Estudo da fotoinativação de larvas de Aedes aegypti (LINNAEUS, 1762) com formulações de curcumina: eficácia e segurança ambiental

dc.contributor.advisor-co1Lima, Alessandra Ramos
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2937413804518289
dc.contributor.advisor-co1orcidhttps://orcid.org/0000-0001-5810-5137
dc.contributor.advisor1Bagnato, Vanderlei Salvador
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4947860249518663
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0003-4833-239X
dc.contributor.authorGarbuio, Matheus
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/4970296342450124
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0000-0001-9055-205X
dc.contributor.refereeLacava, Paulo Teixeira
dc.contributor.refereeCaires, Anderson Rodrigues Lima
dc.contributor.refereePostacchini , Bruna Bueno
dc.contributor.refereeGodoi, Lívia Mara Alves Figueiredo
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/8947678349043750
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/4615245702160544
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/6705532687184556
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/7061694896531030
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0001-7166-606X
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0002-2602-9480
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0002-4606-8604
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0002-6690-9650
dc.date.accessioned2025-11-11T19:37:34Z
dc.date.issued2025-08-05
dc.description.abstractThe selection of resistant populations of the vector Aedes aegypti to traditional chemical insecticides has motivated the search for alternative techniques to control the proliferation of vector mosquitoes. Photodynamic inactivation (PDI) is a promising tool against vector Ae. aegypti, involving the combination of three elements: specific wavelength, photosensitive molecule (PS) and molecular oxygen, which when associated cause irreversible damage. Ambient temperature is an important factor in the survival of larvae and mosquitoes, as it influences their physiology, behavior and ecology. This study aimed to evaluate curcumin-based formulations for PDI of Ae. aegypti larvae under laboratory and simulated field conditions. The implementation was carried out in stages: (i) the biological cycle parameters of Ae. aegypti, such as hatching rate and lethal concentration (LC) of larvae and mortality promoted by PDI with curcumin, under different temperatures (20, 25, 30 and 35 °C). (ii) formulation and characterization of microencapsulated curcumin by ultraviolet-visible (UV-Vis) absorption spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM), confocal microscopy, and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), and biological assays with larvae. Lethal concentrations (LCs50;90) for IFD action in the laboratory were defined. (iii) evaluation of the photodynamic action behavior in a simulated field, based on the LCs determined in the laboratory, evaluated larval mortality and the persistence of the curcumin-based formulation. (iv) ecotoxicological analyses with non-target organisms (Danio rerio, Allium cepa, and Galleria mellonella). The results of step i) indicated that higher temperatures result in higher larval mortality at lower concentrations of the curcumin formulation. The larvae that survived after PDI, when compared to the control groups, showed delayed development. The survival evaluation of adult male and female mosquitoes for the control and PDI groups showed a reduction in the longevity of mosquitoes in the PDI group compared to the control. In step ii), the curcumin microcapsule presented an absorption peak at 440 nm, an average size of 11.1 ± 3.1 µm, and there were no significant shifts in the positions of the characteristic bands of curcumin and its excipients. Furthermore, it maintained its efficacy, and laboratory results show that the LCs were 0.27 mg/L (LC50) and 1.6 mg/L (LC90), respectively. Step (iii), in a simulated field, the concentrations obtained were LC50 2.30 mg/L and LC90 8.7 mg/L, respectively. The results of the persistence evaluation of the curcumin microcapsule in a simulated field showed 100% efficacy for up to 20 days, with activity declining over time, completely losing its efficacy after 45 days. In stage IV, the ecotoxicity evaluation showed no toxicity to non-target organisms: Danio rerio (100 mg/L), Allium cepa (100 mg/L) and Galleria mellonella (2000 mg/L). The photodynamic action is effective in laboratory and simulated field tests. Therefore, the curcumin-based photolarvicide may be a potential integrated control agent for the Ae. aegypti vector in the larval stage and, consequently, for reducing arbovirus transmission.eng
