Estudio cinético de la liberación de tebuconazol en encapsulados de materiales biohíbridos

Abstract

En los últimos 5 años se han estudiado el desarrollo de nanoplaguicidas en sistemas de nanoencapsulados para la liberación retardada del principio activo. Con la finalidad de entender las interacciones que promueven una liberación propia para la planta, en este trabajo se estudiaron las interacciones presentes en la adsorción del Tbz en organoarcillas y su encapsulación. En este estudio se evalúo el efecto de la morfología de la arcilla y la naturaleza del surfactante en la velocidad de liberación del principio activo. Inicialmente, se obtuvieron organoarcillas utilizando una arcilla laminar Bentonita y una fibrosa como la Sepiolita a partir de 5 surfactantes (1 catiónico y 4 no iónicos: 2 lipófilos, 2 hidrófilos): Bromuro de hexadecil trimetil amonio (HDTMA), Tween 80, Tween 85, Span 20 y Span 80. Las técnicas de caracterización FTIR, Potencial Zeta y DXR demostraron que independientemente del tipo de arcilla, éstas interaccionan con los surfactantes no iónicos por medio de interacciones débiles por puentes de hidrógeno entre los hidroxilos presente en los bordes de la arcilla y los que se encuentran en la estructura del surfactante; el surfactante HDTMA fue el único en el que se logró la intercalación de éste en el espacio interlaminar de la Bentonita. El estudio del equilibrio de adsorción de Tbz sobre organobentonita demostró que la capacidad para adsorber Tbz disminuye en el siguiente orden Bent-HDTMA > Bent-Span80 > Bent-Span20 ≈ Bent-Tween85 ≈ Bent-Tween80, presentando capacidades entre 25 y 5 mg/g. Por otro lado, el comportamiento con la organosepiolita fue el siguiente: Sep-Span80 ≈ Sep-Span20 > Sep-Tw85 > Sep-HDTMA > SepTween80 con capacidades de 25, 20, 19, 14 y 7 mg/g, respectivamente. Todas las organoarcillas presentaron capacidad de adsorción de Tbz mínimo 10 veces mejor que las arcillas naturales. Además, el efecto de pH de la solución demostró que la capacidad de adsorción no se afecta significativamente por esta variable. El mecanismo de adsorción de Tbz sobre organoarcillas fue principalmente por partición hidrófoba, éste independientemente de la arcilla y del surfactante. La cinética de adsorción de Tbz se interpretó satisfactoriamente con el modelo cinético de pseudo de segundo orden y el equilibrio de adsorción se logra en 2 horas. Las organoarcillas cargadas con Tbz se encapsularon en Alginato y se logró una liberación lenta y más eficaz, con un tiempo de liberación de 72 y 48 h para una concentración de 25 mg/L para capsulas de Sep-T85 y Sep-Span80; mientras que para Bent-Span80 y Bent-Tween85 el tiempo promedio de liberación es de 6 dias para liberar 4 mg/L.

In the last 5 years, the development of nanopesticides in nanoencapsulated systems for the delayed release of the active principle has been studied. In order to understand the interactions that promote its own release for the plant, in this work the interactions present in the adsorption of Tbz in organoclays and its encapsulation were studied. In this study, the effect of the morphology of the clay and the nature of the surfactant on the release rate of the active principle were evaluated. Initially, organoclays were obtained using a layered Bentonite clay and a fibrous one such as Sepiolite from 5 surfactants (1 cationic and 4 non ionic: 2 lipophilic, 2 hydrophilic): Hexadecyl trimethyl ammonium bromide (HD TMA), Tween 80, Tween 85, Span 20 and Span 80. The characterization techniques FTIR, Zeta Potential and DX R demonstrated that regardless of the type of clay, they interact with non ionic surfactants through weak interactions by hydrogen bonds between the hydroxyls present at the edges of the clay and those found in the surfactant structure; the HDTMA surfactant was the only one in which its intercalation was achieved in the interlaminar space of the Bentonite. The study of the equilibrium of Tbz adsorption on organobentonite showed that the capacity to adsorb Tbz decreases in the following order Bent HDTMA > Bent Span80 > Bent Span20 ≈ Bent Tween85 ≈ Bent Tween80, presenting capacities between 25 and 5 mg/g. On the other hand, the behavior with organosepiol ite was as follows: Sep Span80 ≈ Sep Span20 > Sep Tw85 > Sep HDTMA > SepTween80 with capacities of 25, 20, 19, 14 and 7 mg/g, respectively. All the organoclays presented Tbz adsorption capacity at least 10 times better than natural clays. In addition, the pH effect of the solution showed that the adsorption capacity is not significantly affected by this variable. The Tbz adsorption mechanism on organoclays was mainly by hydrophobic partition, this independent of the clay and the surfactant. The Tbz adsorpti on kinetics were satisfactorily interpreted with the pseudo second order kinetic model and adsorption equilibrium is achieved within 2 hours. The organoclays loaded with Tbz were encapsulated in Alginate and a slow and more efficient release was achieved, with a release time of 72 and 48 h for a concentration of 25 mg/L for Sep T85 and Sep Span80 capsules; while for Bent Span80 and Bent Tween85 the average release time is 6 days to release 4 mg/L.