Elaboración de nanopartículas de quitosano-timol mediante el método pulverización-congelación en nitrógeno líquido, evaluación de su capacidad antifúngica frente a micelio de Botrytis cinerea y comparación con nanopartículas obtenidas por gelificación iónica

Abstract

Este estudio tuvo como objetivo la fabricación de nanopartículas poliméricas usando como material encapsulante quitosano para retener timol mediante dos procedimientos: pulverización-congelación en nitrógeno líquido y gelificación iónica, con las cuales evaluar y comparar su capacidad antifúngica frente a micelio de Botrytis cinerea. La determinación de contenido de timol se efectuó mediante cromatografía líquida de alta eficacia, el tamaño de partícula, potencial Z e índice de polidispersidad se midió mediante el equipo Zetasizer Nano ZS-90, para la determinación de la actividad antifúngica se utilizó el método de Yildirim y Yapici. El tamaño hidrodinámico, potencial Z e índice de polidispersidad de nanopartículas obtenidas por ambos métodos fue similar entre ambos métodos anteriormente señalados (Zaverage = 287-289 nm, PDI = 0,37-0,41). El potencial zeta fue mayor para las nanopartículas obtenidas mediante gelificación iónica (47, 4 mV) respecto al procedimiento de pulverización-congelación en nitrógeno líquido (22,1 mV). La nanosuspensión acuosa para ambos procedimientos fue estable en los parámetros señalados anteriormente, al menos 6 semanas almacenada a temperatura de refrigeración (4°C). Se obtuvieron mejores parámetros de encapsulación para GI (capacidad de carga (CC%) 5,56%; eficiencia de encapsulación (EE%) 56,5 %; y rendimiento en partículas (RP%) 72,8%) comparado con SFD (CC% 4,73%; EE% 37,5%; RnP% 42,5%). Se midió el efecto antifúngico de ambos tipos de nanopartículas frente a micelio de Botrytis cinerea, ambas inhibieron al 100% en diluciones al 25 y 50%. En concentraciones más bajas (10%) las obtenidas por GI tuvieron un mayor efecto inhibitorio que las obtenidas por SFD. El mayor éxito en la inhibición de Botrytis cinerea por parte de GI se debió a la mayor velocidad de liberación de timol dentro de las primeras 48 horas frente a su par, estudiadas en medio acuoso a 25°C. A partir de las diferencias en la velocidad de liberación del principio activo estudiadas para ambos métodos, nos permite escoger, dependiendo del objetivo del activo utilizado, un método de liberación rápida (GI) y un método de liberación más lenta (SFD), lo cual puede contribuir al desarrollo de aplicaciones en diversas áreas de interés, más allá de la expuesta en este estudio

This study aimed to the manufacture of polymeric nanoparticles using chitosan as encapsulating material to retain thymol by two procedures: spray-freezing in liquid nitrogen and ionic gelation, with which to evaluate and compare its antifungal capacity against mycelium of Botrytis cinerea. The determination of the thymol content is carried out by high performance liquid chromatography, the particle size, potential Z and polydispersity index was measured by the Zetasizer Nano ZS-90 equipment, for the determination of the antifungal activity the Yildirim and Yapici method is used. The hydrodynamic size, Z-potential and polydispersity index of nanoparticles obtained by both methods was similar between the two methods mentioned above (Z average = 287-289 nm. PDI= 0,37 - 0,41). The Zeta Potential was higher for nanoparticles obtained by ionic gelation (47,4 mV) respect to the SFD (22,1 mV). The aqueous Nano suspension for both procedures was stable in the parameters indicated above, at least 6 weeks stored at refrigeration temperature (4°C). Better encapsulation parameters were obtained for GI (load capacity (CC%) 5,56%; encapsulation efficiency (EE%) 56,5% and particle yield (RnP%) 72,8%), compared to SFD (CC% 4,73%; EE% 37,5%; RP% 42,5%). The antifungal effect of both types of nanoparticles was measured against mycelium of Botrytis cinerea, both inhibiting the 100% in 25 and 50% dilutions. At lower concentrations (10% those obtained by GI had a greater inhibitory effect tan those obtained by SFD. The greatest success in the inhibition of Botrytis cinerea by GI is due to the higher thymol release rate within the first 48 hours in front of its pair, studied in an aqueous medium at 25°C. Based on the differences in the rate of release studied for both methods, it allows us to choose, depending on the objective of the active principle used, a rapid release method (GI) and a slower release method (SFD) which could contribute to the development of applications in various areas of interest, beyond that outlined in this study