dc.description.resumoA seleção de populações resistentes do vetor Aedes aegypti a inseticidas químicos tradicionais tem motivado a busca de técnicas alternativas para atuar no controle da proliferação de mosquitos vetores. A inativação fotodinâmica (IFD) é uma ferramenta promissora contra o vetor Ae. aegypti, envolve a combinação de três elementos fundamentais: comprimento de onda específico, molécula fotossensibilizadora (FS) e o oxigênio molecular, que quando associados causam danos irreversíveis ao tecido alvo. A temperatura ambiente é um fator importante na sobrevivência de larvas e mosquitos, pois influencia em sua fisiologia de desenvolvimento, comportamento e na ecologia. Este estudo teve como objetivo, avaliar formulações a base de curcumina para a IFD de larvas do Ae. aegypti em condições de laboratório e em campo simulado. A execução foi realizada em etapas: (i) avaliação dos parâmetros do ciclo biológico do Ae. aegypti tais como taxa de eclosão e concentração letal (CL) de larvas e mortalidade promovidas por IFD com a curcumina, sob diferentes temperaturas (20, 25, 30 e 35 °C), (ii) formulação e caracterização da curcumina microencapsulada por espectroscopia de absorção no ultravioleta visível (UV-Vis), microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia confocal e espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e ensaios biológicos com as larvas, definição das concentrações letais (CLs50;90) para a ação de IFD em laboratório, (iii) a avaliação do comportamento da ação fotodinâmica em campo simulado, com base nas CLs em laboratório e a persistência da formulação a base de curcumina, e (iv) análises de ecotoxicológicas com organismos não alvo (Danio rerio, Allium cepa, Galleria mellonella). Os valores das CLs foram obtidos por meio de dose-resposta por regressão não linear, para comparações entre grupos ANOVA unidirecional, com teste post-hoc de Tukey e o teste t de Student foi utilizado com dois grupos de comparação. Os resultados etapa i) indicaram que temperaturas mais elevadas apresentam maior mortalidade das larvas em concentrações mais baixas da formulação de curcumina. As larvas que sobreviveram após a IFD quando comparado com os grupos controle, apresentaram atraso no seu desenvolvimento. A avaliação de sobrevivência dos mosquitos adultos machos e fêmeas para os grupos controle e IFD, apresentou uma redução de longevidade dos mosquitos do grupo IFD em relação ao controle. Na etapa ii) a microcápsula de curcumina apresentou pico de 440 nm, tamanho médio de 11,1 ± 3,1 µm e não houve deslocamentos significativos nas posições das bandas características da curcumina e seus excipientes. Além disso, manteve sua eficácia e os resultados em laboratório mostram que as CLs foram de 0,27 mg/L (CL50) e 1,6 mg/L (CL90), respectivamente. Etapa (iii), em campo simulado as concentrações obtidas foram CL50 2,30 mg/L, e CL90 8,7 mg/L, respectivamente. Os resultados da avaliação da persistência da microcápsula de curcumina em campo simulado, eficácia de 100% até 20 dias com decaimento da atividade em função do tempo, perdendo completamente sua eficácia depois de 45 dias. Na etapa iv, avaliação de ecotoxicidade não demonstrou toxicidade em organismos não-alvo: Danio rerio (100 mg/L), Allium cepa (100 mg/L), Galleria e mellonella (2000 mg/L). A ação fotodinâmica foi eficaz em ensaios de laboratório e em campo simulado. Portanto, o fotolarvicida a base de curcumina pode ser um potencial para controle integrado do vetor Ae. aegypti na fase de larvas e consequentemente na redução da transmissão de arbovírus.
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.description.sponsorshipId88887.662159/2022-00
dc.identifier.citationGARBUIO, Matheus. Estudo da fotoinativação de larvas de Aedes aegypti (LINNAEUS, 1762) com formulações de curcumina: eficácia e segurança ambiental. 2025. Tese (Doutorado em Biotecnologia) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/23048.por
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/23048
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Biotecnologia - PPGBiotec
dc.relation.urihttps://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1572100024000164
dc.relation.urihttps://www.mdpi.com/1999-4923/17/4/496
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectBiofotônica ambiental
dc.subjectmanejo de vetores
dc.subjectfotossensibilizador
dc.subjectlarvicida
dc.subject.cnpqCIENCIAS BIOLOGICAS::BIOFISICA
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
dc.subject.ods3. Saúde e Bem-Estar
dc.subject.ods7. Energia limpa e acessível
dc.subject.ods13. Ação contra a Mudança Global do Clima
dc.titleEstudo da fotoinativação de larvas de Aedes aegypti (LINNAEUS, 1762) com formulações de curcumina: eficácia e segurança ambiental
dc.title.alternativeStudy of the photoinactivation of Aedes aegypti larvae (LINNAEUS, 1762) with curcumin formulations: efficacy and environmental safetyeng
dc.typeTese

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