Desarrollo de insecticida.

Jun 09, 2023

Parásitos y vectores volumen 16, número de artículo: 122 (2023) Citar este artículo

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Las medidas de protección personal utilizando telas tratadas con insecticida es una de las estrategias más efectivas para prevenir las picaduras de insectos hematófagos. Muchos países han tenido éxito en el tratamiento de tejidos con piretroides a nivel individual.

En el estudio actual, se ha impregnado una nueva combinación de insecticidas, alfa-cipermetrina (ACP) y deltametrina (DET), en un tejido compuesto por una mezcla 50:50 de poliéster y algodón. Se realizaron análisis residuales y morfológicos junto con la evaluación de parámetros físicos. Se realizaron evaluaciones biológicas para comprobar la repelencia, el derribo y la mortalidad de telas impregnadas de insecticida (IIF) contra chinches (Cimex lectularius) mediante un ensayo en placa de Petri y contra mosquitos (Aedes aegypti y Aedes albopictus) mediante un bioensayo de cono.

Los resultados mostraron que la repelencia de IFI fue del 56,6% para C. lectularius y un porcentaje de caída del 53,3% y 63,3% para Ae. aegypti y Ae. albopictus, respectivamente. Se encontró una mortalidad > 80% para ambas especies de mosquitos hasta 20 ciclos de lavado sin diferencia significativa (P > 0,05). A partir del análisis de cromatografía líquida de alta resolución (HPLC), la reducción de los contenidos de ACP y DET después de lavados posteriores se puede correlacionar con la disminución general de la bioeficacia. Se encontró que el ACP y el DET restantes en la unidad de gramo de tela después de 20 ciclos de lavado eran 5,4 mg y 3,1 mg, respectivamente. Al examinar la morfología de la superficie de la tela utilizando un microscopio electrónico de barrido (SEM) y utilizando análisis de rayos X de dispersión de energía (EDX), fue posible identificar la presencia de insecticidas adheridos a la tela. La calorimetría diferencial de barrido (DSC) mostró un pico endotérmico distintivo del insecticida a 98,3 ºC, mientras que no se observó ningún cambio en el comportamiento térmico en el análisis termogravimétrico (TGA). Además, los atributos físicos del IFI proporcionan evidencia concluyente de su firmeza.

Todos los hallazgos experimentales fueron consistentes con el uso potencial de IIF como tela repelente de chinches y mosquitos contra infestaciones hematófagas. Este tejido puede servir como una estrategia potencial para controlar enfermedades transmitidas por vectores como el dengue, la malaria, la fiebre de las trincheras, etc.

El dengue, la malaria, la encefalitis japonesa y la filariasis son enfermedades transmitidas por mosquitos que amenazan a más de 2 mil millones de personas en todo el mundo, predominantemente en los países tropicales [1, 2]. Investigaciones recientes indican que Aedes spp. Los mosquitos tienen posible importancia en la transmisión de enfermedades en la India [3,4,5]. Aedes aegypti y Ae. albopictus son los dos vectores más comunes que se sabe que transmiten varias enfermedades virales como el dengue, chikungunya, fiebre amarilla y Zika [6,7,8,9]. En la India, en 2022 se documentaron 63.280 casos y 44 muertes causadas por el dengue. Desde el 31 de agosto de 2022, se han producido 32.653 casos y 32 muertes. Los medios de comunicación informaron de un rápido aumento de los casos de dengue en algunos otros estados como Delhi, Uttar Pradesh, Assam y Bengala Occidental [10]. La forma más establecida de controlar las enfermedades transmitidas por insectos vectores es el uso de repelentes [11, 12]. Muchos repelentes de insectos comerciales son desagradables e ineficaces [13]. Un buen repelente de insectos debe ser duradero y eficaz contra todas las especies. El repelente ideal evitaría las picaduras de una amplia variedad de especies de insectos, sería efectivo durante un largo período de tiempo, no causaría irritación de la piel o las membranas mucosas, no tendría toxicidad sistémica y no tendría grasa ni olor [14].

