Orientador: Leonardo Fernandes Fraceto

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia

Resumo: Muitas das novas tecnologias desenvolvidas atualmente envolvem a nanobiotecnologia, dentre elas, os sistemas carreadores nanoestruturados poliméricos. Os sistemas nanoestruturados poliméricos (SNP) agem como compartimentos transportadores de substâncias bioativas e apresentam tamanho...

Resumo: Muitas das novas tecnologias desenvolvidas atualmente envolvem a nanobiotecnologia, dentre elas, os sistemas carreadores nanoestruturados poliméricos. Os sistemas nanoestruturados poliméricos (SNP) agem como compartimentos transportadores de substâncias bioativas e apresentam tamanho inferior a 1 ?m. Estes sistemas têm a capacidade de alterar as propriedades físico-químicas dos compostos a eles incorporados, levando a algumas vantagens. Para herbicidas estes sistemas podem ser responsáveis pela redução na quantidade de substância química necessária para o controle de pragas, diminuição no risco de poluição ambiental, redução na quantidade de energia gasta, uma vez que se reduz o número de aplicações necessárias comparadas às formulações convencionais e aumento na segurança das pessoas responsáveis pela aplicação do produto no campo. Neste trabalho pretende-se introduzir esta nova abordagem tecnológica de sistemas de liberação modificada para herbicidas triazínicos, preparando e caracterizando dois tipos de nanocápsulas obtidas do polímero biodegradável poli(_-caprolactona) (PCL). Os herbicidas triazínicos escolhidos foram ametrina, atrazina e simazina devido a sua ampla utilização em plantações de cana-de-açúcar e milho no Brasil. Em uma primeira etapa deste projeto foram preparadas nanocápsulas pelo método deposição interfacial de polímero préformado e analisadas quanto sua eficiência de encapsulação, perfil de cinética de liberação, estabilidade físico-química e morfologia. A eficiência de encapsulação dos herbicidas nas nanocápsulas de PCL foi elevada, apresentando valores compreendidos entre 98% e 84% (m/m). O perfil de cinética de liberação do herbicida livre foi mais rápido, quando comparado com o herbicida associado às nanocápsulas. O mecanismo responsável pela liberação dos herbicidas neste sistema foi dado pelo processo de relaxamento das cadeias poliméricas. As suspensões coloidais de nanocápsulas apresentaram tamanho médio entre 200-300 nm, polidispersão baixa e valores de potencial zeta menor que -25 mV. As análises microscópicas mostraram que as nanocápsulas apresentaram-se esféricas, densas e sem agregados. Os espectros de infravermelho das nanocápsulas de PCL contendo herbicidas não apresentarambandas relacionadas aos herbicidas, evidenciando uma interação entre o composto bioativo e a nanopartícula. Na segunda etapa deste projeto foram preparadas nanocápsulas de PCL revestidas com diferentes concentrações de quitosana e encapsulou-se o herbicida atrazina ao sistema. A taxa de encapsulação, o perfil de cinética de liberação e a estabilidade físico-química das formulações também foram avaliados e observou valores de encapsulação compreendido entre 84% e 64% (m/m). O perfil de cinética de liberação do herbicida também foi alterado quando associado às nanocápsulas revestidas e o mecanismo de liberação foi dado pelo processo de difusão e relaxamento das cadeias poliméricas. A estabilidade das formulações foi alterada conforme mudança na concentração de quitosana. Portanto considerando alguns destes resultados e pensando na larga utilização de herbicidas no mundo, o seu uso na agricultura na forma associada a sistemas carreadores de liberação modificada pode ser interessante e bastante promissor do ponto de vista ecológico como econômico

Abstract: Many of the new technologies developed today involve nanobiotechnology, among them, nanostructured polymeric carrier systems. Nanostructured polymeric systems (PNS) compartments act as carriers of bioactive substances and have size less than 1 micrometers. These systems have the ability to...

Abstract: Many of the new technologies developed today involve nanobiotechnology, among them, nanostructured polymeric carrier systems. Nanostructured polymeric systems (PNS) compartments act as carriers of bioactive substances and have size less than 1 micrometers. These systems have the ability to change the physicochemical properties of the compounds incorporated into them, leading to numerous advantages. For these systems herbicides may be responsible for the reduction in the amount of chemical needed for pest control, decreased risk of environmental pollution, reduction in the amount of energy expended, since it reduces the number of applications required compared to conventional formulations and increase the safety of persons responsible for applying the product on the field. This study intended to introduce this new technology approach for sustained release systems triazine herbicides, preparing and characterizing nanocapsules produced with poly (_-caprolactone) (PCL). The herbicides were chosen ametryn, atrazine and simazine because of its wide use in sugar cane and corn crops in Brazil. In a first stage of this study was prepared nanocapsules by interfacial polymer deposition method preformed and analyzed for their encapsulation efficiency, release kinetics profile, physical and chemical stability and morphology. The encapsulation efficiency of herbicides in PCL nanocapsules was good, with values between 98% and 84%. The kinetic profile of free herbicide release was modified compared with the herbicide associated with nanocapsules. The mechanism responsible for the release of herbicides in this system was given by the process of relaxation of polymer chains. The colloidal suspensions of nanocapsules present a mean size between 200-300 nm, low polydispersity and zeta potential values lower than -25 mV. The microscopic analysis showed that the nanocapsules were spherical and didn't present aggregates. The infrared spectra of nanocapsules-PCL containing herbicides showed no bands related to herbicides, showing an interaction between the nanoparticle and the bioactive compound. In the second stage of this study was prepared PCL nanocapsules coated with different concentrations of chitosan and encapsulated to the herbicide atrazine to the system. The rate of encapsulation, the profile of release kinetics and physical and chemical stability of the formulations were also evaluated and observed values of encapsulation between 84% and 64%. The profile of release kinetics of the herbicide was also altered when associated with nanocapsules coated and release mechanism was given by the process of diffusion and relaxation of polymer chains. The stability of the formulations was changed according to change in the concentration of chitosan used. So considering some of these results and considering the wide use of herbicides in the world, its use in agriculture as the associated systems for the controlled release carrier can be interesting and very promising in terms of ecological and economical