE tuvieron una alta toxicidad en este crustáceo, incluso a bajas dosis. El caso contrario fue el de las NPAE de menta y palmarosa que resultaron ser tóxicas a bajas dosis (< 25ppm). Sin embargo, las NEs de menta y palmarosa + AL mostraron valores de CL50 muchos más altos que los encontrados en el ensayo con Cx. p. pipiens, demostrando una toxicidad diferencial. Con respecto a los estudios relacionados con las células de mamíferos de tipo osteoblástico, luego de 24 h, las NEs de menta y palmarosa + AL redujeron la viabilidad celular levemente, siendo este efecto aún más pronunciado con las NEs de geranio. Luego de 72 h, las células expuestas a Tween 80 y a las NEs de menta y palmarosa + AL, exhibieron un aumento significativo en la viabilidad celular en comparación con las células del control. Por otra parte, las NEs de geranio redujeron significativamente la viabilidad celular. Finalmente a las 168 h, solo las NEs de geranio redujeron significativamente la viabilidad celular. A estos tiempos de exposición no se hallaron diferencias significativas entre el resto de los tratamientos y los controles. En el marco del desarrolloo de nuevas estrategias de manejo de insectos plaga, las nanoformulaciones basadas en AE han incrementado su importancia como nuevos insecticidas bioracionales. Según los resultados obtenidos las NPAE y NEs, elaboradas en el marco de esta tesis, son practicamente atóxicas para organismos no blanco, como A. salina y T. molitor y podrían considerarse bioinsecticidas potenciales para el manejo integrado de P. interpuctella.

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