Los piretroides son insecticidas vegetales modificados sintéticamente que se diferencian del análogo natural, el piretro, que se obtiene de las flores de crisantemo [15]. Los piretroides sintéticos se desarrollaron por primera vez en la década de 1970, introduciendo una nueva era de insecticidas selectivos, altamente eficaces y respetuosos con el medio ambiente [1]. Cuando la deltametrina salió al mercado por primera vez, se informó que era 100 veces más potente que el DDT y tenía la ventaja de no acumularse en el medio ambiente [3, 5]. Entre los piretroides más utilizados comercialmente, la alfa-cipermetrina (ACP) y la deltametrina (DET) ya se utilizan para el control de diversos insectos [2]. Los piretroides son seguros y menos tóxicos para los mamíferos debido a su rápido metabolismo y su gran superficie; sin embargo, es 2250 veces más tóxico para los insectos debido a su tamaño más pequeño, baja temperatura corporal y expresión excesiva de canales de sodio sensibles [16, 17]. Si discutimos su mecanismo, entre las teorías más propuestas sobre su repelencia, la excitación locomotora tras el contacto con la piel se considera la más profunda [3, 12]. El efecto insecticida también se produce a través del contacto espacial, causando principalmente la parálisis del organismo al evitar que el canal de Na+ dependiente de voltaje se repolarice en la membrana axonal [11].

Ha habido numerosos intentos utilizando diversos métodos para impregnar piretroides en telas. En general, los tres métodos de impregnación más comunes son el método de absorción, que consiste en tratar los tejidos individualmente mediante inmersión o pulverización, el método de incorporación, también conocido como “Eulanisierung”, que consiste en unir insecticidas a fibras de lana o seda utilizando calor y sal. gradientes y el método de recubrimiento de polímero, que se logra polimerizando específicamente piretroides en telas antes del proceso de confección [18].

Los insectos hematófagos son aquellos que se alimentan de sangre de mamíferos, como las chinches y los mosquitos. Estos ectoparásitos tienen una larga historia de tener un profundo efecto perjudicial en la civilización humana. Se sabe que propagan virus, bacterias y protozoos, tres organismos esenciales que causan enfermedades [19, 20]. Todas las categorías raciales y socioeconómicas se ven afectadas por sus infestaciones. La tasa de infestación de chinches en entornos humanos ha aumentado dramáticamente en las últimas dos décadas como resultado del creciente transporte internacional, así como de su resistencia a los insecticidas químicos, lo que genera preocupación sobre sus efectos perjudiciales [21].

Por lo tanto, este estudio ha sido diseñado para mejorar la protección personal al tratar un tejido de mezcla de poliéster y algodón con una combinación de piretroides, es decir, ACP y DET, que es eficaz tanto contra mosquitos como contra chinches. La combinación de algodón y poliéster hace que la tela sea menos propensa a acumularse y a la estática. La principal ventaja de las mezclas de poliéster y algodón (PC) es que son económicas y duraderas; al no tener arrugas, tampoco requieren planchado [22]. Los insecticidas como el DDT no son adecuados para tratar tejidos porque actúan demasiado lentamente y permiten que los insectos entren en contacto y escapen antes de recibir una dosis letal [23,24,25]. La literatura sugiere que la suspensión concentrada de ACP y DET ya se utiliza como tratamiento aceptable para mosquiteros tratados con insecticidas [26]. La bioeficacia del tejido desarrollado se confirmó mediante la realización de un ensayo en placa de Petri y un bioensayo en cono in vivo. También se consideró el contenido residual después de los consiguientes ciclos de lavado, estudios morfológicos de la superficie y parámetros físicos para respaldar el bioensayo y los atributos de calidad del tejido desarrollado para la prevención de vectores, especialmente Ae. aegypti y Ae. especies de mosquitos albopictus y Cimex lectularius categorías de chinches comunes que pueden transmitir patógenos de enfermedades.

Los insecticidas (alfa-cipermetrina y deltametrina) se obtuvieron de Sigma Aldrich, St. Louis, MO, EE. UU.; acetato de polivinilo (PVA) (HiMedia Laboratories Pvt. Ltd., Mumbai, India); acetona (Fisher Scientific, Mumbai, India); En este estudio se adquirieron y utilizaron acetonitrilo, metanol y agua (Merck Life Science Pvt. Ltd., Mumbai, India).

El método de inmersión se utilizó para la impregnación de insecticidas en la tela. El tejido es una mezcla de poliéster y algodón (50:50). Brevemente, se disolvieron 1% p/p de ACP y 2% p/p de DET en una solución premezclada de acetona con 4% p/v de PVA (como aglutinante). Luego, la tela se sumergió en la solución anterior durante 30 minutos y se secó al aire [18]. La tela preparada se usó para análisis adicionales.

