Efeito da secagem sobre a encapsulação da Beauveria bassiana em matriz de nanocompósito polimérico

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Materiais

Autores

Monteiro, I.V.F. (UFAL) ; Batista, D.P.C. (UFAL) ; Lima-filho, C.F. (UFAL) ; Silva, M.C.D. (UFAL) ; Grillo, L.A.M. (UFAL) ; Dornelas, C.B. (UFAL)

Resumo

No agricultura, nanosistemas empregados como bioinseticidas, a exemplo de nanocompósitos poliméricos, vêm sendo utilizados com sucesso no manejo de insetos-praga. Ao promover a encapsulação de agentes biológicos, como fungos entomopatogênicos, objetiva-se a preservação das características inerentes ao ativo. Assim, matrizes de encapsulação tipo beads do fungo Beauveria bassiana compostas por alginato (1%) e bentonita (2, 4 e 6%), foram obtidas por gelificação ionotrópica e secas por fluxo de ar ou liofilização. As formulações foram caracterizadas por: XRPD e FTIR, tamanho médio de partícula, índice de intumescimento e liberação in vitro. Destacaram-se as preparações com maiores concentrações de bentonita e secas por fluxo de ar, demonstrando sua viabilidade como produto biosinseticida.

Palavras chaves

Fungo entomopatogênico; Nanocompósito polimérico; Silicato lamelar

Introdução

A nanotecnologia na liberação controlada permite a encapsulação de drogas e outras moléculas bioativas à substâncias biodegradáveis de modo a favorecer os seus perfis de liberação (KUMARI et al., 2010). No ramo da agricultura, tem se tornado uma alternativa eficiente no manejo de insetos-praga (RAI & INGLE, 2012), a partir da utilização de compostos bioativos, popularmente conhecidos como bioinseticidas. Bioinseticidas a base de fungos têm como restrição a sensibilidade dos conídios a fatores abióticos, fazendo-se necessário o seu encapsulamento em matrizes poliméricas como forma de garantir a preservação das suas propriedades e atividade. Estudos ateriores do grupo constataram que matrizes poliméricas contendo alginato (biopolímero) e diferentes concentrações de bentonita (argila) exercem um efeito de barreira responsável por modificar a liberação do fungo, conferindo-lhe proteção (BATISTA et al., 2017). A remoção da água dessas formulações ajuda a preservar as propriedades físico-químicas do sistema, aumentando sua estabilidade, o que ressalta a importância da secagem das mesmas (NAKAGAWA et al. 2011). Uma das técnicas mais utilizadas para converter soluções ou suspensões em sólidos, conferindo-lhes maior estabilidade, é a liofilização (ABDELWAHE et al., 2006). Se tratando de partículas de alginato secas por fluxo de ar, é observado melhoria na reidratação (VREEKER et al., 2008). Assim, o presente estudo tem como objetivo a investigação de uma matriz de encapsulação de um fungo entomopatogênico a base de alginato-bentonita obtida por diferentes técnicas de secagem e a influência das mesmas no desempenho da formulação. Foram utilizadas secagens por: fluxo de ar (SF), liofilização com congelamento lento (CL) e congelamento rápido (CR).

Material e métodos

Foram utilizadas como matérias-primas: alginato de sódio (Sigma-Aldrich, Alemanha); bentonita sódica (Bentec Laviosa Chimica Mineraria S.p.A., Itália); cloreto de cálcio (Vetec, Brasil), nitrogênio líquido e isolado fúngico CPAT032 (Embrapa Tabuleiros Costeiros). Obtenção das formulações: Uma solução aquosa de alginato de sódio (1%) e bentonita sódica em diferentes concentrações (2, 4 e 6%) além de um branco (sem bentonita) foi adicionada a suspensão da biomassa fúngica 108 conídios/mL, resultando nas formulações de AB0, AB2, AB4 e AB6. Os beads foram obtidos por gelificação ionotrópica em CaCl2 0,25M. Por fim, foram submetidos a três métodos de secagem: (1) secagem por fluxo de ar temperatura ambiente; (2) secagem por congelamento lento em freezer com posterior liofilização e, (3) secagem por congelamento rápido com nitrogênio líquido, também seguido de liofilização. Avaliação da matriz: Os beads foram triturados e a interação alginato-bentonita foi avaliada por difração de raios X (XRPD) e espectrometria de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). Tamanho médio de partícula: 15 beads de cada formulação e técnica de secagem tiveram os seus diâmetros registrados com o auxílio de um paquímetro analógico Mitutoyo (Brasil) (LUPO et al., 2015). Índice de intumescimento (Ii%): A amostra (50 beads) foi imersa em água destilada e acompanhada diariamente até peso constante (WU et al., 2012). Liberação in vitro: A liberação dos conídios foi observada a partir do semeio de 5 beads de cada formulação em placas de Petri contendo meio de cultura BDA (MOEBUS et al., 2009) e observados através de estereoscópio binocular (Biofocus Equipamentos) até o início da germinação miceliana.

Resultado e discussão

Obtenção das formulações e tamanho médio de partícula: Beads de SF apresentam aspecto rugoso enquanto os de CL e CR demonstram superfície lisa ou com menor rugosidade. A adição de bentonita ocasionou aumento no tamanho médio dos beads. XRPD e FTIR: O difratograma da matriz alginato-bentonita demonstra ausência de alteração do plano d001, original da bentonita, indicando inexistência de intercalação polimérica. Também não ocorreu perda da forma cristalográfica, o que caracterizaria uma esfoliação. Assim, sugere-se que o alginato interage com a bentonita através de ligações com os grupos hidroxila na superfície da montmorilonita, principal constituinte da argila, formando ligações de hidrogênio intermoleculares e eletrostáticas. Através da espectroscopia de infravermelho, demonstrou-se os inúmeros pontos de contato entre os dois compostos, o que garante a obtenção de um produto adsorvido (figura 1). Ii%: As formulações de AB0 apresentaram os maiores índices de intumescimento, para todas as técnicas de secagem. Comparando uma técnica de secagem à outra, observou-se maior captação de água para CL e CR, pois matrizes de alginato liofilizadas apresentam aumento de porosidade e consequente captação de água. Liberação in vitro: Menor tempo de crescimento miceliano foi constatado para AB0 SF, ocasionado pelos poros na superfície da matriz, acelerando a liberação do ativo. Porém, matrizes compostas apenas por alginato não protegem o encapsulado. Por isso, formulações de AB4 e AB6 de CL e CR, apresentaram crescimento fúngico antes de AB0, pois esta não foi eficiente em proteger o fungo contra o possível estresse ocorrido durante a secagem (figura 2). Estes dados comprovam que a adição de bentonita à formulação confere aumento da estabilidade mecânica e proteção do bioativo.

Conclusões

A matriz composta por alginato e bentonita se mostra promissora no desenvolvimento de uma formulação sólida do bioinseticida. Os perfis de intumescimento e liberação sofreram influência da presença de bentonita e da técnica de secagem utilizada. A adição de bentonita às formulações conferiu melhorias às propriedades mecânicas dos beads e preservação do biativo daquelas submetidas a liofilização. Em geral, SF mostrou-se ser a melhor técnica, pois garante a preservação das características inerentes ao fungo. Já dentre as formulações liofilizadas, as de CL mostraram melhor desempenho.

Agradecimentos

Universidade Federal de Alagoas, Embrapa Tabuleiros Costeiros, CNPq, Fapeal, Capes, Finep.

Referências

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