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Empresas

29 de octubre de 2021

Promicell: la autoencapsulación como nueva tecnología de formulación de fitosanitarios en base a extractos naturales

Promicell: la autoencapsulación como nueva tecnología de formulación de fitosanitarios en base a extractos naturales

En los últimos años, la preocupación y conciencia social en torno a los problemas ambientales ocasionados por el uso indiscriminado de fitosanitarios sintéticos ha aumentado a nivel global. Muchos son ya los países que están legislando para disminuir y prohibir el uso de los más peligrosos (Villaverde y col., 2014), por lo que surge la necesidad de conseguir alternativas que ayuden a combatir de una forma más sostenible las plagas. Así, los extractos naturales de plantas y microorganismos se presentan como una interesante solución para ser utilizada en combinación con compuestos sintéticos en programas de control  integrado de plagas.

INTRODUCCIÓN

Los extractos naturales, a diferencia de los sintéticos, son biodegradables y menos proclives a la generación de resistencias, pudiendo  ser además  tan  efectivos  como  los fitosanitarios de síntesis (Koul y col., 2008). Sin embargo, los extractos naturales no suelen ser muy estables ni persistentes, ya que son vulnerables a distintos factores ambientales, lo que disminuye su efectividad en la práctica. Por ello, es necesario trabajar en formulaciones adaptadas que permitan mantener estos extractos estables durante más tiempo, potenciando con ello su efectividad. De esta necesidad surge Promicell, la nueva tecnología de formulación de extractos naturales que ha hecho posible el desarrollo del bioinsecticida Tec-Fort®.

Tec-Fort®: bioinsecticida en base a piretrinas naturales con tecnología de formulación Promicell

Tec-Fort® es un bioinsecticida de amplio espectro, especialmente eficaz contra insectos plaga de exoesqueleto blando. Tec-Fort® está formulado a base de una selección de piretrinas naturales. Estas piretrinas provienen del extracto de la flor de Tanacetum  cinerariifolium  sin. Chrysanthemum cinerariaefolium Vis., más conocido como pelitre de Dalmacia o piretro.

Las piretrinas contienen los compuestos activos con capacidad insecticida, pero al proceder de extractos naturales de crisantemo son muy vulnerables a distintos factores ambientales, en especial a la radiación UV. Por ello, muchos de los productos comerciales en base a piretrinas naturales presentan efectividades bajas en campo, pues sus componentes se degradan con facilidad antes de llegar a los insectos.

En Grupo Agrotecnología, hemos conseguido un insecticida altamente efectivo a base de piretrinas naturales gracias a nuestra tecnología de formulación Promicell. Esta tecnología es capaz de proteger los compuestos activos alargando su tiempo de degradación.

Nuestra tecnología de formulación parte de una selección exhaustiva de piretrinas, donde se optimiza su procedencia y proporciones, y luego se combinan con distintos antioxidantes, coadyuvantes y otros coformulantes totalmente biodegradables.

Si bien, la verdadera novedad de la tecnología de formulación Promicell se evidencia cuando el producto concentrado se disuelve en la solución de dosificación. En este momento, se produce una reorganización micelar, que consiste en la autoencapsulación de las piretrinas en el interior de unas cápsulas de naturaleza lipídica denominadas micelas. Las micelas están diseñadas para formarse cuando el producto concentrado se mezcla con lacantidad de agua necesaria para su correcta dosificación. Estas cápsulas lipídicas protegen a las piretrinas de su rápida degradación ante la acción de los distintos factores ambientales.

MODO DE ACCIÓN DE Tec-Fort®

Los distintos compuestos activos presentes en Tec-Fort® actúan como insecticidas de contacto, penetrando fácilmente por las distintas cavidades naturales del insecto o a través de las zonas no esclerotizadas del  mismo. Una vez en el interior, estos compuestos alcanzan rápidamente el sistema nervioso central del insecto donde se unen y activan los canales de sodio de las membranas celulares de los nervios, generando una alteración del impulso nervioso y causando la muerte del insecto por extenuación y/o parálisis (Ray and Fry, 2006). Todo este proceso ocurre con rapidez una vez que las piretrinas son aplicadas sobre el insecto, pues minutos después de  entrar  en  contacto con los compuestos activos los insectos son incapaces de moverse o volar.

