RESUMO
Organophosphate insecticides such as dimethoate (DMT) are widely used in agriculture. As a side effect, however, these insecticides contaminate bodies of water, resulting in damage to aquatic organisms. The development of nanopesticides may be an innovative alternative in the control of agricultural pests, increasing effectiveness and reducing their toxicological effects. Based upon this, the present study has investigated encapsulated DMT in alginate chitosan nanoparticles (nanoDMT) and evaluated its toxicological effects on non-target organisms. The nanoparticles were characterized by DLS, NTA and AFM, as well as being evaluated by the release profile. Nanoparticle toxicity was also evaluated in comparison with DMT, empty nanoparticles and DMT (NP + DMT), and commercial formulations (cDMT), in the embryos and larvae of Danio rerio (zebrafish) according to lethality, morphology, and behavior. The nanoparticle control (NP) showed hydrodynamic size values of 283 ± 4 nm, a PDI of 0.5 ± 0.05 and a zeta potential of −31 ± 0.4 mV. For nanoparticles containing dimethoate, the nanoparticles showed 301 ± 7 nm size values, a PDI of 0.45 ± 0.02, a zeta potential of −27.9 ± 0.2 mV, and an encapsulation of 75 ± 0.32%, with slow-release overtime (52% after 48 h). The AFM images showed that both types of nanoparticles showed spherical morphology. Major toxic effects on embryo larval development were observed in commercial dimethoate exposure followed by the technical pesticide, predominantly in the highest tested concentrations. With regard to the toxic effects of sodium alginate/chitosan, although there was an increase for LC50–96 h concerning the technical dimethoate, the behavior of the larvae was not affected. The data obtained demonstrate that nanoencapsulated dimethoate reduces the toxicity of insecticides on zebrafish larvae, suggesting that nanoencapsulation may be safer for non-target species, by eliminating collateral effects and thus promoting sustainable agriculture.
DETALHES
- TÍTULO Chitosan nanoparticles containing the insecticide dimethoate: A new approach in the reduction of harmful ecotoxicological effects
- PARCEIROS UNESP; CNPq; FAPESP
- CATEGORIA Pesquisas
- ANO 2022
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AUTORES:
José Henrique Vallim
Zaira Clemente
Rodrigo Fernandes Castanha
Anderson do Espírito Santo Pereira
Estefânia Vangelie Ramos Campos
Márcia Regina Assalin
Cláudia Vianna Maurer-Morelli
Leonardo Fernandes Fraceto
Vera Lúcia Scherholz Salgado de Castro
Chitosan nanoparticles containing the insecticide dimethoate: A new approach in the reduction of harmful ecotoxicological effects
Inseticidas organofosforados, como o dimetoato (DMT), são amplamente utilizados na agricultura, mas podem contaminar corpos d’água e causar danos a organismos aquáticos. O desenvolvimento de nanopesticidas surge como uma alternativa inovadora para aumentar a eficácia no controle de pragas agrícolas e reduzir os efeitos toxicológicos desses compostos. Com base nisso, este estudo investigou a encapsulação do DMT em nanopartículas de alginato-quitosana (nanoDMT) e avaliou seus efeitos toxicológicos em organismos não-alvo. As nanopartículas foram caracterizadas por DLS, NTA e AFM, além de terem seu perfil de liberação analisado. A toxicidade foi avaliada em embriões e larvas de Danio rerio (zebrafish), considerando letalidade, morfologia e comportamento, e comparando nanopartículas vazias (NP), DMT encapsulado (nanoDMT), DMT técnico (NP + DMT) e formulações comerciais (cDMT). As nanopartículas apresentaram tamanho hidrodinâmico médio de 301 ± 7 nm, PDI de 0,45 ± 0,02, potencial zeta de -27,9 ± 0,2 mV e eficiência de encapsulação de 75 ± 0,32%, com liberação controlada ao longo do tempo (52% após 48 h). As imagens de AFM mostraram morfologia esférica para ambos os tipos de nanopartículas. Os efeitos tóxicos mais acentuados no desenvolvimento embrio-larval foram observados para o dimetoato comercial, seguido pelo pesticida técnico, principalmente nas concentrações mais altas. Embora o dimetoato encapsulado tenha apresentado um aumento na LC50–96 h em relação ao pesticida técnico, o comportamento das larvas não foi afetado. Os dados obtidos indicam que a nanoencapsulação do dimetoato reduz sua toxicidade em larvas de zebrafish, sugerindo que essa tecnologia pode tornar os inseticidas mais seguros para espécies não-alvo, minimizando efeitos colaterais e promovendo uma agricultura mais sustentável.
Principais resultados:
A nanoencapsulação do dimetoato reduz sua toxicidade em organismos não-alvo, como larvas de Danio rerio, promovendo uma alternativa mais segura e sustentável para o controle de pragas agrícolas.
Autores:
Vallim, José Henrique
Clemente, Zaira
Castanha, Rodrigo Fernandes
do Espírito Santo Pereira, Anderson
Campos, Estefânia Vangelie Ramos
Assalin, Márcia Regina
Maurer-Morelli, Cláudia Vianna
Fraceto, Leonardo Fernandes
de Castro, Vera Lúcia Scherholz Salgado
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