Nanoformulaciones de aceites esenciales para el control de insectos plaga de productos almacenados
La infestación por insectos plaga es una de las causas principales de pérdidas cuantitativas y cualitativas en el área de productos alimenticios almacenados (granos y productos derivados), tanto por sus daños directos como los indirectos. Los gorgojos Sitophilus oryzae L. (Coleoptera, Curculionidae) y Lasioderma serricorne F. (Coleoptera, Anobiidae) son dos de los principales protagonistas en el ataque de alimentos durante las fases de producción o en las subsiguientes etapas de distribución y almacenamiento. Entre las prácticas comunes para prevenir su infestación, se incluyen el empleo diversos insecticidas sintéticos. Sin embargo, el uso excesivo de estos productos ha provocado el recrudecimiento de la resistencia en insectos plaga, problemas en la salud humana y efectos adversos en el medio ambiente y en organismos no blanco. En este sentido, los bioinsecticidas basados en aceites esenciales (AEs) se muestran como una alternativa segura, de bajo costo y ambientalmente viable. En el presente trabajo se propuso desarrollar nanopartículas poliméricas (NPs) cargadas con AEs y evaluar los efectos letales y subletales en S. oryzae y L. serricorne y determinar su perfil ecotoxicológicos al investigar sus efectos en organismos no blanco acuáticos (Artemia salina L. (Anostraca, Artemiidae), terrestres (Tenebrio molitor L. (Coleoptera, Tenebrionidae) y Blaptica dubia Serville (Blattodea, Blaberidae) y en células de mamíferos del tipo osteoblástico. En consecuencia, se evaluó la actividad insecticida de los AEs de menta (Mentha piperita L. - Lamiaceae), palmarosa (Cymbopogon martinii (Roxb.) Wats - Poaceae), geranio (Geranium maculatum L. - Geraniaceae), lavanda (Lavandula angustifolia Mill. - Lamiaceae), orégano (Origanum vulgare L. - Lamiaceae), laurel (Laurus nobilis L. - Lauraceae) y árbol de té (Malaleuca alternifolia Maiden y Betche - Myrtaceae). En primera instancia, por cromatografía gaseosa acoplada a espectrometría de masas (CG-EM) se obtuvo la composición química de los AEs, en la cual se observó que en la mayoría de los casos los componentes mayoritarios fueron los monoterpenos (≈60%) y sesquiterpenos (≈30%), seguidos de hidrocarburos aromáticos, ácidos carboxílicos y derivados (≈5-10%). En cuanto a la actividad insecticida por exposición a superficies tratadas, se observó que en S. oryzae los aceites de geranio y palmarosa fueron los más efectivos, mientras que en L. serricorne, el AE de palmarosa fue el que generó la mayor actividad. Por exposición a vapores, en S. oryzae, el aceite de árbol de té fue el que produjo mayor toxicidad y en L. serricone, el AE de geranio. Además, se estudió el efecto combinado de un insecticida sintético con los AEs, observándose que en S. oryzae, la combinación β cipermetrina y los AEs de geranio, palmarosa, orégano y laurel tuvo mayor efecto tóxico respecto a los compuestos individuales; en L. serricorne, la combinación de β-cipermetrina y los AEs de menta, lavanda y orégano fue más efectiva que la aplicación de los compuestos libres. A través del método de fusión-dispersión se obtuvieron las NPs de PEG-6000 cargadas con AEs con un rango de tamaños entre 191 y 534 nm, siendo las NPs cargadas con aceite de palmarosa, árbol de té, geranio y orégano las más pequeñas. El análisis del índice de polidispersión (IPD) indicó que las NPs de palmarosa, geranio, orégano y laurel fueron monodispersas (IPD<0,25), las NPs de lavanda y árbol de té tuvieron una distribución variable de tamaños (0,25<IPD<0,4), mientras que las NPs de menta fueron polidispersas (IPD>0,4). Con respecto a la eficiencia de cargado (EC), todas las NPs tuvieron una EC>70%. Las NPs de palmarosa, geranio, orégano, laurel y árbol de té mostraron una EC