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Una partícula de almidón de maíz y aceite de tomillo para combatir al Aedes aegypti

Viernes 9 Agosto, 2019 en  Ciencia y Tecnología

La idea subyacente en el proyecto consistió en desarrollar un sistema de liberación controlada de larvicidas para pequeños volúmenes hídricos, tales como macetas, neumáticos, botellas y residuos que pueden convertirse en criaderos.

mosquito

(Agencia Fapesp) Utilizando almidón de maíz como base, una materia prima abundante, barata y biodegradable, investigadores de la Universidad de Campinas (Unicamp), en Brasil, desarrollaron partículas capaces de almacenar y liberar en forma controlada compuestos activos letales para las larvas del mosquito Aedes aegypti, el vector de transmisión de enfermedades tales como el dengue, el zika, la fiebre amarilla y el chikunguña.

La Agencia de Innovación de la Unicamp (Inova) ha tramitado una solicitud de patente de este desarollo, que aparece descrito en la revista Industrial Crops and Products.

En el marco de este trabajo, que contó con el apoyo de la FAPESP y con la coordinación de Ana Silvia Prata, docente de la Facultad de Ingeniería de Alimentos de la referida universidad paulista (FEA-Unicamp), se puso a prueba el aceite esencial de tomillo como agente larvicida. Esta sustancia también es biodegradable y, en la concentración que se empleó en la investigación, no reviste riesgos para la salud humana.

“Logramos obtener una partícula que se comporta exactamente igual que los huevos del Aedes. Mientras el ambiente está seco, se mantiene inerte y conserva al agente activo protegido. A partir del momento en que entra en contacto con el agua, empieza a hincharse para permitir la liberación del insecticida. Al cabo de tres días, lapso de tiempo en el cual los huevos hacen eclosión y comienza la fase larvaria, la partícula pasa a liberar cantidades letales del principio activo en el agua”, comentó Prata.

La idea subyacente en el proyecto consistió en desarrollar un sistema de liberación controlada de larvicidas para pequeños volúmenes hídricos, tales como macetas, neumáticos, botellas y residuos diversos que pueden convertirse en criaderos de estos mosquitos en el ambiente urbano.

Según Prata, las autoridades sanitarias han venido ocupándose de tratar con larvicidas los tanques de agua y otros grandes reservorios, pero los estudios epidemiológicos indican que el 50% de los focos del Aedes se encuentra en pequeños charcos.

“Dado que su costo es bajo, el gobierno podría producir estas partículas y distribuirlas entre la población para dispersarlas en domicilios con potencial acumulación de agua de lluvia, como una medida complementaria a la concientización y a la lucha contra el dengue”, dijo.

Los resultados de las pruebas realizadas en la Unicamp apuntan que estas partículas podrían mantenerse funcionando durante cinco ciclos de lluvias aproximadamente. Luego del primer contacto con el agua, liberan tan solo un 20% del aceite de tomillo. “Hicimos la prueba de dejar secar el material para luego rehidratarlo y observamos que las partículas vuelven a liberar el agente larvicida normalmente”, comentó Prata.

La investigadora consignó a su vez que el principal compuesto activo presente en el aceite de tomillo –el timol– impidió la proliferación de microorganismos en el recipiente con agua, con lo cual se evitó que las partículas se echasen a perder rápidamente una vez mojadas.

El ciclo de vida del Aedes aegypti está formado por cuatro etapas: huevo, larva, crisálida y mosquito adulto. El período total de desarrollo puede tardar de cinco a diez días, y se vuelve más corto a medida que la temperatura sube. Se considera que la fase larvaria, en la cual el insecto se encuentra confinado en el ambiente acuático, es la más estratégica en lo que concierne a las acciones de combate.

“Con base en esta información, empezamos a pensar cómo debería ser la partícula. Uno de nuestros colaboradores –Johan Ubbink [California Polytechnic State University, Estados Unidos]– sugirió producirla mediante una técnica conocida como extrusión, la misma que se aplica en la elaboración de snacks de maíz”, comentó Prata.

Este método consiste en forzar el paso de la masa de almidón húmeda y caliente por un pequeño orificio. Normalmente, la acción de la temperatura y de la presión ejercida por una rosca hace que el material se expanda tras el paso por el orificio.

“Adaptamos este proceso al aplicar una temperatura más baja y una rotación de rosca más suave, para que no se produjese una expansión del material. De lo contrario, la partícula se ablandaría rápidamente al entrar en contacto con el agua y liberaría el principio activo todo junto”, explicó Prata.

Otro desafío del grupo consistió en encontrar la composición adecuada de la materia prima. Tal como explicó la investigadora, el almidón –ya sea de trigo, de maíz o proveniente de cualquier otra fuente– está compuesto fundamentalmente por fracciones variables de amilosa y amilopectina. La cantidad de cada uno de estos componentes determina características tales como la viscosidad y la estructura (la capacidad de no deshacerse al entrar en contacto con el agua).

“Probamos fórmulas que tenían entre un 1,8% y un 76% de amilosa. Y evaluamos en cada caso cuál era el comportamiento de lixiviación [cuán rápido se deshacen las partículas] y de hinchamiento en el medio acuático”, explicó.

Al tiempo en que analizaban esos dos aspectos de las partículas, dosificando la cantidad de aceite de tomillo liberada en función del tiempo de contacto con el agua, los investigadores también observaban la actividad larvicida del compuesto activo. La prueba consistió en medir la concentración necesaria para matar al 99% de las larvas, un parámetro conocido como CL99.

“El CL99 del aceite de tomillo no encapsulado es de aproximadamente 70 microgramos por mililitro [µg/ml]. Cuando ponemos este compuesto dentro de las partículas, su valor se reduce a 31 µg/ml. En otras palabras: nuestro sistema de liberación controlada aumentó la acción larvicida”, dijo la investigadora.

De todos modos, el CL99 del compuesto natural fue mucho más bajo que el de agentes sintéticos, como el temefos. La ventaja, según Prata, reside en que, al tener una composición química compleja, con otras moléculas activas aparte del timol, se les hace más difícil a los insectos desarrollar resistencia.

El grupo también probó como larvicida el extracto de la hierba de los dientes. El resultado fue similar al que se observó con el tomillo, pero su costo fue alrededor de 15 veces mayor.

“El aceite esencial de tomillo es un material altamente disponible, que se vende comercialmente y representa tan solo un 5% de la composición de las partículas; el otro 95% corresponde almidón de maíz, que es sumamente barato. Por eso consideramos que esta técnica resulta fácil de implementar”, dijo la investigadora.

En estos momentos, el grupo de la FEA-Unicamp evalúa la posibilidad de emplear las mismas partículas para encapsular bacterias fijadoras de nitrógeno, que ayudan en el crecimiento de las plantas. Teóricamente, este material genera una disminución de la cantidad de fertilizantes utilizados en la agricultura. “Es una teoría que pretendemos poner a prueba en un futuro proyecto”, dijo Prata.


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