Nanoformulación de plaguicidas basados en tebuconazol empleando cápsulas de materiales biohíbridos de halloysita-alginato

Abstract

Una de las prácticas más comunes y necesarias en la agricultura es el uso de plaguicidas, a pesar de ser sustancias altamente tóxicas y que frecuentemente son añadidas en exceso Los materiales nanométricos, como arcillas y biopolímeros, presentan propiedades interesantes como rigidez, solubilidad y biodegradabilidad que, en conjunto, pueden utilizarse para la síntesis de nanoformulaciones de liberación lenta y controlada. En esta Tesis se estudió la síntesis de cápsulas esféricas compuestas de halloysita cargada con el fungicida tebuconazol como fase dispersa y alginato como fase continua. Debido a que la halloysita es una arcilla altamente hidrófila, es necesario modificar su superficie utilizando surfactantes para obtener un material afín a compuestos orgánicos o no polares, llamado “organohalloysita”. Se utilizaron 5 surfactantes: bromuro de hexadecil trimetil amonio, Tween 80, Tween 85, Span 20 y Span 80, de los cuales se obtuvieron las isotermas de adsorción sobre halloysita y se pudo corroborar su modificación realizando un análisis de dispersión de luz dinámica para determinar el tamaño promedio. Una vez modificada la halloysita, se evaluó la capacidad de adsorción del tebuconazol sobre las organohaloysitas. Los tensioactivos con mayor capacidad de retención en halloysita tienen un HLB bajo, es decir, los lipofílicos: Span 20 (HLB = 8.6) y Span 80 (HLB = 4.3). La arcilla modificada con Span 20 y HDTMA resultó en materiales con mayor carga de tebuconazol, con una capacidad de adsorción de 6,7 y 4,4 mg/g respectivamente, a una concentración de solución de 200 mg/L. Las organohalloysitas cargadas con tebuconazol se dispersaron en una solución de alginato al 2% y las esferas se sintetizaron mediante un método de goteo de dicha dispersión en una solución de CaCl2 al 2%. El resultado fueron esferas de hidrogel compuestas por alginato y arcilla, de aproximadamente 3 mm de diámetro. Mediante técnicas como espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier se corroboró la presencia de tensioactivos y plaguicida, así como la buena dispersión de halloysita en la matriz polimérica con el microscopio electrónico de barrido. La confrontación de las nanoformulaciones vs Fusarium spp. demostró un retraso de crecimiento del hongo similar al tebuconazol comercial, corroborando el efecto fúngico del material.

One of the most common and necessary practices in agriculture is the use of pesticides, despite being highly toxic substances that are frequently added in excess. Nanometric materials, such as clays and biopolymers, have interesting properties such as rigidity, solubility and biodegradability that Together, they can be used for the synthesis of slow and controlled release nanoformulations. In this work, the synthesis of spherical capsules composed of halloysite loaded with the fungicide tebuconazole as a dispersed phase and alginate as a continuous phase was studied. Because halloysite is a highly hydrophilic clay, it is necessary to modify its surface using surfactants to obtain a material related to organic or nonpolar compounds, called "organohalloysite". 5 surfactants were used: hexadecyl trimethyl ammonium bromide, Tween 80, Tween 85, Span 20 and Span 80, from which adsorption isotherms on halloysite were obtained and their modification could be corroborated by performing a dynamic light scattering analysis to determine the average size. Once halloysite was modified, the adsorption capacity of tebuconazole on organohaloysites was evaluated. The surfactants with the highest retention capacity in halloysite have a low HLB, that is, the lipophilic ones: Span 20 (HLB=8.6) and Span 80 (HLB=4.3). Clay modified with Span 20 and HDTMA resulted in materials with a higher tebuconazole load, with an adsorption capacity of 6.7 and 4.4 mg/g respectively, at a solution concentration of 200 mg/L. Organohalloysites loaded with Tebuconazole were dispersed in a 2% alginate solution and the spheres were synthesized by a drop method of this dispersion in a 2% CaCl2 solution. The result was hydrogel spheres composed of alginate and clay, approximately 3 mm in diameter. Using techniques such as Fourier transform infrared spectroscopy, the presence of surfactants and pesticide was corroborated, as well as the good dispersion of halloysite in the polymer matrix with the scanning electron microscope. The confrontation of nanoformulations vs Fusarium spp. demonstrated a growth retardation of the fungus similar to commercial tebuconazole, corroborating the fungal effect of the material.