Nanobiopesticida amplia proteção da Cry3Aa contra radiação UV

Pesquisadores da Universitat de València desenvolveram um nanobiopesticida baseado na proteína Cry3Aa, de Bacillus thuringiensis, encapsulada em sílica mesoporosa UVM-7 funcionalizada com cério. A formulação aumentou a retenção da proteína, reduziu sua degradação por radiação ultravioleta e manteve atividade inseticida contra larvas de Leptinotarsa decemlineata (DOI 10.1016/j.aac.2026.07.003).

A pesquisa avaliou uma estratégia de suporte para melhorar a persistência de toxinas Bt. Essas proteínas têm uso consolidado em biopesticidas, mas perdem atividade sob radiação ultravioleta, temperatura e variações de pH. Essa limitação reduz a persistência no campo e pode exigir reaplicações.

O material escolhido pelos cientistas recebeu o nome Ce-UVM-7. Ele combina uma matriz de sílica mesoporosa com domínios ricos em cério. A UVM-7 possui porosidade hierárquica bimodal. Esse arranjo favorece o acesso da proteína aos poros e amplia os pontos de ancoragem. O cério cumpre duas funções. Ele favorece a interação eletrostática com a Cry3Aa e atua como componente fotoprotetor contra radiação ultravioleta.

A equipe preparou dois suportes: UVM-7, sem cério, e Ce-UVM-7, com cério. O material funcionalizado apresentou razão molar Si/Ce igual a 16. Também apresentou área superficial BET de 747 metros quadrados por grama e volume de poros de 1,02 centímetro cúbico por grama. Após a incorporação da proteína, a área BET caiu para 419,9 metros quadrados por grama. O volume dos mesoporos também caiu de 0,62 para 0,33 centímetro cúbico por grama. Esses resultados sustentam a entrada ou ancoragem da Cry3Aa nas aberturas dos mesoporos.

Organização mesoporosa

A caracterização indicou manutenção da organização mesoporosa após a incorporação da proteína. Imagens de microscopia eletrônica de transmissão mostraram agregados de nanopartículas mesoporosas primárias, com diâmetro inferior a cerca de 40 nanômetros. Os pesquisadores não observaram cristais ou agregados de Cry3Aa fora do suporte. O resultado indica dispersão da proteína na forma de moléculas isoladas sobre a superfície do material.

A presença de domínios de CeO₂ foi confirmada por difração de raios X e espectroscopia Raman. O sinal em aproximadamente 464 centímetros inversos indicou a formação de nanodomínios de CeO₂ com estrutura do tipo fluorita. Essa característica sustentou a proposta de fotoproteção direta no suporte.

A formulação com cério reteve mais Cry3Aa. Pelo método de Bradford, a Ce-UVM-7 reteve 87,5% da proteína disponível, valor 17% superior ao obtido com a UVM-7. A análise por SDS-PAGE confirmou maior presença da proteína na fração sólida com cério. Os teores finais calculados atingiram 8,2 microgramas por miligrama para Cry@UVM-7 e 20,4 microgramas por miligrama para Cry@Ce-UVM-7.

Os bioensaios usaram larvas de segundo ínstar de Leptinotarsa decemlineata e discos de folhas de batata, Solanum tuberosum, cultivar Vivaldi. Cada disco recebeu 600 nanogramas da toxina ou quantidade equivalente das formulações. A mortalidade foi avaliada sete dias após a intoxicação. Os ensaios tiveram quatro repetições.

A proteína Cry3Aa livre, sem exposição à radiação ultravioleta, causou mortalidade de 94% ± 5%. Após 15 minutos de exposição à radiação UV-A, em comprimento de onda de 365 nanômetros, a mortalidade caiu para 23% ± 3%. Esse resultado confirmou a sensibilidade da proteína livre à radiação.

As formulações encapsuladas apresentaram menor mortalidade sem radiação ultravioleta, em comparação à proteína livre. A Cry@UVM-7 causou 45% ± 6% de mortalidade. A Cry@Ce-UVM-7 causou 48% ± 3%. Os pesquisadores atribuíram essa diferença à menor disponibilidade imediata da toxina, pois parte da proteína permaneceu associada às entradas dos mesoporos.

Após a exposição à radiação ultravioleta, a vantagem da encapsulação ficou evidente. A formulação Cry@Ce-UVM-7 alcançou 50% ± 7% de mortalidade, o maior valor entre as formulações encapsuladas irradiadas. A UVM-7 também ofereceu alguma proteção física, mas o material com cério apresentou ganho mais consistente. Segundo os pesquisadores, os domínios de CeO₂ contribuíram para filtrar radiação ultravioleta e preservar a atividade da Cry3Aa.