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Dispositivos monolíticos para la liberación controlada de las feromonas del

Megaplatypus mutatus basados en matrices de ceras naturales y parafinas

biodegradables Mariel P. Slodowicz1, Eduardo N. Zerba1,2 y Paola A. González Audino1,2

[email protected]

1 Centro de Investigaciones en Plagas e Insecticidas (UNIDEF-CITEDEF-CONICET) J.B La Salle 4397, Villa Martelli, Buenos Aires- B1603ALO-Argentina.

2 Universidad Nacional de General San Martín, Instituto de Investigación e Ingeniería Ambiental, Campus Miguelete, 25 de Mayo y Francia, San Martín, Buenos Aires.

Introducción

Megaplatypus mutatus (Coleoptera, Platypodidae) es un escarabajo de ambrosia nativo de Sudamérica.

Es considerado una plaga forestal conocida por causar daños serios en árboles, especialmente en especies

frutales y forestales y por producir grandes pérdidas económicas. Ataca árboles sanos jóvenes, realizando

galerías dentro de la madera. Estas galerías van debilitando subsecuentemente el fuste del árbol, causando

quiebres bajo condiciones de estrés, y representa un problema serio en plantaciones comerciales de álamos

y frutales. Experimentos

Se diseñaron dispositivos con matrices monolíticas en forma de media esfera para la liberación

controlada de las feromonas del M. mutatus (6-metil-5-hepten-2-ona, 6-metil-5-hepten-2-ol y 3-pentanol),

usando diferentes tipos de ceras e inertes. En estos experimentos, se emplearon parafinas de distintos

puntos de fusión, aceite de parafina, polietilenglicoles, pentaeritritol éster de lanolina, cera de lanolina y

cera carnauba. Las sustancias inertes empleadas fueron caolín, esferas de vidrio, tamiz molecular y carbón

activado.

Las velocidades de liberación de estos sistemas monolíticos se midieron en el laboratorio en un túnel

de viento a 29º-30ºC, con una velocidad de viento de 0,5-0,6 m/seg.

Dispositivos monolíticos

Túnel de viento

Resultados

Se encontró que el patrón de liberación sigue una cinética de primer orden y la ecuación que mejor se

ajusta a la curva de liberación es y = ae-b√t.

