Método y procedimiento de obtención de microbiocápsulas de piretrinas naturales con alta estabilidad

SECTOR DE LA TÉCNICA

La invención pertenece al campo de aplicación del sector de la industria química dedicada a la producción de nanobiopesticidas, y en concreto a métodos de producción de nanoemulsiones de piretrinas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Con el desarrollo de la sociedad y la expansión de las zonas agrícolas, ha hecho que haya una demanda de nuevos pesticidas más eficientes y seguros. Algunas formulaciones químicas con elevada eficacia han emergido rápidamente, pero analizando cultivos aparecen un alto grado de residuos. Sin embargo, con el desarrollo de una certificación y conciencia medio ambiental junto con los avances en la biotecnología en los últimos años, los fabricantes de pesticidas han empezado a cumplir unas directrices de seguridad, de eficiencia, de economía circular y de fácil uso, que han dado como resultado de productos no tóxicos, ecológicos y de residuo cero. Los biopesticidas han llegado a ser la línea prioritaria de la industria agroquímica.

El uso de piretrinas naturales como pesticida tiene una larga historia y puede ser usado para el control de plagas que afecta tanto los humanos como a los cultivos. La piretrina natural es un insecticida extraído desde la flor del pelitre (Chrysanthemum cinerariaefolium) y es fácilmente degradable por la luz, aire, agua y microorganismos. La piretrina es altamente tóxica para insectos dañinos para los cultivos, pero es seguro para animales calientes, no es contaminante y no deja residuos.

Para la prevención y control de plagas, las piretrinas usualmente se encuentran en forma de sólido, aceites, polvos humectables y concentraciones emulsionables. En el caso del aceite del pelitre y emulsiones concentradas se suele mezclar con sustancias y derivados de plantas, los cuales son contaminantes para las aguas y el medio ambiente. La encapsulación de piretrinas no solamente permite la necesidad de menos dosis de piretrina sino también protege el medio ambiente, reduce costes de producción, incrementa la efectividad del insecticida en contacto con otros insumos u otros pesticidas y bloquea el olor desagradable de las sustancias activas. Son conocidas las composiciones de plaguicidas que contiene un piretroide, un aceite vegetal, un disolvente y un sistema tensoactivo emulsionante (EP 567.368). Igualmente se conocen concentrados emulsionables que contienen un piretroide, un excipiente que puede contener aceites vegetales, un sistema tensoactivo y opcionalmente disolventes y agentes estabilizantes (GB 2.058.569). También se conocen composiciones que contienen un piretroide, un aceite vegetal y un sistema tensoactivo constituido, por ejemplo, por una mezcla de agentes tensoactivos no iónicos y aniónicos (US 4.617.3318), como composiciones que contienen piretroides, aceites vegetales u otros esteres como un disolvente orgánico (ES 2.144.618). Sin embargo, ninguno de estos documentos revindica, menciona o se puede sustraer de la descripción, la microencapsulación del piretroide.

Con respecto al procedimiento de obtención de las microcapsulas, las tecnologías de microencapsulación has sido aplicadas a los procesos de formulación de pesticidas desde principio de los años 70 hasta nuestros días. Sin embargo, el número de productos con sustancias activas microencapsuladas es bastante limitado. En 1976 en los Estados Unidos, Pennwalt lanzó el primer pesticida microencapsulado: El metil paratión que reducía significativamente la toxicidad del producto y prolongaba sus efectos. Pennwalt también encapsuló la piretrina ES 8506420 Pennwalt Corporation por un procedimiento complejo y caro. Desde entonces, se ha desarrollado diferentes investigaciones en el campo de desarrollo de microcápsulas, y en particular en el campo de la agricultura, llegando a día de hoy donde hay sobre 200 compañías de agroquímicos que tienen proyectos de investigación en el desarrollo y aplicación de microcápsulas. Por tanto, hay más de 40 años de historia en el desarrollo de microcápsulas de pesticidas, pero comparado con los desarrollos en la industria farmacéutica este ha sido bastante lento. Como resultado, es poca la variedad de productos en el mercado basados en microcápsulas de pesticidas.