Se siguió la técnica de lavado recomendada por la Organización Mundial de la Salud (OMS) con una ligera modificación [27, 28]. Brevemente, se prepararon 400 ml de una solución de detergente de 2 g/l en agua destilada con el pH ajustado a 10-11 (HCl 0,1 N). Las muestras se remojaron y se mantuvieron en un baño de agua a 30 ºC durante 10 min a 155 rpm. Después de eso, las muestras de tejido se enjuagaron dos veces con agua desionizada y se secaron a temperatura ambiente. Se repitió el mismo procedimiento para lavados adicionales [29].

En este experimento, se utilizó el método de ultrasonicación para la extracción de insecticidas de muestras de tela. Brevemente, se cortaron muestras de tela en ~ 1 g (8 cm × 8 cm) al azar de tres áreas diferentes. Se cortó y se sumergió en un matraz cónico que contenía 7 ml de disolvente de extracción (acetonitrilo). Luego los matraces se calentaron a 75 °C en un baño de agua durante 20 min con agitación continua. Luego, se dejó enfriar a temperatura ambiente. Además, los matraces cónicos se colocaron en un baño de agua ultrasónico y se sonicaron durante 20 minutos a 30 °C. El sobrenadante se recogió, se filtró usando un filtro de nailon (0,22 µm) y se inyectó en HPLC para su posterior análisis [30, 31].

Se prepararon soluciones madre individuales de 1000 µg/ml para ACP y DET en acetonitrilo. Las curvas de calibración se prepararon diluyendo soluciones madre con concentraciones finales de 2, 4, 6, 8 y 10 µg/ml. Las separaciones cromatográficas se realizaron en HPLC Thermo Scientific (Dionex Ultimate 3000, GmbH, Alemania) junto con una columna de fase inversa Agilent (C18), 3,5 µm y 4,6 × 250 mm con detector de longitud de onda variable. Para determinar la longitud de onda máxima (λmax), se escanearon soluciones de 10 µg/ml de cada insecticida estándar de 200 a 400 nm en un espectrofotómetro UV-VIS (Cecil Instrumentation Services Ltd. serie C≡7200). Los experimentos cromatográficos se realizaron bajo elución isocrática de acuerdo con el archivo adicional 1: Tabla S1. Las cantidades de ACP y DET contenidas en los disolventes de extracción se cuantificaron según su respectiva curva de calibración generada mediante HPLC.

Las morfologías de la superficie del IIF y del tejido de control se examinaron utilizando un microscopio electrónico de barrido (SEM), JEOL JSM-6390LV, a un voltaje de aceleración de 15 kV. Se obtuvieron micrografías electrónicas representativas y las partículas individuales en un área seleccionada se contaron con datos de aumento de 50×, 200×, 500× y 1000×. Para este propósito se utilizó un microscopio electrónico de barrido (SEM) equipado con espectroscopía de rayos X de dispersión de energía (EDX) para el análisis de la composición elemental de la superficie [32].

La calorimetría diferencial de barrido (DSC) y el análisis termogravimétrico (TGA) se realizaron utilizando un aparato PerkinElmer STA 6000 usando muestras de 2,5 mg de tejido de control y 2,6 mg de IIF colocados en una bandeja de cerámica microperforada para el control de la presión interna para eliminar completamente el agua y otras sustancias volátiles de los recipientes de prueba. La prueba se realizó a partir de una temperatura inicial de 30 °C a 600 °C con un aumento de 10 °C/min bajo un flujo de N2 de 10 ml/min [33].

La longitud de flexión de la tela se calcula utilizando un probador de rigidez (Sri Balaji Chemicals & Instruments, Ashok Vihar, Delhi, India). Al principio, la longitud sobresaliente se obtuvo cuando la punta de la muestra (25 × 200 mm) acababa de alcanzar un plano que pasaba por el borde de la plataforma y estaba inclinada en un ángulo de 41,5° por debajo de la horizontal. Luego, la rigidez a la flexión se calculó a partir del valor de la longitud de flexión y el peso por metro cuadrado de área de la tela (GSM) [34].

donde W = peso de la tela en gramos por metro cuadrado de área y C = longitud de flexión de la muestra en mm.

La resistencia al estallido de la tela se midió utilizando un probador de resistencia al estallido hidráulico de diafragma (Sri Balaji Chemicals & Instruments, Ashok Vihar, Delhi, India). Se tomaron tres muestras de tejido circular (≥ área del diafragma de caucho 100 cm2) de tres lugares diferentes de toda la muestra de tejido y se probaron aplicando fuerza a través del diafragma en orden creciente hasta que las muestras explotaron. Los resultados se informaron en forma de media ± desviación estándar. Se siguió un procedimiento similar para el tejido de control así como para el IIF después de varios lavados.

