Síntesis, caracterización y evaluación antifúngica de nanopartículas de quitosano con aceites esenciales

Abstract

El objetivo del presente estudio fue sintetizar, caracterizar y evaluar las propiedades antifúngicas y antimicotoxigénicas de nanopartículas (NP’s) de quitosano con aceites esenciales de tomillo (Thymus capitatus), canela (Cinnamomun zeylanicum) y Eucalipto (Eucalyptus camaldulensis) en Aspergillus parasiticus y Fusarium verticillioides. Los aceites esenciales (AE’s) fueron caracterizados químicamente por cromatografía de gases con detector de masas (GC/MS). Cada AE fue evaluado a concentraciones de 125, 250, 500 y 1000 ppm mediante cinéticas de crecimiento radial en ambos hongos con el fin de determinar sus concentraciones inhibitorias 50 (CI50). Posteriormente, por gelificación ionotrópica se sintetizaron nanopartículas de quitosano con la CI50 determinada para cada AE y se caracterizaron mediante dispersión de luz dinámica (DLS), espectroscopía de infrarrojo por transformada de Fourier (FT-IR) y microscopía electrónica de transmisión (TEM). Asimismo, se evaluaron sus propiedades antifúngicas en el crecimiento radial, germinación y morfometría de esporas, así como en la producción de fumonisinas y aflatoxinas totales. Se encontró que los componentes mayoritarios en los AE’s fueron carvacrol (46.2 %) en el aceite esencial de tomillo (AET), eugenol (70 %) en el aceite esencial de canela (AEC) y 3,3,3,-trimetil-1,3,5-Cicloheptatrieno (22.9 %) en el aceite esencial de eucalipto (AEE). Por otro lado, las CI50 de los AE’s para A. parasiticus fueron: 178.3, 118 y 817.9 ppm de AET, AEC y AEE, respectivamente y en F. verticillioides: 187.3, 65.6 y 964.4 ppm de AET, AEC y AEE, respectivamente. Debido a que la CI50 de AEE fue considerablemente alta para ambos hongos en comparación a las de AET y AEC, se continuó trabajando sólo estos. Con respecto a las nanopartículas, se obtuvieron diámetros promedio de 29.3 ± 0.9 y 19.7 ± 0.9 nm para las de quitosano con AEC (QT-AEC) y las de quitosano con AET (QT-AET), además presentaron un valor del potencial zeta de +22.9 ± 0.3 y +22.7 ± 0.8 mV, respectivamente. Por otra parte, las nanopartículas control de quitosano (sin AE) presentaron un diámetro promedio de 478.9 ± 30.3 nm y potencial zeta de +24.3 ± 3.6 mV. Se observó que la incorporación de AE’s en la matriz de quitosano afecta la morfología de la partícula, haciéndola más irregular y con tendencia a la aglomeración. Asimismo, el análisis de FT-IR evidenció la presencia de los AE’s en las matrices de quitosano. En la evaluación antifúngica se encontró que las nanopartículas de QT-AEC y de QTAET presentaron efecto inhibitorio del crecimiento radial y la germinación, así como en la morfometría de las esporas durante las primeras horas de incubación, posteriormente se observó que ambos hongos se adaptaron y crecieron con normalidad. Asimismo, se observó mayor susceptibilidad de los hongos a las nanopartículas en la etapa de la germinación de esporas que en el crecimiento radial. No se encontró efecto antimicotoxigénico en la producción de fumonisinas y aflatoxinas totales con la adición de las nanopartículas de QT-AEC y de QT-AET. Sin embargo, no se ha reportado con anterioridad la evaluación antimicotoxigénica de nanopartículas de quitosano con AEC y AET en grano de maíz.