El objetivo principal de este trabajo se centra en el estudio del fenómeno de autoencapsulación de las piretrinas que tiene lugar en el proceso de dosificación de Tec-Fort®, gracias a la tecnología  de  formulación  Promicell, y la evolución en el tiempo de estas micelas protectoras.

MATERIALES Y MÉTODOS

Autoencapsulación de las piretrinas presentes en Tec-Fort®  en la disolución de dosificación en ensayo de laboratorio.

Con el objetivo de observar y corroborar el proceso de encapsulación que tiene lugar cuando Tec-Fort® se disuelve en la dilución de aplicación, enun vaso de precipitados de 1 L se añadieron 500 mL de agua y 0,6 mL de Tec-Fort® y se agitaron por agitación magnética a 25°C, obteniéndoseuna dispersión homogénea. Inmediatamente, tras la formación de la dispersión se paró la agitación y se extrajo la primera muestra para su observación.

La observación de la encapsulación se realizó de manera directa sin necesidad de marcar el compuesto con fluoróforos, pues las piretrinastienen la capacidad natural de auto-fluorescer. Para la observación se utilizó un microscopio de epifluorescencia (Axioplan, ZEISS). La muestrafue observada inmediatamente tras su recogida. Para ello se colocó una gota de muestra en un portaobjetos (20 x 80 x 1 mm) y se cubrió con un cubreobjetos de (20 x 40 x 0,25 mm). Para las observaciones se trabajó principalmente con los objetivos de x20 y x40 aumentos. Se tomaron fotografías y vídeos del fenómeno observado.

Para el estudio de la evolución en el tiempo de las micelas formadas, se tomaron muestras de la dispersión homogénea cada 30 minutos durante 2 horas, y también a las 3, 24 y 72 horas, y se observaron de la misma forma descrita anteriormente.

Autoencapsulación de las piretrinas presentes en Tec-Fort® en la disolución de dosificación y evolución de las micelas formadas en ensayo de campo.

Con el objetivo de escalar en campo las observaciones hechas en laboratorio, se replicó la evaluación en un ensayo de campo realizado en  cultivo de pimiento (Capsicum annuum) en invernadero durante el mes de mayo de 2019, en una parcela de 50m2 situada en la localidad de Pilar de la Horadada (Alicante). Se evaluaron dos tesis de una sola aplicación de Tec-fort, en dos concentraciones distintas de 1,0 ml/L y 1,2 ml/L.

Las imágenes tomadas con el microscopio de epifluorescencia corroboraron la encapsulación de las piretrinas en la disolución de dosificación. Se comprobó que las cápsulas que contenían piretrinas se correspondían con micelas y no con liposomas, pues las cápsulas tenían una pared única (Figura 1).

Figura 1. Fotografías tomadas con microscopio de epifluorescencia que muestran la autoencapsulación de las piretrinas presentes en Tec-Fort® cuando el producto se disuelve en la solución de dosificación. Las fotografías A, B, C y D fueron tomadas a los 30, 60, 90 y 120 minutos de la obtención de la dispersión homogénea de piretrinas en agua respectivamente.

