Un biolarvicida mata a las larvas de Aedes aegypti

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Agência FAPESP* –Por Elton Alisson  |  Agência FAPESP – Investigadores de la Escuela de Ingeniería de Lorena de la Universidad de São Paulo (EEL-USP), en Brasil, desarrollaron un biolarvicida a partir del bagazo de la caña de azúcar capaz de eliminar a las larvas del mosquito Aedes aegypti –el transmisor de los virus del dengue, el Zika y el chikunguña– al dificultar su respiración y destruir la cutícula (el exoesqueleto) que las reviste.
El proceso de producción de este biolarvicida, que fue patentado, es el resultado del proyecto de investigación intitulado "Biosurfactantes como moléculas versátiles", realizado con el apoyo de la FAPESP, y del trabajo doctoral de Paulo Franco en la EEL-USP.
“Constatamos que el producto es capaz de matar a las larvas del mosquito Aedes aegypti en hasta 24 horas después de su dilución en agua, y de destruirlas en hasta 48 horas”, declaró Silvio Silvério da Silva, docente de la EEL-USP y coordinador del proyecto, a Agência FAPESP.
De acuerdo con Da Silva, quien dirige el doctorado de Franco en el área de biotecnología industrial, este producto es un surfactante, un compuesto capaz de reducir la tensión superficial (la elasticidad de la superficie) de los líquidos y emulsionar compuestos con distintas polaridades (electronegatividad): polares y apolares.
La mayoría de los surfactantes que se encuentran actualmente en el mercado, con amplia utilización en la industria, fundamentalmente en productos de limpieza tales como detergentes, debido a su capacidad emulsionante –que es la capacidad de unir sustancias que no se mezclan, tales como el agua y el aceite–, constituyen derivados del petróleo y pueden ocasionar graves problemas al medio ambiente, fundamentalmente en ecosistemas acuáticos, explicó Da Silva.
“Algunos estudios indican que en ambientes con exceso de surfactantes se nota una acumulación de espuma en los ríos, y una disminución del oxígeno disuelto en el agua y de la permeabilidad de la luz. Asimismo, estos compuestos interfieren en procesos biológicos tales como el ciclo del nitrógeno, y su degradación puede aumentar las concentraciones de compuestos xenofóbicos [extraños a un organismo o a un sistema biológico] y causar mortandad de organismos”, afirmó.
Al intentar desarrollar una alternativa de surfactante proveniente de una fuente renovable y con toxicidad baja o nula, Da Silva y Franco lograron obtener este producto a partir del bagazo de la caña de azúcar con las mismas propiedades de un surfactante sintético, producido mediante síntesis química.
“Obtuvimos este compuesto, al que denominamos surfactante ‘verde’ o biosurfactante de segunda generación, elaborado con base en levaduras que producen la sustancia durante el proceso de fermentación de los azúcares presentes en el hidrolizado hemicelulósico del bagazo de la caña”, afirmó Da Silva.
Las pruebas con el Aedes aegypti
Dado que el compuesto tiene las mismas propiedades que poseen los surfactantes sintéticos para reducir la tensión superficial de los líquidos y emulsionar sustancias con distintas polaridades, los investigadores tuvieron la idea de probar su aplicación en el combate contra el mosquito Aedes aegypti.
Las pruebas se realizaron en colaboración con los profesores Cláudio Von Zuben y Jonas Contiero, de la Universidade Estadual Paulista (Unesp), campus de Rio Claro, y el estudiante Vinicius Luiz da Silva, quien realiza su doctorado en la misma institución.
Los resultados de las pruebas indicaron que el biosurfactante provoca la muerte de las larvas del mosquito Aedes aegypti.
Sucede que este compuesto interactúa con el sifón respiratorio de las larvas, lo cual deja a la región –conformada por moléculas apolares, con humedad controlada y protegida por el exosqueleto– a su vez susceptible a la interacción con el agua. De este modo, las larvas del mosquito mueren por asfixia.
Asimismo, la presencia del biosurfactante en el agua donde el mosquito deposita sus huevos altera y dificulta el equilibrio hidrostático de las larvas, lo que las lleva a hacer un gasto energético exacerbado y a la muerte por ahogamiento.
“Las larvas no lograron respirar y murieron por asfixia en un lapso de 24 horas luego de entrar en contacto con el biosurfactante”, afirmó Da Silva.
Los científicos también observaron un hecho inédito en la aplicación del producto: en un lapso de 48 horas pasado el contacto inicial con las larvas, el biosurfactante desintegró el exoesqueleto de los insectos en ese estadio de desarrollo.
Una de las hipótesis que esgrimen los investigadores para explicar los efectos del biosurfactante sobre el exoesqueleto de las larvas de mosquito indica que las moléculas del compuesto poseen una característica química anfifílica, o, en otras palabras, que en parte son solubles en agua y en parte en solvente.
