TÉCNICA DE NANOPRECIPITACIÓN NANOENCAPSULACIÓN DE TIMOL PARA SU APLICACIÓN COMO INSUMO FITOSANITARIO J. Arata1, M. Córdoba2, L. Hermida1 INTI Química. 1Lab. Sistemas de Liberación Controlada y 2Lab. Desarrollo Analítico y Control de Procesos jarata@inti.gob.ar 1. Objetivo del Proyecto QUTIOSANO (Q) Biocompatible y Biodegradable. No tóxico. Abundante en el medio ambiente. Actividad biocida frente a bacterias y hongos. Carga positiva → Bioadhesividad. Optimizar el proceso de obtención de nanopartículas de Timol (Np-Ti), utilizando etilcelulosa como polímero protector a través de la técnica de nanoprecipitación. Caracterizar las formulaciones, evaluar la eficiencia de encapsulación y estudiar el recubrimiento de las Np-Ti con Quitosano. RECUBRIMIENTO con Q Aprovechamiento interacción electrostática entre Np-Ti y Q. Funcionalización de la Np → Bioadhesividad + Acción inmediata (Q) con efecto prolongado (Ti). Posibles efectos sinergistas. 2. Descripción del Proyecto Introducción Las enfermedades bacterianas y fúngicas de cultivos representan un serio problema para los rendimientos de las cosechas. Por lo cual es necesario el empleo de cantidades masivas de productos fitosanitarios, en ocasiones de efectos poco estudiados o controvertidos para el medio ambiente. Muchas especies de plantas producen compuestos que tienen un rol fundamental en su mecanismo defensivo frente a bacterias, virus, hongos, parásitos e insectos como agentes naturales antimicrobianos e incluso se han identificado los componentes que producen el efecto biocida. El Ti es uno de los más efectivos, aunque su aplicación como compuesto fitosanitario se encuentra limitada. Por ello, al nanoencapsular el agente activo, lo protegería de condiciones adversas, permitiría modular la liberación y disminuir la dosis a emplear por incremento en el área superficial.   RELACIÓN ÓPTIMA EC:Q En ácido cítrico (QC), acético (QAc) y mezcla de cítrico/acético (QAcC) → Evitar Q en exceso. FIJACIÓN Q en Np-Ti Entrecruzamiento Np-Ti-Q → Formación de unión covalente. ↑ Resistencia a fuerzas externas→ ↑ Estabilidad. DETERMINACIÓN de Q en NP-Ti TIMOL (Ti) Actividad biocida frente a bacterias y hongos. Baja toxicidad para humanos. Reactividad media. Puede sufrir degradación. ETILCELULOSA (EC) A B Biocompatible. No tóxico. Estable frente a luz, oxígeno, calor, humedad y químicos. TÉCNICA DE NANOPRECIPITACIÓN Homogenizador alto cizallamiento Figura 1. Micrografías SEM de 30000x (A) y 80000x (B) y reporte de distribución de tamaño de partícula y Pot-Z de Np-Ti. Parámetros Fijos Parámetros Variables Parámetros de Caracterización Solvente: Acetona Homogenización alto cizallamiento Relación Fase Orgánica (FO)/Fase acuosa (FA) EC peso molecular Relación Ti/EC [tensiactivo] [Sólidos] Temperatura de agregado de FO Rendimiento (%R) Eficiencia de encapsulación (%EE) por HPLC Morfología Superficial a través de SEM. Distribución de tamaña de partícula (Z-ave) y cargar superficial (Pot-Z por DLS. Figura 2. Pot-Z en función de la relación EC:Q en QC (negro); en QAcC (rojo) y en QAc (azul). Figura 3. %Q retenido en Np-Ti en función de la relación EC:Q. Tabla 1. Parámetros fijos y variables de formulación y parámetros de caracterización para la optimización de Np-Ti. *[ ] = concentración. 3. Logros y resultados del Proyecto Respecto al recubrimiento de las Np-Ti con Q (ver Figura 2), a relaciones EC:Q entre 75:1 y 5:1 el Pot-Z se mantuvo constante alrededor de los 20 mV, por debajo de 5:1 el Q deja de depositarse sobre las Np-Ti, encontrándose en exceso. Por microscopía óptica se observó además que a relaciones mayores o iguales a 30:1 se formaban aglomerados macroscópicos. Los mejores resultados se hallaron con una [sólidos] de 4%; una temperatura de agregado de 15ºC y sin tensioactivo. En caso de ser necesario también se podría trabajar con una [sólidos] del 6% o superior. A continuación en la Tabla 2 figura la caracterización de un formulado de Np-Ti optimizado. Tabla 2. Caracterización de las Np-Ti obtenidas con las variables de proceso optimizadas. Como se observa en la Figura 1 se obtuvieron partículas menores a 200nm, monodispersas, regulares, esféricas, poco porosas y con una carga superficial de alrededor de -40 mV, datos que explican porque la suspensión resultó estable durante más de seis meses.   R% EE% Z-ave (nm) PdI* Pot-Z (mV) 93 ± 2 96,1 ± 0,2 173 ± 3 0,099 ± 0,01 40 ± 6 En la Figura 3 se observa que, al formarse la unión covalente entre el Q y las Np-Ti, el contenido del mismo es 3 veces superior al del Q unido electrostáticamente. No se obtuvieron diferencias significativas entre las relaciones 10:1 y 5:1, siendo los mejores resultados. Además hay un incremento del tamaño en un 20-30% y del PdI en un 60-200% producto del tratamiento a altas temperaturas y el entrecruzamiento inespecífico. Agradecimientos: M. Pianetti, INTI-Mecánica, Lab Microscopía Electrónica de Barrido.