Ecuación y=ae-bVt para Sulcatona

Matrices R2 a b Gráfico

Parafina p.f. 53-57ºC + 10% Caolín

+ 20% Sulcatona 0,9888 7,122 0,02836 m vs t1/2


+ 20% Sulcatona 0,9767 7,299 0,03808 m vs t1/2


+ 20% Sulcatona 0,9544 7,064 0,03723 m vs t1/2

Parafina p.f. 53-57ºC + 20% Esferas

de vidrio + 20% Sulcatona 0,9872 6,575 0,02398 m vs t1/2

Parafina p.f. 53-57ºC + 20% Tamiz

molecular + 20% Sulcatona 0,9849 6,341 0,02103 m vs t1/2

Parafina p.f. 53-57ºC + 20% Carbón

activado + 20% Sulcatona 0,9842 7,028 0,03155 m vs t1/2

Parafina p.f. 53-57ºC + 20%

Sulcatona 0,9989 7,082 0,0155 m vs t1/2

Aceite de parafina (60%) + Parafina

53-57ºC (40%) + 10% Caolín + 20%

Sulcatona

0,9974 7,51 0,04242 m vs t1/2


53-57ºC (40%) + 20% Caolín + 20%

Sulcatona

0,9841 7,205 0,05122 m vs t1/2


53-57ºC (40%) + 30% Caolín + 20%

Sulcatona

0,9816 7,128 0,04537 m vs t1/2


53-57ºC (40%) + 20% Esferas de

vidrio + 20% Sulcatona

0,9731 4,856 0,03756 m vs t1/2


53-57ºC (40%) + 20% Tamiz

molecular + 20% Sulcatona

0,9726 5,86 0,03691 m vs t1/2


53-57ºC (40%) + 20% Carbón

activado + 20% Sulcatona

0,9564 6,104 0,03898 m vs t1/2


53-57ºC (40%) + 20% Sulcatona 0,9937 6,031 0,0314 m vs t1/2


+ 20% Sulcatona 0,9853 5,204 0,02404 m vs t1/2


+ 20% Sulcatona 0,9871 4,97 0,02476 m vs t1/2


+ 20% Sulcatona 0,9553 4,67 0,03556 m vs t1/2


de vidrio + 20% Sulcatona 0,9823 4,646 0,01756 m vs t1/2





Parafina p.f. 70-80ºC + 20%

Sulcatona 0,9978 7,336 0,01582 m vs t1/2

Éster de Pentaeritritol de Lanolina +

20% Caolín + 20% Sulcatona 0,7793 5,57 0,04167 m vs t1/2


20% Sulcatona 0,9528 7,202 0,03362 m vs t1/2

Lanolina + 20% Caolín + 20%

Sulcatona 0,7604 4,199 0,03062 m vs t1/2

Lanolina + 20% Sulcatona 0,8501 5,112 0,04299 m vs t1/2

Cera carnauba + 10% Caolín + 20%

Sulcatona 0,9733 4,073 0,0199 m vs t1/2


Sulcatona 0,9957 5,208 0,01876 m vs t1/2


Sulcatona 0,9934 6,448 0,01809 m vs t1/2

Cera carnauba + 20% Esferas de

vidrio + 20% Sulcatona 0,6152 4,307 0,03025 m vs t1/2

Cera carnauba + 20% Tamiz


Cera carnauba + 20% Carbón


Cera carnauba + 20% Sulcatona 0,8869 5,838 0,03766 m vs t1/2

Ecuación y=ae-b√t para 3-Pentanol

Matrices R2 a b Gráfico

Parafina p.f. 53-57ºC + 10% Caolín +

20% 3-Pentanol 0,9954 5,846 0,02684 m vs t1/2


20% 3-Pentanol 0,9816 5,406 0,03669 m vs t1/2


20% 3-Pentanol 0,9385 7,141 0,04174 m vs t1/2


de vidrio + 20% 3-Pentanol 0,996 7,318 0,01475 m vs t1/2


molecular + 20% 3-Pentanol 0,9917 6,653 0,0168 m vs t1/2


activado + 20% 3-Pentanol 0,9863 6,209 0,02505 m vs t1/2

Parafina p.f. 53-57ºC + 20% 3-

Pentanol 0,9974 6,419 0,00849 m vs t1/2


53-57ºC (40%) + 10% Caolín + 20%

3-Pentanol

0,9985 7,272 0,02506 m vs t1/2


53-57ºC (40%) + 20% Caolín + 20%

3-Pentanol

0,9977 7,371 0,02899 m vs t1/2


53-57ºC (40%) + 30% Caolín + 20%

3-Pentanol

0,988 7,124 0,03077 m vs t1/2


53-57ºC (40%) + 20% Esferas de

vidrio + 20% 3-Pentanol

0,9909 6,456 0,0241 m vs t1/2


53-57ºC (40%) + 20% Tamiz

molecular + 20% 3-Pentanol

0,9587 6,475 0,02518 m vs t1/2


53-57ºC (40%) + 20% Carbón

activado + 20% 3-Pentanol

0,994 6,082 0,03171 m vs t1/2


53-57ºC (40%) + 20% 3-Pentanol 0,9937 5,733 0,02313 m vs t1/2


20% 3-Pentanol 0,979 4,22 0,01284 m vs t1/2


20% 3-Pentanol 0,945 4,787 0,0148 m vs t1/2


20% 3-Pentanol 0,9408 5,145 0,02255 m vs t1/2


de vidrio + 20% 3-Pentanol 0,9559 5,857 0,01012 m vs t1/2




activado + 20% 3-Pentanol 0,9869 6,764 0,01105 m vs t1/2

Parafina p.f. 70-80ºC + 20% 3-

Pentanol 0,9978 6,807 0,00754 m vs t1/2


20% Caolín + 20% 3-Pentanol 0,9268 6,669 0,04386 m vs t1/2


20% 3-Pentanol 0,9528 6,942 0,03196 m vs t1/2

Lanolina + + 20% Caolín + 20% 3-

Pentanol 0,9304 5,775 0,02416 m vs t1/2

Lanolina + 20% 3-Pentanol 0,9498 5,734 0,02717 m vs t1/2

Cera carnauba + 10% Caolín + 20% 3-

Pentanol 0,7024 3,713 0,03432 m vs t1/2


Pentanol 0,7334 5,465 0,0344 m vs t1/2