El índice de estallido se calcula como resistencia al estallido por GSM de las muestras de tejido.

Se tomaron diez muestras de hilo de ambas direcciones de urdimbre y trama (cada una de 50 cm), y se registraron los pesos individuales. Los valores de Tex se calcularon con la ayuda de la siguiente fórmula.

Se tomaron tres trozos de muestras de tela (0,5 cm x 0,5 cm) junto con 100 ml de agua destilada para probar el pH de la tela. Todas las muestras se colocaron en agua destilada y se agitaron durante 1 h. El pH se midió utilizando un medidor de pH digital (Oakton EUTECH Instruments) y se registraron los valores [35]. Los estudios se realizaron por triplicado y los resultados se informaron como media ± desviación estándar.

Se utilizaron placas de Petri de plástico de 8,5 cm de diámetro y 1,4 cm de altura para evaluar rápidamente la repelencia comparativa de chinches no tratadas e IIF contra chinches (C. lectularius) [mantenidas en el Laboratorio de Investigación de Defensa (DRL), DRDO, Assam; mantenido a temperatura ambiente de 25–28 °C, humedad 60 ± 15% y período fotográfico de 12:12 h)]. La superficie de la placa de Petri se dividió en dos mitades iguales; una mitad se cubrió con IIF y la otra con tela de control. Se liberaron diez chinches (adultos sin alimentar durante 7 días) en el centro de cada placa de Petri. El número de chinches presentes en cada lado de las placas se registró después de 24 h y se calculó el porcentaje de repelencia [36]. Los experimentos se realizaron después de los ciclos de lavado 0, 1, 2, 5, 10 y 20 por triplicado, y los resultados se informaron como media ± desviación estándar. El porcentaje de repelencia se calculó usando la siguiente fórmula.

Aquí, NC = número de chinches en la tela de control, NIIF = número de chinches en IIF y NT = número total de chinches.

Se criaron mosquitos (Ae. aegypti y Ae. albopictus) en el Laboratorio de Investigación de Defensa, DRDO, Assam; mantenido en un rango de temperatura de 25–28 ºC, humedad relativa 60 ± 15% y fotoperíodo de 12:12 h. Los estadios larvales se mantuvieron en bandejas de plástico (5 l) con levadura en polvo (1:1) y PUREPET™, Abis Exports (I) Pvt. Limitado. Ltd., Chhattisgarh, India, como fuente de alimento para las larvas. Los mosquitos adultos que emergieron de las pupas se mantuvieron en jaulas de madera (30 x 30 x 30 pulgadas) y se les proporcionó algodón empapado en una solución de azúcar al 10%.

El bioensayo en cono se realizó según el protocolo de la OMS de 2005. Diez hembras de 2 a 5 días de edad no alimentadas con sangre fueron expuestas a IFI y a un tejido de control bajo un cono estándar de la OMS durante 3 minutos [37, 38]. Posteriormente, los mosquitos expuestos fueron transferidos a una taza pequeña (6,5 × 8,5 cm) con acceso a una solución de azúcar y se observó su eliminación a los 15, 30 y 60 minutos, seguido de la mortalidad después de 24 h de exposición [39]. Los experimentos se realizaron después de los ciclos de lavado 0, 1, 2, 5, 10 y 20 por triplicado, y los resultados se informaron en forma de media ± desviación estándar.

Los resultados mostraron que la tela mezcla de PC impregnada con alfa-cipermetrina y deltametrina fue efectiva para repeler chinches (C. lectularius) y mosquitos (Ae. aegypti y Ae. albopictus), manteniendo también sus diversas propiedades físicas como rigidez, GSM, resistencia al estallido, índice de estallido, etc., en diferentes intervalos de tiempo después de diferentes ciclos de lavado.

Se encontró que los resultados de las longitudes de onda máximas para ACP y DET fueron 277 nm y 268 nm, respectivamente (Fig. 1). Se utilizaron varias concentraciones alícuotas para realizar las curvas estándar (Fig. 2). Los tiempos de retención fueron 5,8 min y 5,0 min para ACP y DET, respectivamente. A partir de las curvas estándar obtenidas, se realizaron los cálculos para los residuos de insecticidas y los resultados para los lavados 0, 1, 2, 5, 10 y 20 se informaron en la Tabla 1 y se representaron gráficamente en la Fig. 3.