La estructura química de las moléculas del biosurfactante, como así también la de los surfactantes sintéticos, posee una zona soluble en un medio acuoso (polar) y otra región apolar, insoluble en agua, pero soluble en lípidos y solventes orgánicos.
Esta característica le permite al compuesto interactuar y, en algunos casos, disolver tanto sustancias polares como apolares, tal como es el caso de los detergentes, que debido a la acción de los surfactantes pueden juntarse al agua y a partículas de grasa para removerlas de utensilios de cocina, explicó Da Silva.
“Queremos verificar si este mismo comportamiento se registra en los hidrocarburos cuticulares de las larvas del Aedes aegypti”, afirmó.
De acuerdo con el investigador, existen relatos en la literatura científica de que la cutícula de larvas del mosquito posee en su composición algunos hidrocarburos, que son compuestos apolares de baja solubilidad en medio acuoso.
“Pretendemos realizar estudios en el marco del proyecto para determinar si existe alguna interacción entre esos hidrocarburos cuticulares del mosquito y los biosurfactantes”, dijo Da Silva.
Otras enfermedades
Los investigadores realizaron pruebas con el producto en su forma líquida y evaluaron la dosificación ideal para su aplicación en criaderos de Aedes aegypti. Ahora pretenden desarrollarlo en forma sólida (polvo) y verificar algunas propiedades fisicoquímicas de la fórmula y la mejor forma de aplicación.
“Realizaremos nuevas pruebas con miras a desarrollar el producto en su forma sólida, evaluar nuevamente la dosificación y también cuál es la mejor fórmula –si líquida o en polvo–, hacer la caracterización fisicoquímica del biosurfactante en polvo y analizar cuál es la periodicidad ideal de aplicación, de manera tal de arribar a un producto que pueda elaborarse a escala industrial”, dijo Da Silva.
También aspiran a desarrollar otros biosurfactantes para utilizarlos en el combate contra otras enfermedades tropicales olvidadas, tales como la leishmaniasis y la esquistosomiasis.

<p><strong>Por Elton Alisson  |  Agência FAPESP</strong> – Investigadores de la Escuela de Ingeniería de Lorena de la Universidad de São Paulo (EEL-USP), en Brasil, desarrollaron un biolarvicida a partir del bagazo de la caña de azúcar capaz de eliminar a las larvas del mosquito <em>Aedes aegypti</em> –el transmisor de los virus del dengue, el Zika y el chikunguña– al dificultar su respiración y destruir la cutícula (el exoesqueleto) que las reviste.</p>
<p>El proceso de producción de este biolarvicida, que fue patentado, es el resultado del proyecto de investigación intitulado "<strong><a href="http://www.bv.fapesp.br/pt/auxilios/90924/biossurfactantes-como-moleculas-versateis-um-novo-conceito-de-produtos-para-biorrefinarias-e-combat/" target="_blank">Biosurfactantes como moléculas versátiles</a></strong>", realizado con el apoyo de la FAPESP, y del trabajo doctoral de Paulo Franco en la EEL-USP.</p>
<p>“Constatamos que el producto es capaz de matar a las larvas del mosquito <em>Aedes aegypti</em> en hasta 24 horas después de su dilución en agua, y de destruirlas en hasta 48 horas”, declaró Silvio Silvério da Silva, docente de la EEL-USP y coordinador del proyecto, a <strong>Agência FAPESP</strong>.</p>
<p>De acuerdo con Da Silva, quien dirige el doctorado de Franco en el área de biotecnología industrial, este producto es un surfactante, un compuesto capaz de reducir la tensión superficial (la elasticidad de la superficie) de los líquidos y emulsionar compuestos con distintas polaridades (electronegatividad): polares y apolares.</p>
<p>La mayoría de los surfactantes que se encuentran actualmente en el mercado, con amplia utilización en la industria, fundamentalmente en productos de limpieza tales como detergentes, debido a su capacidad emulsionante –que es la capacidad de unir sustancias que no se mezclan, tales como el agua y el aceite–, constituyen derivados del petróleo y pueden ocasionar graves problemas al medio ambiente, fundamentalmente en ecosistemas acuáticos, explicó Da Silva.</p>
<p>“Algunos estudios indican que en ambientes con exceso de surfactantes se nota una acumulación de espuma en los ríos, y una disminución del oxígeno disuelto en el agua y de la permeabilidad de la luz. Asimismo, estos compuestos interfieren en procesos biológicos tales como el ciclo del nitrógeno, y su degradación puede aumentar las concentraciones de compuestos xenofóbicos [<em>extraños a un organismo o a un sistema biológico</em>] y causar mortandad de organismos”, afirmó.</p>
<p>Al intentar desarrollar una alternativa de surfactante proveniente de una fuente renovable y con toxicidad baja o nula, Da Silva y Franco lograron obtener este producto a partir del bagazo de la caña de azúcar con las mismas propiedades de un surfactante sintético, producido mediante síntesis química.</p>