Pentanol 0,8743 5,847 0,03335 m vs t1/2

Cera carnauba + 20% Esferas de

vidrio + 20% 3-Pentanol 0,3973 4,374 0,0138 m vs t1/2

Cera carnauba + 20% Tamiz


Cera carnauba + 20% Carbón activado

+ 20% 3-Pentanol 0,6494 4,984 0,02965 m vs t1/2

Cera carnauba + 20% 3-Pentanol 0,7727 5,692 0,04911 m vs t1/2

Ecuación y=ae-b√t para Sulcatol Matrices R2 a b Gráfico

Polietilenglicol 4000 + 10% Caolín +

20% Sulcatol 0,9959 7,592 0,0375 m vs t1/2


20% Sulcatol 0,9818 7,486 0,04104 m vs t1/2


20% Sulcatol 0,967 7,392 0,04051 m vs t1/2

Polietilenglicol 4000 + 20% Esferas de

vidrio + 20% Sulcatol 0,8147 6,235 0,0445 m vs t1/2

Polietilenglicol 4000 + 20% Tamiz

molecular + 20% Sulcatol 0,9736 6,036 0,03762 m vs t1/2

Polietilenglicol 4000 + 20% Carbón

activado + 20% Sulcatol 0,9551 6,97 0,04127 m vs t1/2

Polietilenglicol 4000 + 20% Sulcatol 0,9971 7,33 0,02505 m vs t1/2


20% Sulcatol 0,9962 7,308 0,02971 m vs t1/2


20% Sulcatol 0,9918 7,206 0,03162 m vs t1/2


20% Sulcatol 0,9632 6,819 0,03266 m vs t1/2

Polietilenglicol 6000 + 20% Esferas de

vidrio + 20% Sulcatol 0,9372 5,493 0,03573 m vs t1/2

Polietilenglicol 6000 + 20% Tamiz

molecular + 20% Sulcatol 0,9602 5,745 0,03006 m vs t1/2

Polietilenglicol 6000 + 20% Carbón

activado + 20% Sulcatol 0,9676 6,569 0,03574 m vs t1/2

Polietilenglicol 6000 + 20% Sulcatol 0,9846 7,337 0,02412 m vs t1/2

Parafina 53-57ºC + 20% Sulcatol 0,9881 4,636 0,01166 m vs t1/2

Aceite de parafina + Parafina 53-57ºC +

20% Sulcatol 0,994 4,454 0,0338 m vs t1/2

Parafina 70-80ºC + 20% Sulcatol 0,9916 5,531 0,007838 m vs t1/2

Lanolina + 20% Sulcatol 0,9715 3,000 0,04083 m vs t1/2

Cera carnauba + 20% Sulcatol 0,9924 5,278 0,01983 m vs t1/2

Pentaeritritol éster de lanolina + 20%

Sulcatol 0,988 6,735 0,0304 m vs t1/2

Cera Carnauba + 10% Caolín + 20%

Sulcatol 0,9762 5,592 0,0237 m vs t1/2


Sulcatol 0,9838 5,092 0,03275 m vs t1/2


Sulcatol 0,9928 6,772 0,0219 m vs t1/2

4

5

0 20 40

M…

Tiempo …

Parafin…

-0,5

0

0,5

0 20 40 Ve

l…

Tiempo …

Cera …

Conclusiones De acuerdo con los resultados y valores obtenidos de los parámetros de las curvas de liberación (a y b), en algunas matrices (analizando solo los casos donde ambos valores de a y b

aumentan o disminuyen al mismo tiempo, como aceite de parafina + parafina de p.f 53-57ºC, parafina de p.f. 70-80ºC y pentaeritritol éster de lanolina), se observó que la sulcatona se

libera más rápidamente de los dispositivos que el 3-pentanol. El mismo patrón fue observado cuando el caolín se empleó como inerte en las matrices en concentraciones entre 10-30%.

Estas conclusiones surgen de los valores de los parámetros a y b de los gráficos de liberación calculados y obtenidos para la sulcatona en comparación con el 3-pentanol. El patrón de

liberación se invirtió cuando se utilizó pentaeritritol éster de lanolina y cera carnauba mezcladas con 20% de caolín, siendo el 3-pentanol la feromona que obtuvo el perfil de liberación

más rápido. Estos resultados, se pueden explicar diciendo que la sulcatona, por tener una menor viscosidad (viscosidad a 20ºC = 0,98 mPa.seg) que el 3-penatanol (viscosidad a 20ºC =

6,63 mPa.seg), difunde más fácilmente a través de las matrices, especialmente en aquellas con una viscosidad más baja. Con la adición de caolín como inerte, parecería que no habría

cambios en el perfil de liberación. En las matrices hechas con pentaeritritol éster de lanolina y cera carnauba con 20% de caolín, el 3-pentanol se libera más rápidamente que la sulcatona.

Estos hechos podrían ser el resultado de una viscosidad más elevada de estas últimas matrices, y debido, a un aumento en la tortuosidad, que dificulta el camino de liberación de la

sulcatona.

Ejemplos de gráficos de masa de feromona liberada y de velocidad de liberación de feromona en función del tiempo.

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