Avaliação dos efeitos toxicológicos do dimetoato e dimetoato nanoencapsulado em 'Danio rerio' (Zebrafish) Evaluation of the toxicological effects of dimethoate and dimethoate nanoencapsulated on 'Danio rerio' (Zebrafish)

Autor: Vallim, José Henrique, 1973
Přispěvatelé: Fraceto, Leonardo Fernandes, Castro, Vera Lucia Scherholz Salgado de, Jonsson, Claudio Martin, Oliveira, Jhones Luis de, Queiroz, Julio Ferraz de, Passos, Luiz Augusto Corrêa, Universidade Estadual de Campinas. Instituto de Biologia, Programa de Pós-Graduação em Biologia Funcional e Molecular, UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Rok vydání: 2020
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
DOI: 10.47749/t/unicamp.2019.1096229
Popis: Orientadores: Leonardo Fernandes Fraceto, Vera Lúcia Scherholz Salgado de Castro Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: Os inseticidas organofosforados como o dimetoato são o grupo de inseticidas mais amplamente usado no mundo, sendo também bastante utilizado no Brasil. Devido ao elevado potencial de contaminação dos corpos d¿água e de promoção de efeitos neurotóxicos, o dimetoato representa ameaça à saúde humana e ao meio ambiente. O uso de nanocarreadores biocompatíveis e biodegradáveis na formulação de pesticidas pode melhorar a proteção ambiental. O desenvolvimento de formulações com liberação sustentada de agrotóxicos apresenta-se como uma alternativa inovadora no controle de pragas agrícolas, aumentando a sua eficácia e reduzindo seu impacto ambiental. Neste estudo, o inseticida organofosforado dimetoato foi encapsulado usando o sistema tripolifosfato de sódio/quitosana (TPP/CS) e alginato de sódio/quitosana (ALG/CS). As nanopartículas foram caracterizadas por diferentes técnicas. A eficiência de encapsulação também foi verificada. Também foi avaliada a toxicidade das nanopartículas em comparação com formulações técnica (DMT) e comercial (DMC) em embriões e larvas de peixes. Para isso, foram avaliados parâmetros de letalidade, comportamento e atividade enzimática em embriões da espécie Danio rerio (zebrafish) expostos às formulações de dimetoato nanoencapsulado, comercial e técnico. O sistema TPP/CS apresentou boas características coloidais e físico-químicas. A eficiência de encapsulação do dimetoato foi de 99,3 ± 0,32 %, permanecendo estável por pelo menos 90 dias. Os resultados obtidos indicam que, apesar da associação de dimetoato com nanopartículas de TPP/CS ser uma boa alternativa para o uso deste ingrediente ativo, ela provocou a morte de embriões de zebrafish mesmo na ausência do inseticida. Embora a nanoencapsulação do dimetoato tenha potencial para melhorar a produtividade das culturas, a formulação com nanopartículas TPP/CS terá que ser reavaliada para se tornar ambientalmente segura. Diante destes fatos, foram sintetizadas e caracterizadas nanopartículas poliméricas de ALG/CS pelo método de gelificação iônica para liberação sustentada do inseticida dimetoato. O sistema nanocarreador ALG/CS apresentou boa estabilidade coloidal e eficiência de encapsulação de 74,8 %. Os ensaios realizados com embriões e larvas de zebrafish indicaram que a incorporação do dimetoato em nanopartículas de ALG/CS aumentou em 61,5 % a sua CL50-96 h (mg.L-1), indicando diminuição de sua toxidade quando comparado com a formulação técnica. Os efeitos tóxicos no desenvolvimento embriolarval ocorreram predominantemente nas maiores concentrações testadas após a exposição ao DMC, seguido do DMT. A nanopartícula de ALG/CS não afetou o comportamento das larvas, mas aumentou a inibição da AChE em relação às formulações técnica e comercial do dimetoato. Neste trabalho, o zebrafish mostrou ser um bom modelo para estudo de exposições ambientais a nanopesticidas e pode ser usado como ferramenta de triagem para determinar os riscos associados à exposição destes compostos, em especial, nos estágios iniciais de desenvolvimento. Apesar das nanopartículas apresentarem potencialidade de uso em culturas agrícolas, é importante que mais trabalhos sejam desenvolvidos sob condições ambientais relevantes para que esse sistema possa ser comercialmente utilizado com segurança e com a adequada relação custo-benefício Abstract: Organophosphate insecticides such as dimethoate are the most widely used insecticide group in the world and are also widely used in Brazil. Due to the high potential for contamination of water bodies and the promotion of neurotoxic effects, dimethoate poses a threat to human health and the environment. The use of biocompatible and biodegradable nanocarriers in pesticide formulation can improve environmental protection. The development of formulations with sustained release of pesticides is an innovative alternative in the control of agricultural pests, increasing their effectiveness and reducing their environmental impact. In this study, the organophosphate dimethoate insecticide was encapsulated using the sodium/ chitosan tripolyphosphate (TPP/CS) and sodium/chitosan alginate (ALG/CS) system. Nanoparticles were characterized by different techniques. Encapsulation efficiency was also verified. Nanoparticle toxicity was also evaluated in comparison with technical (DMT) and commercial (DMC) formulations in embryos and fish larvae. For this, lethality, behavior and enzymatic activity parameters were evaluated in Danio rerio (zebrafish) embryos exposed to commercial and technical nanoencapsulated dimethoate formulations. The TPP/CS system presented good colloidal and physicochemical characteristics. The encapsulation efficiency of dimethoate was 99.3 ± 0.32 %, remaining stable for at least 90 days. The results indicate that, although the association of dimethoate with TPP/CS nanoparticles is a good alternative for the use of this active ingredient, it caused the death of zebrafish embryos even in the absence of insecticide. While dimethoate nanoencapsulation has the potential to improve crop productivity, the TPP/CS nanoparticle formulation will need to be re-evaluated to be environmentally safe. In view of these facts, ALG/CS polymeric nanoparticles were synthesized and characterized by the ionic gelation method for sustained release of the insecticide dimethoate. The ALG/CS nanocarrier system showed good colloidal stability and encapsulation efficiency of 74.8 %. Tests performed with zebrafish embryos and larvae indicated that incorporation of dimethoate into ALG/CS nanoparticles increased their LC50-96 h (mg.L-1) by 61.5 %, indicating a decrease in their toxicity when compared to the formulation. technique. Toxic effects on embryolarval development occurred predominantly at the highest concentrations tested after exposure to DMC, followed by DMT. ALG/CS nanoparticle did not affect larvae behavior, but increased AChE inhibition in relation to the technical and commercial dimethoate formulations. In this paper, zebrafish has been shown to be a good model for studying environmental exposures to nanopesticides and can be used as a screening tool to determine the risks associated with exposure of these compounds, especially in the early stages of development. Although nanoparticles have potential use in agricultural crops, it is important that more work be done under relevant environmental conditions so that this system can be commercially used safely and cost-effectively Doutorado Bioquímica Doutor em Biologia Funcional e Molecular CAPES
Databáze: OpenAIRE
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