Las micelas formadas tenían tamaños de entre 5 y 16 um. Se comprobó que las micelas eran totalmente estables hasta pasadas dos horas de laobtención de la solución de piretrinas en agua. Si bien, a las tres horas se empezó a observar que las micelas aumentaban de tamaño y laspiretrinas se concentraban en la periferia de éstas (Figura 2 A-B). Además, algunas de las micelas se rompían y vaciaban totalmente sucontenido. La desestabilización y degradación de las micelas fue ocurriendo paulatinamente, hasta observarse micelas mayoritariamente vacíastranscurridas 24 horas (Figura 2 C-D). También se observaron a este tiempo agregados que se correspondían con productos de degradación depiretrinas. Las fotografías tomadas 48 y 72 horas después de la obtención de la dispersión homogénea de piretrinas en agua no se muestran en este trabajo, puesto que a estos tiempos ya no había rastro de piretrinas o micelas.

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Figura 2. Fotografías tomadas con microscopio de epifluorescencia que muestran la evolución y degradación de las micelas formadas tras la disolución de Tec-Fort® en la solución de dosificación. Las fotografías A y B fueron tomadas a los 180 minutos de la obtención de la dispersión homogénea de piretrinas en agua, mientras que C y D fueron tomadas a las 24 horas.

DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES

Los resultados de este estudio ponen de manifiesto cómo, gracias a la tecnología de formulación Promicell, cuando Tec-Fort® se mezcla con la cantidad de agua necesaria para su correcta dosificación se produce un fenómeno de autoencapsulación de las piretrinas en el interior de micelas lipídicas de tamaños que varían entre los 5 y 16 um. También se demostró que las micelas formadas son totalmente estables durante un mínimo de dos horas, empezando a romperse sólo después de tres horas de su formación. Estas tres horas de protección máxima del compuesto activo proporcionan el tiempo suficiente a las piretrinas para ejercer su acción insecticida. No obstante, transcurrido este tiempo, las micelas se rompen y vacían paulatinamente, dejando parte de las piretrinas desprotegidas. Después de 24 horas prácticamente todas las micelas se observaron vacías y las piretrinas degradadas.

De este modo, la tecnología de formulación Promicell consigue mantener la acción de las piretrinas durante tiempos más prolongados, protegiéndolas de su degradación en los momentos cruciales de acción.

Las micelas protegen a las piretrinas de su degradación por la acción de los rayos UV, pues son capaces de refractarlos y evitar su impacto directo. Así, el producto puede usarse bajo cualquier condición de luminosidad y climática.

Adicionalmente, el ensayo de campo puso de manifiesto cómo, con una cantidad menor de principio activo, pueden conseguirse resultados en camposimilares a los obtenidos con el doble de principio activo. Esto se alcanza gracias a la acción protectora de las micelas, puesto que mantienen efectivo el principio activo durante más tiempo.

Además, la tecnología Promicell también consigue que Tec-Fort® tenga una mayor capacidad mojante, alcanzando una mayor superficie cubierta porvolumen de aplicación, lo cual también contribuye a los resultados obtenidos en el ensayo de campo, permitiendo optimizar dosificaciones.

Tec-Fort® no presenta problemas de fitotoxicidad pues la tecnología Promicell ayuda a que se produzca homogeneidad en la dosis. Tec-Fort® es también biocompatible con el insecto, de modo que no existen problemas de entrada de las piretrinas en el insecto cuando están encapsuladas, pues la naturaleza lipídica de las micelas les hace perfectamente compatibles con las membranas del insecto, favoreciendo su entrada.

Por último, la tecnología Promicell es totalmente compatible con la biodegradabilidad natural de las piretrinas, pues nuestros estudios demostraron que no había rastro de ellas tras 24 horas de la aplicación.

BIBLIOGRAFÍA

Koul O, Walia S, Dhaliwal GS (2008) Essential Oils as Green Pesticides: Potential and Constraints. Biopesticides International, 4: 63-84.

Villaverde JJ, Sevilla-Moran B, Sandín-España P, López-Goti C, Alonso-Prados JL (2014) Biopesticides in the framework of the European Pesticide Regulation (EC) No.1107/2009. Pest Management Science, 70:2-5.

Ray DE, Fry JR (2006) A reassessment of the neurotoxicity of pyrethroid insecticides. Pharmacology and Therapeutics,  111:  174-193.

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