Cientistas desenvolvem inseticida sustentável com uso de nanotecnologia

Um inseticida mais eficaz e sustentável foi desenvolvido pela Embrapa Meio Ambiente (SP) em parceria com o Instituto de Química da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp). O trabalho resultou em um sistema de liberação controlada da molécula inseticida tiametoxam. O encapsulamento foi realizado em nanomicelas poliméricas, estruturas menores que um bilionésimo de metro, ou mais de 80 mil vezes menor do que a espessura de um fio de cabelo. Estudos mostram que a aplicação de nanopesticidas pode ser muito mais eficaz em comparação com os pesticidas convencionais já existentes e poderá, em futuro próximo, substituí-los completamente. Os nanomateriais apresentam propriedades físicas, químicas e biológicas únicas, diferentes das características dos mesmos materiais em escalas maiores, devido ao aumento da razão superfície-volume e dos efeitos quânticos.

Nanopesticidas referem-se a formulações que utilizam nanomateriais em sua composição e que apresentam elevada eficiência de aplicação e menos efeitos tóxicos ao ambiente em comparação com as formulações convencionais do mesmo ingrediente ativo. Nesse trabalho, o método de formulação utilizado foi o nanoencapsulamento do ingrediente ativo estudado, resultando em uma liberação sustentada pelas nanopartículas, elevada estabilidade e especificidade. “Os resultados indicaram que as nanoestruturas foram eficazes com uma dose aproximadamente duas vezes menor comparada às formulações comerciais”, explica a analista da Embrapa Marcia Assalin, coordenadora do estudo, que contou com apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp).

A eficiência do nanoinseticida foi avaliada por meio do controle, em casas de vegetação, do inseto (Diaphorina citri) responsável pela disseminação do greening, também conhecido como huanglongbing e HLB, causado pela bactéria Candidatus Liberibacter spp. A doença acomete todas as plantas cítricas e não tem cura: uma vez contaminada, não é possível eliminar a bactéria da planta, que fica agindo como fonte de inóculo para contaminação de outras plantas.

Além de aumentar a eficiência, o novo produto pode levar a uma redução do número de aplicações, atenuação no desenvolvimento de resistência das pragas ao inseticida, e diminuição do impacto ambiental e dos custos associados.

De acordo com Ljubica Tasic, professora da Unicamp, o nanoinseticida apresentou reduzida toxicidade a organismos aquáticos utilizados em estudos de avaliação de ecotoxicidade (Raphidocelis subcapitata e Artemia salina). Por isso, ela acredita que o produto obtido representa uma das maneiras pelas quais a nanotecnologia pode promover práticas agrícolas mais sustentáveis. A agricultura, para ser considerada sustentável, deve garantir às gerações futuras a capacidade de suprir as necessidades de produção e qualidade de vida no planeta. Para isso, deve ser capaz de aumentar o rendimento agrícola, utilizando menos recursos, ao mesmo tempo que reduz seu impacto ambiental e assegura a saúde dos ecossistemas de apoio, de forma a garantir a continuidade e qualidade dos recursos naturais necessários para a produção de alimentos.

O tiametoxam e o greening

O greening é uma das mais importantes doenças dos citros da atualidade. A sua severidade se dá principalmente pela rápida e eficiente disseminação das bactérias pelo inseto Diaphorina citri e pela ausência de resistência genética em citros. O tiametoxam, um dos princípios ativos utilizados no controle da doença,  pertence a uma classe relativamente nova de inseticidas, os neonicotinodes, que estão no mercado desde o início dos anos 1990 e integram a lista dos produtos agrotóxicos mais vendidos. Esse produto químico apresenta elevada solubilidade em água, potencial de lixiviação e rápida degradação por fotólise, isto é, o processo de degradação de moléculas orgânicas por meio de luz.

Assalin afirma que, na aplicação do inseticida convencional, inúmeras perdas podem ocorrer devido a diversos fatores, como técnicas de aplicação utilizadas, condições ambientais, degradação por fotólise e lixiviação. Isso leva a repetidas aplicações, resultando no uso de inseticidas em quantidades maiores do que o necessário para controlar o inseto vetor. Assim, acarreta uma série de problemas, como aumento do custo do tratamento, contaminação de corpos aquáticos superficiais e subterrâneos, risco de desenvolvimento de resistência do psilídeo ao inseticida, além de representar risco para a saúde humana e para invertebrados aquáticos. “Além disso, é extremamente importante ressaltar que os inseticidas neonicotinoides são altamente tóxicos para insetos polinizadores como as abelhas, tendo sido banidos dos campos da União Europeia por esta razão”, ressalta.

Formulações de pesticidas nanoencapsulados permitem a liberação controlada do ativo, bem como proteção contra sua degradação prematura, possibilitando o uso do inseticida convencional de maneira mais eficiente e sustentável. Por isso, avaliar a efetividade de formulações de pesticidas encapsulados é essencial  para viabilizar seu uso na agricultura. Estudos sobre os possíveis impactos nos seres humanos e no meio ambiente devem ser realizados, de acordo com Assalin.

Autores

O artigo "Thiamehtoxam used as nanopesticide for the effective management of Diaphorina citri psyllid: an environmental-friendly formulation" (Tiametoxam utilizado como nanopesticida para o manejo eficaz do psilídeo Diaphorina citri: uma formulação ecologicamente correta) foi escrito por Marcia R. Assalin, Debora Cassoli de Souza, Maria Aparecida Rosa, Rafaela Duarte, Rodrigo Castanha e Elke Vilela, da Embrapa Meio Ambiente, Ljubica Tasic e Nelson Durán, da Unicamp.

Recebeu o seguinte resumo:

Although insecticides are essential for the effective pest management, the development of sustainable formulations remains a challenge in modern agriculture. This work focuses on the encapsulation of thiamethoxam in polymeric micelles, a nanodelivery system. The nanomicelles, prepared by thin-film hydration method, presented 94.5 ± 10.26% of encapsulation efficiency, average size of 85.14 ± 2.23 nm, zeta potential of −5.3 mV, and acceptable homogenous distribution. Water solubility of thiamethoxam nanomicelles showed an increase by 41.7% in relation of thiamethoxam compound. Toxicity assessment was applied to Raphidocelis subcapitata Korshikov and Artemia salina Linnaeus organisms. The EC50 values obtained for microalgae of polymeric nanomicelles > polymeric nanomicelles loaded thiamethoxam > commercial pesticide. EC50 values obtained for Artemia salina in all treatments could not be compared due to lack of sensitivity shown by this organism to the adopted treatments. Nanoformulation effectiveness was evaluated against D. citri caged in citrus plants grown under greenhouse conditions, in comparison to that of standard formulations. Results have suggested that thiamethoxam nanomicelles might be effective in controlling D. citri around dose 2-fold lower than commercial formulations.

doi.org/10.1080/09670874.2022.2042425