cercana al 90%, mientras que las NPs de menta y lavanda con valores de EC cercanos al 75%. Un total de 29 componentes fueron identificados por CG-EM en la fase éter de extracción de las NPs poliméricas, reconociéndose monoterpenos (≈73%), sesquiterpenos (≈21%) e hidrocarburos aromáticos (≈7%). En cuanto a la actividad insecticida de las NPs, por exposición a superficies tratadas, en S. oryzae, las NPs cargadas con aceite de orégano fueron las más efectivas, potenciando la toxicidad del aceite 7,51 veces; en L. serricone, las NPs elaboradas con los aceites de orégano y geranio fueron las que promovieron mayor toxicidad, potenciando la bioactividad de los AEs 3,58 y 3,30 veces, respectivamente. Cabe resaltar que las NPs de orégano fueron 2 veces más tóxica que el insecticida piretroide. En cuanto a la actividad por exposición a vapores, ninguna de las NPs generó toxicidad en S. oryzae y L. serricorne. Los porcentajes de mortalidad luego de la exposición a una combinación de β-cipermetrina y las NPs mostró que en S. oryzae, la combinación del insecticida con las NPs de palmarosa, geranio, orégano, lavanda y laurel fueron más efectivas que los productos aplicados individualmente; para L. serricorne, este efecto fue corroborado con la combinación del insecticida y de las NPs de menta, palmarosa, geranio y orégano. En cuanto a los efectos subletales, las NPs potenciaron la actividad repelente de los AEs, siendo las formuladas con los aceites de menta, palmarosa (72 h) y orégano (60 h) las más efectivas en S. oryzae y L. serricorne. Además, se evaluaron los efectos conductuales de los AEs y sus NPs en ambos insectos, por medio del estudio de variables como la distancia total recorrida y velocidad (de 0 a 96 horas pos-tratamiento). En S. oryzae, los AEs de geranio y árbol de té y sus NPs fueron los más efectivos al modificar las variables hasta las 48 y 72 h post-tratamiento. En L. serricorne, los AEs de geranio, lavanda, orégano, laurel y árbol de té modificaron las variables durante 24 h, mientras que las NPs de geranio, lavanda, orégano y árbol de té extendieron sus efectos hasta las 48 y 72 h post-tratamiento. Por otro lado, los AEs y sus NPs modificaron los índices nutricionales de ambos insectos luego de 72 h de exposición. Los AEs de geranio y orégano y sus NPs fueron las que produjeron mayores alteraciones al disminuir los índices TCR, TRC y ECAI. Con el objetivo de obtener valores de referencia sobre la toxicidad de los AEs y sus NPs en ambiente acuáticos, se seleccionó al insecto plaga de interés sanitario Culex pipiens pipiens L. (Diptera, Culicidae) como representante de este tipo de medio. Tales valores fueron utilizados para comparar los efectos de estos productos sobre A. salina. En larvas IV de Cx. p. pipiens los AEs de orégano y laurel y las NPs de geranio y orégano fueron selectivas para este organismo. Se demostró que los AEs y sus NPs fueron ligeramente tóxicas en A. salina, específicamente, los AEs y sus NPs tuvieron valores de CL50 en un rango entre 11,38 y 77,37 ppm siendo las NPs de árbol de té el tratamiento con mayor efecto tóxico (11,38 ppm). Además, los AEs y sus NPs, demostraron ser prácticamente no tóxicos para larvas de T. molitor y ninfas de B. dubia, por lo tanto, resultan ser un producto seguro para su aplicación en ambientes terrestres. Con respecto a los estudios relacionados con las células de mamíferos de tipo osteoblástico, ninguna de las NPs produjo citotoxicidad luego de 24 h de exposición; mientras que a las 48 h solo las NPs de geranio y árbol de té fueron citotóxicas. Cabe destacar que a las 72 h las NPs de geranio revertieron el efecto mencionado mientras que las elaboradas con el aceite de árbol de té lo acentuaron.
Biología, Insectos, Plagas, Aceites esenciales
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