<p>“Obtuvimos este compuesto, al que denominamos surfactante ‘verde’ o biosurfactante de segunda generación, elaborado con base en levaduras que producen la sustancia durante el proceso de fermentación de los azúcares presentes en el hidrolizado hemicelulósico del bagazo de la caña”, afirmó Da Silva.</p>
<p><strong>Las pruebas con el <em>Aedes aegypti</em></strong></p>
<p>Dado que el compuesto tiene las mismas propiedades que poseen los surfactantes sintéticos para reducir la tensión superficial de los líquidos y emulsionar sustancias con distintas polaridades, los investigadores tuvieron la idea de probar su aplicación en el combate contra el mosquito <em>Aedes aegypti</em>.</p>
<p>Las pruebas se realizaron en colaboración con los profesores Cláudio Von Zuben y Jonas Contiero, de la Universidade Estadual Paulista (Unesp), campus de Rio Claro, y el estudiante Vinicius Luiz da Silva, quien realiza su doctorado en la misma institución.</p>
<p>Los resultados de las pruebas indicaron que el biosurfactante provoca la muerte de las larvas del mosquito <em>Aedes aegypti</em>.</p>
<p>Sucede que este compuesto interactúa con el sifón respiratorio de las larvas, lo cual deja a la región –conformada por moléculas apolares, con humedad controlada y protegida por el exosqueleto– a su vez susceptible a la interacción con el agua. De este modo, las larvas del mosquito mueren por asfixia.</p>
<p>Asimismo, la presencia del biosurfactante en el agua donde el mosquito deposita sus huevos altera y dificulta el equilibrio hidrostático de las larvas, lo que las lleva a hacer un gasto energético exacerbado y a la muerte por ahogamiento.</p>
<p>“Las larvas no lograron respirar y murieron por asfixia en un lapso de 24 horas luego de entrar en contacto con el biosurfactante”, afirmó Da Silva.</p>
<p>Los científicos también observaron un hecho inédito en la aplicación del producto: en un lapso de 48 horas pasado el contacto inicial con las larvas, el biosurfactante desintegró el exoesqueleto de los insectos en ese estadio de desarrollo.</p>
<p>Una de las hipótesis que esgrimen los investigadores para explicar los efectos del biosurfactante sobre el exoesqueleto de las larvas de mosquito indica que las moléculas del compuesto poseen una característica química anfifílica, o, en otras palabras, que en parte son solubles en agua y en parte en solvente.</p>
<p>La estructura química de las moléculas del biosurfactante, como así también la de los surfactantes sintéticos, posee una zona soluble en un medio acuoso (polar) y otra región apolar, insoluble en agua, pero soluble en lípidos y solventes orgánicos.</p>
<p>Esta característica le permite al compuesto interactuar y, en algunos casos, disolver tanto sustancias polares como apolares, tal como es el caso de los detergentes, que debido a la acción de los surfactantes pueden juntarse al agua y a partículas de grasa para removerlas de utensilios de cocina, explicó Da Silva.</p>
<p>“Queremos verificar si este mismo comportamiento se registra en los hidrocarburos cuticulares de las larvas del <em>Aedes aegypti</em>”, afirmó.</p>
<p>De acuerdo con el investigador, existen relatos en la literatura científica de que la cutícula de larvas del mosquito posee en su composición algunos hidrocarburos, que son compuestos apolares de baja solubilidad en medio acuoso.</p>
<p>“Pretendemos realizar estudios en el marco del proyecto para determinar si existe alguna interacción entre esos hidrocarburos cuticulares del mosquito y los biosurfactantes”, dijo Da Silva.</p>
<p><strong>Otras enfermedades</strong></p>
<p>Los investigadores realizaron pruebas con el producto en su forma líquida y evaluaron la dosificación ideal para su aplicación en criaderos de <em>Aedes aegypti</em>. Ahora pretenden desarrollarlo en forma sólida (polvo) y verificar algunas propiedades fisicoquímicas de la fórmula y la mejor forma de aplicación.</p>
<p>“Realizaremos nuevas pruebas con miras a desarrollar el producto en su forma sólida, evaluar nuevamente la dosificación y también cuál es la mejor fórmula –si líquida o en polvo–, hacer la caracterización fisicoquímica del biosurfactante en polvo y analizar cuál es la periodicidad ideal de aplicación, de manera tal de arribar a un producto que pueda elaborarse a escala industrial”, dijo Da Silva.</p>
<p>También aspiran a desarrollar otros biosurfactantes para utilizarlos en el combate contra otras enfermedades tropicales olvidadas, tales como la leishmaniasis y la esquistosomiasis.  </p>
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