Los actuales métodos de microencapsulación de pesticidas principalmente incluyen: polimerización, fases cohesivas de separación y evaporación de disolventes. Estos métodos no solo son complicados sino también costosos. También se usan disolventes orgánicos en grandes cantidades que son contaminantes. A pesar de todas estas alternativas existentes, sigue la necesidad de proporcionar un procedimiento para la obtención de microbiocápsulas de piretrinas que no afecte a la capacidad insecticida de tal forma que éstas puedan ser usadas para el control de plagas.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención ha sido diseñada de manera que proporciona, según un primer aspecto de la misma, un procedimiento para la obtención de microbiocápsulas de una o varias piretrinas como sustancia activa, cuyo procedimiento comprende tres etapas:

1. Preparación de fase oleosa, que consiste en una disolución de una o varias piretrina(s) como sustancia activa con una riqueza entre 48%-80%, en uno o varios aceite(s) vegetal(es) en una relación 1 :20 , opcionalmente se produce una agitación, opcionalmente se puede adicionar un agente disolvente que puede ser ácido(s) graso(s), alcohol(es), aceite(s) esencial(es) o una mezcla de los anteriores, seguidamente se aplica una agitación a la mezcla.

2. Fase emulsionante en donde se adiciona un emulsionante y opcionalmente un agente estabilizante y/o un conservante, en agitación. Adicionalmente, se puede añadir un(os) agente(s) coformulante(s) con propiedad(es) antioxidante(s), conservante(s) y/o antiespumante(s)

3. Fase de obtención de microbiocapsulas, en donde por medio de un proceso de mezcla, utilizando de manera preferible un mezclador, tal como un mezclador con agitador de paletas, el resultado es la obtención de microbiocápsulas de piretrinas al 4-25% p/v, preferiblemente entre un 4-8% de p/v con un tamaño de entre 0,5 a 5 mieras, con una estabilidad mayor. En la presente invención por microbiocápsula de piretrina se refiere a; partículas micrométricas con una membrana externa en cuyo interior comprende piretrina como sustancia activa.

En la fase (1) se añade uno o varios aceite(s) vegeta(les) que son seleccionados entre el grupo formado por los aceites de girasol, maíz, soja, aguacate, jojoba, calabaza, pepitas de uva, sésamo, avellana, tricaprocaprilato de glicerol, o los aceites vegetales de la fórmula R9 COOR10 en la cual R9 representa el resto de un ácido graso superior que comprende de 7 a 29 átomos de carbono y R 10 representa una cadena hidrocarbonada lineal o ramificada que contiene de 3 a 30 átomos de carbono en particular alquilo o alquenilo, ácidos undecilénico, miristoleico, palmitoleico, oleico, linoleico, linolénico, ricinoleico, eicosenoico o docosenoico (encontrados en pino, maíz, girasol, soja, semillas de pasas, lino o jojoba). Como ejemplos preferidos de ácidos grasos, se pueden hacer mención de los ácidos grasos que comprenden moléculas insaturadas, por ejemplo, del tipo oleico, que está oligomerizado mediante una reacción de condensación de los dobles enlaces. Esta reacción da como resultado mezclas que comprenden esencialmente dímeros y trímeros. Por dímeros y trímeros de ácidos grasos se entienden los oligómeros de 2 ó 3 monómeros idénticos o diferentes. Ventajosamente, estos ácidos grasos, saturados o insaturados, comprenden 12 a 100 átomos de carbono, y más ventajosamente 24 a 90

En la fase (1) la agitación es de entre 60-150RPM

En la fase (1) la temperatura es 20 a 40°C, preferiblemente entre 25-35°C.

En la fase (1) se puede añadir un agente disolvente seleccionado entre los ácidos grasos insaturado y sus derivados: ácido linoleico, ácido linólico, ácido oleico, ácido fólico y sus derivados, ubiquinona y ubiquinol y sus derivados, tocoferoles y derivados

En la fase (1) se puede añadir un agente disolvente seleccionado entre los alcoholes inferiores tales como etanol e isopropanol; alcoholes polihidroxilados tales como glicerol, propilenglicol, dipropilenglicol y sorbitol;

En la fase (1) se puede añadir un agente disolvente seleccionado entre los aceites esenciales naturales o sintéticos tales como, por ejemplo, los aceites de eucaliptos, híbrido de lavanda, espliego, vetiver, litsea cubeba, limón, sándalo, romero, manzanilla, ajedrea, nuez moscada, canela, hisopo, alcaravea, naranja, geranio, enebro y bergamota.

