Zinc oxide nanoparticles coupled with Deltamethrin as an effective and safer bio-nanomolecule for ticks

Resumo Técnico: Nanopartículas de Óxido de Zinco Acopladas com Deltametrina como um Bio-nanomolécula Eficaz e Mais Segura para Carrapatos

Problema
Os carrapatos são vetores hematófagos obrigatórios responsáveis por perdas econômicas significativas na indústria bovina e representam riscos à saúde pública ao abrigar diversos patógenos. As medidas de controle atuais enfrentam desafios devido ao rápido aumento das populações de carrapatos, exacerbado pelas mudanças climáticas, e ao crescente desenvolvimento de resistência aos acaricidas químicos convencionais. Embora vacinas baseadas no antígeno Bm86 estejam em desenvolvimento, elas têm dificuldade em abordar populações de carrapatos geneticamente diversas. Além disso, a dependência excessiva de acaricidas químicos como a deltametrina levou à redução da suscetibilidade nas populações de carrapatos, necessitando da exploração de alternativas mais seguras e eficientes que minimizem a toxicidade em organismos não-alvo.

Metodologia
Este estudo investigou a eficácia e a segurança de nanomateriais à base de zinco, especificamente nanopartículas de Óxido de Zinco (ZnO) e Sulfeto de Zinco (ZnS), acopladas ao acaricida deltametrina.

• Síntese: As nanopartículas de ZnS e ZnO foram sintetizadas utilizando um método hidrotérmico. O ZnS foi preparado pela reação de acetato de zinco di-hidratado com tioureia a 170°C, enquanto o ZnO foi sintetizado utilizando acetato de zinco, polietilenoglicol, ureia e amônia a 110°C. Ambos foram subsequentemente revestidos com deltametrina de grau químico através de agitação constante.
• Caracterização: Os nanomateriais sintetizados foram caracterizados por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) para morfologia, Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios X (EDX) para composição elementar e Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) para confirmar o revestimento bem-sucedido da deltametrina.
• Bioensaios Acaricidas: A eficácia dos nanoacaricidas foi testada contra carrapatos Hyalomma (adultos, larvas e ovos) utilizando três protocolos padrão:
  • Teste de Imersão de Adultos (AIT)
  • Teste de Pacote de Larvas (LPT)
  • Teste de Imersão de Ovos (EIT)
    A mortalidade e a inibição da oviposição foram registradas ao longo de 24 a 48 horas para adultos e até 21 dias para ovos. As concentrações letais (CL50 e CL90) foram calculadas usando análise de Probit.
• Avaliação de Toxicidade: Para avaliar a segurança em organismos não-alvo, foi empregado um ensaio de raiz de Allium cepa (cebola), que incluiu:
  • Ensaio ana-telofase: para determinar índices mitóticos e índices de fase.
  • Ensaio Comet: para quantificar danos no DNA.
  • Análise de aberração cromossômica: para observar alterações estruturais cromossômicas.
    Os testes foram conduzidos em várias concentrações ao longo de 24, 48 e 72 horas, comparando os nanoacaricidas com a deltametrina pura e controles.

Resultos Principais

• Morfologia e Caracterização: A análise MEV revelou que as nanopartículas de ZnS possuíam uma morfologia aproximadamente esférica e polidispersa com superfícies rugosas, enquanto as nanopartículas de ZnO exibiram estruturas em forma de flor, tubulares e multicanais. EDX e FTIR confirmaram a presença de Zinco, Oxigênio/Enxofre e a integração bem-sucedida de grupos funcionais da deltametrina (C-H, O-H, C=O, N-H) nas superfícies das nanopartículas.
• Eficácia Acaricida:
  • Carrapatos Adultos: As nanopartículas de ZnO revestidas com deltametrina (Delta-ZnO) demonstraram a maior eficácia com as menores concentrações letais (CL50 = 3,8 mg/L; CL90 = 8,5 mg/L). Em contraste, o grupo da deltametrina pura mostrou concentrações letais significativamente mais altas (CL50 = 12,4 mg/L; CL90 = 30,5 mg/L), indicando redução de sensibilidade ou potencial resistência na população de carrapatos testada.
  • Ovos e Larvas: As NPs Delta-ZnO foram as mais eficazes na inibição da emergência de larvas de ovos tratados (CL90 = 1,9 mg/L) e na redução da oviposição. As NPs Delta-ZnS também mostraram promessa, mas foram ligeiramente menos eficazes que seus equivalentes de óxido.
• Toxicidade e Segurança:
  • Genotoxicidade: O ensaio Allium cepa revelou que, embora as nanopartículas metálicas tenham exibido efeitos genotóxicos e citotóxicos leves a moderados, o acaricida químico puro (deltametrina) causou toxicidade de moderada a alta em relação ao dano ao DNA, índices de fase e aberrações cromossômicas.
  • Segurança Comparativa: As formulações de nanoacaricidas geralmente resultaram em níveis mais baixos de aberrações cromossômicas (como pontes anafásicas, viscosidade e quebras cromossômicas) e danos ao DNA em comparação com o tratamento com deltametrina pura em tempos de exposição equivalentes.

Principais Contribuições

1. Eficácia Aprimorada: O estudo demonstra que o acoplamento da deltametrina com nanopartículas de ZnO reduz significativamente a concentração letal necessária para matar carrapatos Hyalomma em comparação com o composto químico não revestido, sugerindo um mecanismo potencial para superar a resistência existente.
2. Redução da Toxicidade em Não-Alvos: Ao utilizar o modelo de cebola, a pesquisa fornece evidências de que a formulação nano reduz a carga genotóxica e citotóxica em sistemas biológicos não-alvo em comparação com o acaricida químico isolado.
3. Cobertura do Ciclo de Vida: Os nanoacaricidas foram eficazes em múltiplos estágios de vida do carrapato (ovos, larvas e adultos), abordando uma lacuna crítica nos controles que frequentemente falham em impactar a viabilidade dos ovos.

Significância e Alegações
Os autores afirmam que este estudo apoia o reaproveitamento de acaricidas existentes em nanocompósitos mais seguros e ecológicos. O trabalho sugere que os nanomateriais de Zinco-Deltametrina oferecem uma abordagem "Saúde Única" (One-health) ao equilibrar alta eficácia acaricida com impactos mínimos em organismos não-alvo. O artigo postula que esses materiais são escalonáveis e podem ser integrados a programas de manejo em nível de rebanho/fazenda para combater a resistência acaricida prevalente. No entanto, os autores observam modestamente que a comercialização bem-sucedida requer avaliações adicionais da consistência lote a lote no tamanho das nanopartículas e na morfologia de superfície, bem como coordenação com agricultores para aplicação prática. O estudo conclui que, embora os nanoacaricidas sejam promissores em escala laboratorial, eles representam um caminho viável para estratégias de controle de carrapatos mais sustentáveis.