Funcionalização de malha de algodão com biopolímeros e óleo de neem para a repelência ao Aedes aegypti

Abstract

A propagação de doenças transmitidas por mosquitos, como a dengue, o Zika vírus e a febre amarela, é uma problemática para a saúde mundial. A necessidade da redução na proliferação dessas doenças exige o desenvolvimento contínuo de novas estratégias de proteção. Tradicionalmente utilizados, os repelentes sintéticos podem apresentar toxicidade ao ser humano e ao ambiente. Este contexto alavancou estudos e a utilização de compostos naturais no desenvolvimento de produtos repelentes à mosquitos. Os têxteis repelentes à mosquitos (MRTs) são uma excelente estratégia para combate à disseminação das doenças transmitidas pelos mosquitos. Neste sentido, o presente trabalho tem como objetivo desenvolver têxteis repelentes aos mosquitos Aedes aegypti, por meio da funcionalização de malhas de algodão com sistemas contendo óleo de semente de neem em nanocápsulas de alginato e em emulsões de quitosana, avaliados isoladamente e em tratamentos combinados. As nanocápsulas foram obtidas pelo método de gelificação iônica. Visando melhor fixação destas, foi avaliado um tratamento de cationização na malha com os agentes cloreto de 3-cloro-2-hidroxipropil trimetil amônio (CHPTAC) e cloreto de poli dialil dimetil amônio (PDDACl). Os resultados demonstraram a obtenção de nanocápsulas de alginato contendo óleo de neem com elevada eficiência de encapsulação, valores de polidispersividade inferiores a 0,3 e estabilidade após 100 dias de armazenamento. A proporção mássica óleo:surfactante de 3:1 proporcionou os melhores resultados em termos de índice de polidispersão e estabilidade temporal. A microscopia eletrônica de transmissão confirmou partículas predominantemente esféricas e com boa dispersão. A funcionalização das malhas de algodão foi confirmada através de espectroscopia no infravermelho (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análise termogravimétrica (TGA). Os tratamentos de cationização alteraram a carga superficial das fibras. A funcionalização alterou discretamente as propriedades colorísticas do substrato, sem comprometer sua estabilidade térmica, evidenciando o caráter superficial do revestimento. Os ensaios de liberação in vitro indicaram maior liberação de óleo pelas amostras funcionalizadas com nanocápsulas, enquanto as formulações contendo emulsão de quitosana apresentaram maior retenção do ativo após os ensaios de lavagem. A combinação entre emulsão de quitosana e nanocápsulas apresentou melhor desempenho nos ensaios de solidez à abrasão. Nos ensaios de repelência in vivo, a associação entre nanocápsulas de alginato e emulsão de quitosana proporcionou os melhores resultados pelo método Arm in Cage, alcançando 96,2% de repelência. No método BG Cage, a amostra cationizada com PDDACl e funcionalizada com nanocápsulas apresentou o melhor desempenho, atingindo 96,7% de repelência. Após os ensaios de lavagem, as formulações contendo emulsão de quitosana mantiveram maior atividade repelente, corroborando os resultados dos ensaios de liberação. A funcionalização de malhas de algodão com óleo de neem por meio de nanocápsulas de alginato e emulsão de quitosana demonstrou ser uma estratégia promissora para o desenvolvimento de têxteis repelentes ao Aedes aegypti. A combinação entre os sistemas evidenciou um efeito sinérgico, aumentando a eficiência repelente e favorecendo sua permanência após os ensaios de solidez, indicando potencial para aplicação em produtos têxteis destinados à prevenção de doenças transmitidas por mosquitos.

Abstract: The spread of mosquito-borne diseases such as dengue, Zika virus, and yellow fever remains a major global public health concern. The need to reduce the proliferation of these diseases requires the continuous development of new protective strategies. Although widely used, synthetic repellents may pose risks of toxicity to both humans and the environment. This context has driven research into the use of natural compounds for the development of mosquito repellent products. Mosquito-repellent textiles (MRTs) represent an effective strategy for preventing the spread of mosquito-borne diseases. In this context, the present study aimed to develop mosquito-repellent cotton knitted fabrics against Aedes aegypti by functionalization with systems containing neem seed oil, formulated as alginate nanocapsules and chitosan emulsions, evaluated individually and in combined treatments. The nanocapsules were prepared by the ionic gelation method. To improve their fixation onto the fabric, a cationization treatment was evaluated using 3-chloro-2-hydroxypropyltrimethylammonium chloride (CHPTAC) and poly(diallyldimethylammonium chloride) (PDDACl). The results demonstrated the successful production of alginate nanocapsules loaded with neem oil, exhibiting high encapsulation efficiency, polydispersity index values below 0.3, and excellent stability after 100 days of storage. An oil-to-surfactant mass ratio of 3:1 provided the best results in terms of polydispersity index and long-term stability. Transmission electron microscopy confirmed the formation of predominantly spherical and well-dispersed nanoparticles. The functionalization of the cotton knitted fabrics was confirmed by Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), and thermogravimetric analysis (TGA). The cationization treatments modified the surface charge of the fibers. Functionalization caused only slight changes in the colorimetric properties of the substrate without compromising its thermal stability, demonstrating the superficial nature of the coating. In vitro release assays indicated greater oil release from samples functionalized with alginate nanocapsules, whereas formulations containing chitosan emulsion exhibited higher retention of the active compound after washing tests. The combination of chitosan emulsion and alginate nanocapsules showed superior performance in abrasion fastness tests. In the in vivo repellency assays, the combination of alginate nanocapsules and chitosan emulsion achieved the best performance in the Arm-in-Cage test, reaching 96.2% repellency. In the BG Cage method, the PDDACl-cationized sample functionalized with alginate nanocapsules showed the highest repellency, achieving 96.7%. After washing tests, formulations containing chitosan emulsion retained greater repellent activity, corroborating the findings of the release assays. Overall, the functionalization of cotton knitted fabrics with neem oil using alginate nanocapsules and chitosan emulsion proved to be a promising strategy for the development of mosquito-repellent textiles against Aedes aegypti. The combination of both delivery systems demonstrated a synergistic effect, enhancing repellent efficacy and improving durability after fastness tests, indicating strong potential for application in textile products intended for the prevention of mosquito-borne diseases.