En la fase (2) se añade un agente emulsionante no iónicos que aparece en una proporción 10 a 50% de la composición en peso, y preferiblemente, entre 15 a 30% en peso con respecto al peso total de la composición. Se entiende por agente emulsionante no iónicos; anfóteros, aniónicos, preferiblemente catiónicos. Se entiende por agentes emulsionante anfóteros o anfolíticos, aquellos compuestos tensioactivos que contienen, además de un grupo alquilo o acilo con 8 a 18 átomos de carbono, al menos un grupo amino libre, y al menos un grupo -COOH o - S03H en la molécula, y son aptos para la formación de sales internas. Son ejemplos de agentes tensioactivos anfolíticos apropiados N-alquilglicinas, ácidos N- alquilpropiónicos, ácidos N-alquilaminobutíricos, ácidos N-alquiliminodi-propiónicos, N- hidroxietil-N-alquilamidopropilglicinas, N-alquiltaurinas, N-alquilsarcosinas, ácidos 2- alquilaminopropiónicos y ácidos alquilaminoacéticos, en cada caso aproximadamente con 8 a 18 átomos de carbono en el grupo alquilo. Se entiende agente emulsionante aniónico aquellos que tienen carca negativa, son ejemplos de agentes tensioactivos aniónicos, tales como sulfatos de alquilo con una longitud de cadena de 8 a 18 átomos C, etersulfatos de alquilo o alquiladlo con 8 a 18 átomos C en el resto hidrófobo y hasta 40 unidades de óxido de etileno u óxido de propileno, sulfonatos de alquilo o de alquiladlo con 8 a 18 átomos C, ásteres y semiésteres del ácido sulfosuccínico con alcoholes monovalentes o alquilfenoles, sulfonatos de alquilo o alquiladlo, sulfatos de hidroxilalcanoles, ácidos grasos de cadena saturada e insaturada de 8 a 24 átomos de C y sus esteres oxi- alquilenados y sulfatos y fosfatos de alcandés polietoxilados. Se entiende por agentes emulsionante catiónicos, aquellos que contienen carga positiva en solución acuosa, las aminas y también los compuestos cuaternarios. Son ejemplos de agente emulsionantes catiónicos las alquilaminas con 7 hasta 25 átomos de carbono, las sales de N,N-dimetil-N-(hidroxialquil)amonio con 7 hasta 25 átomos de carbono, los compuestos de mono- y de di-(con 7 hasta 25 átomos de carbonoj-alquildimetilamonio cuaternizados con agentes de alquilación, los éster quats tales como las mono-, las di- o las trialcanolaminas esterificadas, cuaternarias, que están esterificadas con ácidos carboxílicos con 8 hasta 22 átomos de carbono, los imidazolin quats tales como las sales de 1-alquil-imidazolinio de las fórmulas generales I o II.

En la fase (2) el agente emulsionante catiónico usado es un compuesto cuaternario, se observa que incrementa la capacidad insecticida del producto resultante del procedimiento descrito.

En la fase (2), eventualmente, se puede añadir un segundo agente emulsionante, cuando se usan combinaciones de agentes emulsionantes, es ventajoso usar un agente emulsionante relativamente hidrófobo en combinación con un agente relativamente hidrófilo, o usar un agente emulsionante aniónico en combinación con un agente no iónico.

En la fase (2) se puede añadir un segundo agente emulsionante que se encuentre presente en la composición, generalmente, en una proporción que puede ir desde, 10 a 50% en peso y, preferentemente, 15 a 30% en peso con respecto al peso total de la composición.