Determinación de λmax para alfa-cipermetrina (ACP) (a) y deltametrina (DET) (b)

Curva estándar de alfa-cipermetrina (ACP) (a) y deltametrina (DET) (b)

Análisis residual insecticida de alfa-cipermetrina (ACP) y deltametrina (DET) en diferentes ciclos de lavado: 0, 1, 2, 5, 10 y 20. Cada valor se representa en términos de media ± desviación estándar (n = 6)

Se utilizó SEM para estudiar la morfología estructural de las muestras de tejido. Los resultados se han mostrado tanto para el tejido de control como para IFI. Las muestras se escanearon con aumentos separados de 50×, 200×, 500× y 1000×. Las micrografías SEM del tejido de control y el IIF se muestran en la Fig. 4. Se puede hacer una distinción clara en el IIF que muestra la deposición de partículas en la superficie del tejido, que se indican con puntas de flecha. Además, se han mostrado los espectros EDX tanto para el control como para IIF (Fig. 5). El espectro EDX del tejido de control muestra la presencia únicamente de carbono y oxígeno, mientras que IIF muestra la presencia de carbono, oxígeno, nitrógeno, cloro y bromo.

Imágenes de microscopía electrónica de barrido (SEM) de tela de control (a – d) y tela impregnada de insecticida (IIF) (e – h) con un aumento de 50 ×, 200 ×, 500 × y 1000 ×, respectivamente

Espectros de rayos X de dispersión de energía (EDX) de tela de control (a) y tela impregnada de insecticida (IIF) (b)

El análisis DSC-TGA del tejido de control e IIF se muestra en las Figs. 6 y 7. El termograma DSC del tejido de control y el IIF mostraron picos endotérmicos característicos. Para la tela de control, mostró picos a 252 °C, 363 °C y 450 °C, y para IIF, los picos endotérmicos se encontraron a 98,3 °C, 255,5 °C y 443,8 °C. La curva TGA también mostró un patrón de curva similar tanto para el tejido de control como para el IFI. Para el tejido de control, se observó una pérdida de masa inicial después de 260 °C. La pérdida de masa hasta 369 °C fue del 49,2%. Se observó una segunda pérdida de masa después de 369 °C a 444 °C, que fue del 75,1%. A medida que las temperaturas subieron a 600 ºC, se encontró que la pérdida de masa final fue del 91,0%. Para IIF, la pérdida de masa inicial se observó después de 260 ºC. La pérdida de masa a 369 °C fue del 43,4 %, y se observó una segunda pérdida de masa después de 369 °C a 444 °C, que fue del 80,7 %. Cuando las temperaturas subieron a 600 °C, la pérdida de masa final fue del 94,8%.

Curva de calorimetría diferencial de barrido (DSC) de tela de control (a) y tela impregnada de insecticida (IIF) (b)

Curva de análisis termogravimétrico (TGA) de tejido de control (a) y tejido impregnado de insecticida (IIF) (b)

Los resultados de los parámetros físicos se presentan en forma de media ± desviación estándar en la Tabla 2. Se encontró que el GSM del tejido y la rigidez a la flexión aumentaron después de la impregnación con insecticida. Para la tela de control, los valores fueron 169,09 ± 0,85 g/m2 y 21,81 ± 2,52 µNm, mientras que los mismos para IIF a cero lavado fueron 172,50 ± 1,41 g/m2 y 49,80 ± 2,92 µNm, respectivamente; esto se redujo aún más a 169,36 ± 0,65 g/m2 y 12,96 ± 1,62 µNm para IFI después del vigésimo lavado. Se encontró que el pH de la tela era casi neutro entre 7,03 ± 0,12 y 7,47 ± 0,06. La resistencia al estallido y el índice de estallido para la tela de control fueron 15,07 ± 0,47 KN y 0,0891 ± 0,0032 KN.m2/g, mientras que lo mismo para IIF con lavado cero fue 15,10 ± 0,6 KN y 0,0876 ± 0,004 KN.m2/g, respectivamente. . Esto se redujo aún más a 13,76 ± 0,72 KN y 0,0813 ± 0,0044 KN.m2/g en el vigésimo lavado.

Los resultados del ensayo en placa de Petri se representan en la Tabla 3. En el lavado cero, el porcentaje de repelencia del IFI contra las chinches (C. lectularius) fue del 80,0 % después de 24 h de exposición, que disminuyó gradualmente hasta el 56,7 % después del vigésimo lavado. Los resultados se representan gráficamente en la Fig. 8.

Ensayo en placa de Petri de tejido impregnado de insecticida (IIF) contra Cimex lectularius. Los valores se representan en términos de media ± desviación estándar (n = 3)

Los resultados del bioensayo de cono para determinar el porcentaje de eliminación de Ae. aegypti y Ae. Los mosquitos albopictus expuestos a IFI después de diferentes ciclos de lavados en diferentes momentos se muestran en la Fig. 9. IFI sin ningún lavado podría producir un porcentaje de eliminación de aproximadamente 23,3%, 73,3% y 86,6% para Ae. aegypti y 43,3%, 76,6% y 100% para Ae. mosquitos albopictus a los 15, 30 y 60 minutos después de la exposición, respectivamente. Además, se observó un porcentaje de caída de > 50 % y > 60 % después de la exposición (60 min) en el caso de Ae. aegypti y Ae. mosquitos albopictus respectivamente hasta 20 ciclos de lavado. Se observó una tasa de mortalidad de alrededor del 80,0% para ambos después de 24 h de exposición. El patrón de mortalidad de Ae. aegypti y Ae. albopictus expuestos a IFI se muestra en la Tabla 4. Los resultados se evaluaron estadísticamente mediante ANOVA unidireccional seguido de la prueba de comparación múltiple de Tukey utilizando GraphPad Prism 7.00.

Bioensayo de conos de tela impregnada de insecticida (IIF) en diferentes ciclos de lavado contra los mosquitos Aedes aegypti (a) y Ae. albopictus (b). El porcentaje de caída/mortalidad observado hasta 24 h (1440 min). Cada valor se representa como media ± desviación estándar. Los valores no fueron significativos, P > 0,05 (ANOVA unidireccional seguido de la prueba de comparación múltiple de Tukey)

Hasta la fecha se han documentado y comercializado muchas formulaciones de repelentes de insectos, pero sólo unas pocas están disponibles y pueden mostrar una repelencia eficaz y prometedora durante toda su vida útil. A diferencia de las formulaciones tradicionales, que exigen administraciones tópicas y requieren esfuerzos adicionales, este estudio se centró en un método único de impregnación orientado a telas como método alternativo para resistir los vectores que propagan enfermedades de una manera más cómoda y sin esfuerzo. Demostramos que la IFI es lo suficientemente eficaz como para repeler Ae criados en laboratorio. albopictus y Ae. aegypti y también tiene suficiente repelencia contra las chinches comunes criadas en laboratorio (C. lectularius) hasta 20 lavados. Según estudios de investigación recientes, las chinches también pueden ser vectores eficaces de infecciones como Bartonella quintana y Trypanosoma cruzi [40]. Aedes spp. son ampliamente reconocidos por transmitir el dengue en muchas áreas del mundo. El cambio climático también ha contribuido a la ampliación del área de distribución de los mosquitos y a la resistencia a los pesticidas; por lo tanto, se sugiere una exposición mínima a insecticidas en las actividades contra los mosquitos [41]. La protección personal mediante la impregnación de insecticidas en una tela es uno de los métodos exitosos para repeler y prevenir las picaduras de diversos insectos hematófagos como mosquitos, moscas tsetsé, ácaros, garrapatas, etc. [15, 18, 42,43,44,45]. La literatura anterior muestra que los piretroides pueden servir como un potente repelente espacial que produce excitorepelencia de mosquitos y chinches. De hecho, tanto el ACP como el DET en concentraciones particulares pueden provocar un comportamiento de evitación que conduzca a la inhibición de la alimentación sanguínea y, finalmente, a la extinción de los insectos [42, 44, 46].

En este estudio, se impregnaron insecticidas en una tela de mezcla de poliéster y algodón (PC) mediante el método de inmersión. Se evaluó el potencial de las telas impregnadas para repeler chinches (C. lectularius) y mosquitos (Ae. aegypti y Ae. albopictus) junto con sus propiedades físicas en varios intervalos de tiempo después de diferentes ciclos de lavado. Los resultados de los ensayos in vivo fueron consistentes con los hallazgos anteriores. En el ensayo de la placa de Petri, a las chinches se les dio la misma oportunidad de moverse a dos mitades iguales de las placas de Petri que contenían tela impregnada y no tratada. El ensayo en placa de Petri utilizando tejido impregnado con DEET realizado por Wang et al. en 2013 demostró que se trata de un método rápido y sencillo para estudiar la repelencia de las chinches [47]. Actualmente se encuentran disponibles en el mercado muchas formulaciones a base de hierbas y aceites esenciales, pero debido a su corta duración de acción (que dura hasta 8 a 12 h), su aplicabilidad es limitada; por el contrario, nuestro IIF desarrollado será eficaz durante un período de tiempo relativamente más largo, hasta unos pocos meses (mínimo de 20 ciclos de lavado) [48]. En el estudio actual, que utilizó un protocolo de ensayo similar, se encontró que la repelencia era del 80 % después de 24 h de exposición para telas sin lavar y disminuyó gradualmente hasta el 56,6 % después del vigésimo lavado. Se realizó un bioensayo en cono adoptando las directrices de la OMS (OMS 2005), que reveló el porcentaje de eliminación y mortalidad de los mosquitos hasta 60 min y 24 h después de la exposición [38]. El porcentaje de derribo disminuyó después de lavados sucesivos pero aún era capaz de causar > 50 % de derribo después del lavado final. En comparación con un estudio anterior realizado por Sukumaran et al., en 2014, se observó una tasa de mortalidad del 100 % hasta el ciclo de lavado número 25, que disminuyó aún más después de lavados posteriores [49]. Por el contrario, en el presente estudio se observó una mortalidad del 83,3% contra ambas especies de mosquitos y se encontró que los valores no eran significativos (P > 0,05). La ligera disminución en la tasa de mortalidad se puede atribuir al método de inmersión manual [18].

El análisis residual se realizó para cuantificar el contenido de insecticidas remanentes después de diferentes ciclos de lavado. Para ello se adoptó el procedimiento de lavado de la OMS, seguido del método de extracción ultrasónica. La extracción se realizó a una temperatura constante de 75 ºC con agitación continua utilizando acetonitrilo como disolvente de extracción. La temperatura se eligió así debido a la presencia de un aglutinante (PVA) utilizado en el tejido que se funde por encima de los 70 ºC [50]. Las condiciones cromatográficas optimizadas utilizadas en el estudio para insecticidas individuales se proporcionan en el archivo adicional 1: Tabla S1. Los cromatogramas mostraron buenos picos de separación tanto para ACP como para DET. A partir de los resultados del análisis de residuos de insecticidas, se encontró una reducción del 85,9 % en el contenido de DET y una reducción del 40,7 % en la concentración de ACP después de 20 lavados. Estas reducciones en los contenidos residuales pueden corresponder a la reducción general de la bioeficacia in vivo del IFI probado contra mosquitos y chinches.

Para la morfología de la superficie, los análisis SEM y EDX se consideran métodos de evaluación que pueden indicar una impregnación exitosa [49, 51]. Las micrografías SEM del control y la IFI (Fig. 4) muestran una clara deposición de agentes insecticidas entre las fibras. El análisis elemental de IIF realizado con EDX (Fig. 5) muestra además las líneas de identificación para las grandes energías de emisión de los elementos como se evidencia en el espectro. Como esqueleto estructural de ACP y DET contiene átomos de cloro, bromo y nitrógeno además de carbono y oxígeno. Así, la aparición de estos elementos particulares sugiere la presencia de alfa-cipermetrina (C22H19Cl2NO3) y deltametrina (C22H19Br2NO3) impregnadas en el tejido. Sin embargo, en la muestra de control no se observaron tales elementos.

El análisis DSC-TGA se realizó para observar los cambios en la capacidad calorífica resultantes de las transiciones endotérmicas y exotérmicas junto con el comportamiento de degradación térmica del tejido de control y el IIF. Para IFI, se observó un pico endotérmico distinguible a 98,3 °C, lo que puede deberse a la presencia de piretroides. A partir de los termogramas TGA, la pérdida de masa inicial se observó más allá de los 260 ºC, lo que puede deberse al inicio de la fusión de la fibra de poliéster. Después de esto, se observaron dos pasos de pérdida de masa, uno alrededor de 340–370 °C (40–50%), que pudo deberse a la degradación de la fibra de algodón, y el otro alrededor de 440–455 °C (70–80%). ), que se debió a la degradación final de las fibras de poliéster de las muestras de tejido [52]. A medida que la temperatura subió hasta 600 °C, se observó una pérdida de peso final del 90 al 95 %. Se identificaron las pérdidas de peso total de las muestras y se encontró que la descomposición del tejido de control era ligeramente menor que en la prueba. Por lo tanto, a partir del análisis DSC-TGA, el pico endotérmico significativo y el patrón de pérdida de peso muestran una impregnación exitosa y no causan ningún obstáculo a las propiedades térmicas del tejido [41].

En cuanto a las propiedades físicas, los valores de GSM del tejido aumentaron después de la impregnación porque los insecticidas se adhirieron a la superficie del tejido [53,54,55,56]. En el estudio actual, se encontró que el valor GSM del IFI sin lavar aumentaba en comparación con la muestra de control. De acuerdo con el requisito de pH estándar especificado por ISO, el tejido de uso directo debe estar dentro del rango de 4,0 a 7,5 [35]. Valores más altos o más bajos no sólo afectan el rendimiento del textil sino que también pueden dañar la salud humana. No se observaron tales desviaciones del pH en el tejido después de la impregnación, mientras que la resistencia al estallido, que suele ser un parámetro determinante de la integridad de la muestra, disminuyó ligeramente después de cada lavado. De manera similar, también se observó que la rigidez del tejido disminuía debido a la reducción de la fricción entre los hilos dentro del tejido. Se sabía que el aglutinante utilizado en la impregnación causaba una pequeña reducción en la lubricación de la fibra, lo que también se observó en el presente estudio [57]. La rigidez a la flexión de un tejido generalmente depende de las propiedades del hilo. El aumento inicial en el valor puede atribuirse a la deposición de insecticidas y solución de polímero, que reduce la fricción interna de las fibras [58]. Una disminución adicional después de lavados posteriores puede deberse a la pérdida de ingredientes activos y fibras que sobresalen de las superficies de la tela [35].

En conclusión, la tela impregnada con insecticida (IIF) puede servir como una barrera potencial para vectores patógenos con una buena durabilidad y propiedad duradera. Esto puede atribuirse a la incorporación de piretroides en combinación, que proporciona la eficacia óptima; esto está respaldado de manera concluyente por los valores encontrados en el presente estudio. Podría ser interesante realizar estudios futuros para buscar otros vectores objetivo para evaluar sus características repelentes.

Todos los datos generados o analizados durante este estudio se incluyen en el manuscrito final.

Alfa-cipermetrina

deltametrina

Tela impregnada de insecticida

Cromatografía líquida de alta resolución

Microscopía electrónica de barrido

Rayos X de dispersión de energía

Calorimetría diferencial de barrido

Análisis termogravimétrico

Poliéster algodón

Acetato de polivinilo

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Rotaciones por minuto

Gramo por metro cuadrado

Análisis de variación

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Descargar referencias

Los autores agradecen al Dr. Dev Vrat Kamboj, director del Laboratorio de Investigación de Defensa (DRL), DRDO, Tezpur, Assam, por proporcionar instalaciones de infraestructura y recursos adecuados para realizar este trabajo de investigación.

No aplica.

División de Tecnología Farmacéutica, Laboratorio de Investigación de Defensa (DRL), DRDO, Tezpur, 784001, Assam, India

Ajay Kakati, Amartya Banerjee, Parikshit Das, Buddhadeb Saha, Danswrang Goyary, Sanjeev Karmakar, Sumit Kishor, Yangchen D. Bhutia y Pronobesh Chattopadhyay

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Todos los autores han contribuido significativamente a este estudio. PC, DG e YB conceptualizaron, ayudaron en la gestión de recursos y supervisaron este artículo. AK y PD han realizado la experimentación analítica y los estudios morfológicos. AB y BS han realizado el bioensayo y las pruebas de parámetros físicos del IIF preparado. SK1 y SK2 han ayudado en la parte de investigación y provisión de recursos. AK y PD han preparado y revisado el manuscrito original. PC revisó críticamente el manuscrito final. Las opiniones contenidas en este documento son opiniones personales de los autores únicamente y no deben considerarse opiniones oficiales del Laboratorio de Investigación de Defensa (DRL), DRDO, Gobierno de la India. Todos los autores leyeron y aprobaron el manuscrito final.

Correspondencia a Pronobesh Chattopadhyay.

No aplica.

No aplica.

Los autores declaran que no tienen intereses en competencia.

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Tabla S1. Condiciones cromatográficas de HPLC para ACP y DET.

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Reimpresiones y permisos

Kakati, A., Banerjee, A., Das, P. et al. Desarrollo de tejidos de mezcla de poliéster y algodón impregnados con insecticida y evaluación de sus características repelentes contra Cimex lectularius y los vectores del dengue Aedes albopictus y Aedes aegypti. Vectores de parásitos 16, 122 (2023). https://doi.org/10.1186/s13071-023-05740-1

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Recibido: 18 de noviembre de 2022

Aceptado: 15 de marzo de 2023

Publicado: 09 de abril de 2023

DOI: https://doi.org/10.1186/s13071-023-05740-1

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