Funcionalização de tecidos com nanocápsulas e recobrimentos biopoliméricos visando proteção contra mosquitos

Abstract

Doenças transmitidas por mosquitos, como malária, dengue e Zika, representam graves ameaças à saúde pública global. Como estratégia para reduzir a exposição a esses vetores, têxteis funcionalizados com agentes repelentes podem ser utilizados em produtos como cortinas, têxteis para o lar e vestuários. Atualmente, repelentes químicos enfrentam desafios de toxicidade e resistência, aumentando o interesse por repelentes de origem natural. O óleo de neem (NSO) é seguro e apresenta comprovada atividade inseticida, sendo promissor para aplicação em têxteis. Dessa forma, este trabalho teve como objetivo desenvolver tecidos de 100% algodão funcionalizados com NSO para aplicação como têxteis repelentes/inseticidas. Visando melhorar a durabilidade do efeito, investigou-se a impregnação de nanocápsulas de quitosana (CS) com NSO e o recobrimento do tecido com NSO e CS. Para a encapsulação do NSO em CS, empregou-se a técnica de gelificação iônica com reticulação com tripolifosfato de sódio (TPP). A influência do tempo de dispersão ultrassônica durante a preparação da nanoemulsão óleo/água (Etapa 1) e incorporação da solução polimérica à nanoemulsão (Etapa 2) no tamanho e na estabilidade das nanocápsulas foi avaliada. O tamanho médio hidrodinâmico das partículas, determinado utilizando espalhamento de luz dinâmica (DLS), foi de 169 ± 10 nm para tempos de sonicação de 9 min e 27 min nas etapas 1 e 2, respectivamente, não havendo variação significativa após 7 meses de armazenamento. O índice de polidispersão (PDI) das dispersões foi de 0,242, indicando polidispersividade moderada. A análise morfológica das nanocápsulas indicou formato esférico e estrutura capsular. A impregnação da dispersão das nanocápsulas e da solução de recobrimento de CS e NSO nos tecidos foi realizada em Foulard avaliando tempos de imersão de 2, 30 e 60 min. Foi observado que o aumento do tempo de imersão aumenta a diferença total de cor e reduz o grau de branco dos tecidos, e a funcionalização com as nanocápsulas resultou em menores alterações. Ensaios de liberação in vitro indicaram cinética mais lenta e menor quantidade de óleo liberado para os tecidos com nanocápsulas. O tempo de imersão não influenciou significativamente no comportamento de liberação, mas houve redução na quantidade liberada em todas as amostras após um ciclo de lavagem. Os ensaios de FTIR confirmaram a formação das cápsulas e sua presença nos tecidos, assim como o recobrimento com CS e/ou NSO. A partir de ensaios de repelência contra mosquitos Aedes aegypti, foram obtidas taxas de proteção de até 75% para os tecidos com recobrimento com solução de CS e NSO e de 52% para as impregnadas com nanocápsulas. Tecidos funcionalizados com NSO seguido de recobrimento com CS e funcionalizados somente com NSO apresentaram taxas de 44% e 23%, respectivamente. Foi observado que tamanho da amostra e o número de camadas, além da gramatura, do tecido influenciam no aumento da eficácia do tratamento. De forma geral, os resultados indicaram que maior disponibilidade de agente ativo obtida pelo recobrimento com o uso combinado da CS e do NSO contribui para resultados promissores em termos de funcionalidade repelente contra mosquitos.

Abstract: Mosquito-borne diseases such as malaria, dengue fever, and Zika pose serious threats to global public health. Textiles functionalized with repellent agents can be used as a strategy to reduce exposure to these. Currently, chemical repellents face toxicity and resistance challenges, increasing the interest in repellents of natural origin. Neem oil (NSO) is safe and has proven insecticidal activity, making it promising for textiles applications. Therefore, this study aimed to develop 100% cotton fabrics functionalized with NSO for application as repellent/insecticide textiles. To improve the durability of the effect, the impregnation of chitosan nanocapsules (CS) with NSO and coating of the fabric with NSO and CS were investigated. To encapsulate of NSO in CS, an ionic gelation technique with crosslinking with sodium tripolyphosphate (TPP) was used. The influence of ultrasonic dispersion time during the preparation of the oil/water nanoemulsion (Step 1) and incorporation of the polymeric solution into the nanoemulsion (Step 2) on the size and stability of the nanocapsules was evaluated. The average hydrodynamic particle size, determined using dynamic light scattering (DLS), was 169 ± 10 nm for sonication times of 9 and 27 min in steps 1 and 2, respectively, with no significant variation after 7 months of storage. The polydispersity index (PDI) of the dispersions was 0.242, indicating moderate polydispersity. Morphological analysis of the nanocapsules indicated a spherical shape and capsular structure. The impregnation of the nanocapsule dispersion and the CS and NSO coating solution into the fabrics was carried out in Foulard, evaluating immersion times of 2, 30, and 60 min. It was observed that increasing the immersion time increased the total color difference and reduced the degree of whiteness of the fabrics, and functionalization with nanocapsules resulted in smaller changes. In vitro, release tests indicated slower kinetics and less oil was released in to fabrics with nanocapsules. The immersion time did not significantly influence the release behavior, however there was a reduction in the amount released in all samples after a washing cycle. FTIR tests confirmed the formation of capsules and their presence in the fabrics, as well as the coating with CS and/or NSO. Based on repellency tests against Aedes aegypti mosquitoes, protection rates of up to 75% were obtained for fabrics covered with CS and NSO solutions and 52% for those impregnated with nanocapsules. Fabrics functionalized with NSO followed by coating with CS and functionalized only with NSO presented rates of 44% and 23%, respectively.and the sample size and number of layers of the fabric influenced the effectiveness of the treatment, in addition to the weight of the fabric. In general, the results indicate that greater availability of active agents obtained by coating with the combined use of CS and NSO contributes to promising results in terms of mosquito repellent functionality.