En la fase (2) adicionalmente se puede añadir un(os) agente(s) coformulante(s) que pueden ser seleccionado entre antioxidantes como tocoferol y galato de propilo, nitróxidos, BHT-butilhidroxitolueno, BHA-butilhidroxianisol, y/o acidulantes como; ácido cítrico, ácido láctico y ácido málico, ácido clorhídrico, ácido tartárico, ácido fosfórico, ácido láctico, ácido sulfónico, y/o antiespumantes; un ácido graso como mínimo que contiene entre 14 y 24 átomos de carbono, a base de silicona o a base de flúor.

En la fase (2) la temperatura es entre 10-45°C, preferiblemente entre 25-35°C.

En la fase (3) se produce una agitación de 60-300 RPM entre 1 a 36 horas, preferiblemente entre 1 a 4 horas. Se ha trabajado en condiciones controladas de densidad entre 0.910-0.980g/cm ³ y pH entre 5-10, preferiblemente entre 6.5-8.5. El resultado final del procedimiento descrito es la obtención de microbiocápsulas de piretrina de un tamaño entre 0.5- 5 pm con una morfología regular y de superficie lisa.

En otro aspecto, la presente invención se refiere al uso de las microbiocápsulas de la presente invención como insecticida. Más en particular, la presente invención se refiere al uso de las microcápsulas de la presente invención para la represión de plagas de artrópodos tales como insectos, preferentemente pulgones y hormigas. La eficacia del producto insecticida obtenido por este procedimiento dura hasta 2 años.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Figural- Muestra un perfil cromatográfico de la composición resultante en condiciones normales y 14 días después en el mismo compuesto aplicando el método MT 46.3

Figura 2- Muestra una fotografía de microbiocápsulas de piretrinas donde se observa un microscopio de epifluorescencia (Axioplan, ZEISS). Una gota de muestra se pone en un portaobjetos (20x40x0.25mm) con un objetivo x20.

Figura 3- Muestra una fotografía de microbiocápsulas de piretrina donde se indica su tamaño y la monodispersión:

1. Longitud 5.14 pm

2. Longitud 4.42 pm

3. Longitud 5.48 pm

4. Longitud 5.14 pm

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

A continuación, se ilustrará la invención mediante unos ensayos realizados por los inventores, que ponen de manifiesto la efectividad del procedimiento de la invención: Ejemplo 1

Se mezclaron 73g de un extracto refinado de crisantemo EDEOIL P60 ^® como fuente de piretrinas 60% (p/p); Piretrina I, Cinerina I, Jasmolina I, Piretrina II, Cinerina II y Jasmolina II, la relación entre la Piretrina I y Piretrina II fue de 1 ,85, con 557g de aceite de soja con un 50% en ácido linoleico y un 25 % en ácido oleico, con contenido también de ácido láurico, mirístico, palmítico, esteárico y linolénico, se produjo una agitación a 60rpm en Hl 180x-2 ^® a una temperatura de 25°C y se añadió 1 g de extracto rico en tocoferol E306, se continuo con la agitación durante 20 minutos, seguidamente sin parar la agitación se añadieron 158g de propilenglicol al 99,5 % y 185g de polisorbato 80 al 97% Sorbilene ^® . Seguidamente se adicionaron 15g de D- limoneno de 94% de riqueza

(naranja amarga) y 8g de glicerina vegetal E-422 actuando como coformulante mejorando la tenso actividad del formulado. Se agitó a 120 rpm durante unas 2 horas y se observan la aparición de la microbiocápsulas (Figura 2), después se midieron las microcápsulas y sus formas según la (Figura 3) Ejemplo 2

Para determinar la estabilidad del producto, obtenido mediante el procedimiento de la presente invención como se describe en el ejemplo 1 , se utilizó el método MT 46.3 (J. Zhang et al. J. of Chromatography A. 1218 (2011) 6621-6629 Dean Ban et al. Afr. J. of Biotechnology Vol.9 (18), pp. 2702-2708, 3 May, 2010) por medio de estimular por calor para envejecer las formulaciones y simular el producto empaquetado y almacenado (Figura 1). Las formulaciones que superaron el test se consideraron como viables durante al menos 2 años.

TABLA I

Estabilidad almacenamiento a 54°C: