Cápsula de celulose prolonga vida útil e melhora ação de fungo usado como bioinseticida
Técnica aumentou de 69% para 85% a viabilidade do Beauveria bassiana após cinco meses de armazenamento. Solução garante liberação gradual na lavoura e exige menos aplicações
Esferas de carboximetilcelulose e alumínio depois de secas: formulação favorece maior durabilidade de fungo usado como bioinseticida (foto: José Antônio Boiaro Caxa/Uniara)
Pesquisadores brasileiros desenvolveram uma nova técnica para aumentar a vida útil de fungos usados no controle biológico de pragas agrícolas, resolvendo um dos maiores desafios do setor: a perda de viabilidade dos microrganismos durante o armazenamento. Utilizando um polímero à base de celulose e íons de alumínio, a equipe criou microesferas capazes de encapsular e proteger o fungo Beauveria bassiana, alcançando 85% de germinação após cinco meses de congelamento.
O trabalho foi desenvolvido por cientistas vinculados ao Centro de Manejo Sustentável de Pragas, Doenças e Plantas Daninhas (CEMASU), um Centro de Ciência para o Desenvolvimento (CCD) financiado pela FAPESP e sediado no Instituto Biológico. Os resultados foram publicados em março no periódico científico ACS Omega.
“Realizamos um processo relativamente difundido, chamado de gelificação ionotrópica, em que um material é gotejado em outro, formando esferas, ou ‘beads’, que têm por fora uma casca de polímero com o microrganismo dentro. Com isso, preserva-se o conteúdo para que haja uma liberação prolongada”, explica Hernane da Silva Barud, coordenador do estudo, professor da Universidade de Araraquara (Uniara) e um dos pesquisadores principais do CEMASU.
O material da cápsula é feito de carboximetilcelulose – um derivado da celulose muito comum na indústria de alimentos, usado para dar textura a sorvetes. Para que essa substância ganhasse o formato tridimensional de uma esfera, os cientistas usaram íons de alumínio, que funcionaram como uma espécie de “cola” estrutural. Nos testes de laboratório, essa receita aumentou de 69% para 85% a sobrevivência do fungo após cinco meses armazenado, em comparação com o fungo puro.
Assim como em outros bioinseticidas fúngicos, a nova formulação é preenchida com células reprodutivas do B. bassiana cultivadas em laboratório. Uma vez aplicadas na lavoura, essas células se desenvolvem e liberam os esporos responsáveis por colonizar e matar os insetos-praga. O fungo causa uma doença conhecida como muscardina branca em uma ampla variedade de insetos. Entre as ordens afetadas estão: dípteros (moscas e mosquitos), coleópteros (besouros), hemípteros (percevejos), lepidópteros (mariposas, borboletas e suas lagartas), isópteros (cupins) e ortópteros (gafanhotos).
Esse mecanismo natural não causa danos a mamíferos, que costumam ser prejudicados pelos inseticidas químicos. O encapsulamento torna a estratégia ainda mais sustentável, uma vez que demanda menos aplicações e tem menor potencial para impactar espécies não alvo (leia mais em: agencia.fapesp.br/50319).
O grupo pretende agora realizar ensaios em campo para avaliar a viabilidade do produto fora do laboratório. Além do B. bassiana, outros fungos poderiam ser testados, ampliando a quantidade de culturas agrícolas que poderiam ser beneficiadas pelo produto. Outra possibilidade seria o uso na pecuária, no combate a carrapatos, por exemplo.
Caso os testes em campo mostrem uma eficácia satisfatória, Barud acrescenta que o processo de produção é escalonável. Isso faria o custo cair vertiginosamente e ajudaria a viabilizar o produto comercialmente.
Ensaios
No estudo, foram comparadas duas formas de encapsulamento. Além da que usou carboximetilcelulose e alumínio, os pesquisadores testaram outra formulação utilizando carboximetilcelulose e cálcio. A olho nu, ambas formaram as estruturas esféricas esperadas. No entanto, depois de secas, diferenças significativas foram observadas.
As que continham alumínio mantiveram o formato e apresentaram uma grande uniformidade morfológica. As de cálcio, por sua vez, tinham um colapso estrutural e se uniam, formando conglomerados de variados tamanhos.
Imagens obtidas por microscopia apontaram que a superfície das esferas do material com alumínio era levemente áspera com algumas rachaduras, enquanto os conglomerados da versão com cálcio tinham uma superfície bastante áspera e irregular.
Imagens de microscopia eletrônica de varredura mostram estrutura regular das esferas com alumínio (A e B) e irregular das que levam cálcio na formulação (C e D) (crédito: Zaldivar et al./CCY-BY 4.0)
“É importante frisar que mesmo as de cálcio conseguem manter o fungo viável por mais tempo do que o produto in natura, mas as de alumínio apresentam maior uniformidade, o que permite ter um maior controle de qualidade”, diz Barud, que coordena o Laboratório de Biopolímeros e Biomateriais da Uniara.
Além do tamanho uniforme, as esferas com alumínio apresentaram ainda alta estabilidade térmica e capacidade de reter água maior do que as de cálcio, importante para manter o fungo no seu interior.
Os autores concluem que o método de encapsulamento é simples, rápido e eficiente, com conídios viáveis na superfície das esferas mesmo após cinco meses armazenados a -18 °C. Os conídios são esporos assexuados que funcionam como as “sementes” do fungo, responsáveis por sua reprodução e pela infecção dos insetos.
Os pesquisadores agora vão testar o armazenamento em geladeira convencional (4 °C) e temperatura ambiente.
O trabalho teve como primeira autora Mayté Zaldivar, além de Jean Carlos Machado e Lívia Contini Massimino, todos do Laboratório de Biopolímeros e Biomateriais da Uniara.
Assinam ainda o trabalho Marcel Marques e Ricardo Bortoletto-Santos, da Universidade de Ribeirão Preto (Unaerp), e os pesquisadores do Instituto Biológico José Eduardo de Almeida e Ana Paula Bartels.
O artigo Sustainable encapsulation of biocontrol agents: cross-linker influence on carboxymethylcellulose-based microbeads pode ser lido em: pubs.acs.org/doi/10.1021/acsomega.5c06970.
Fonte: André Julião | Agência FAPESP
