BR112012025037B1 - Composições multifuncionais à base de sílica-gél, métodos de fazer as mesmas e métodos de usar as mesmas. - Google Patents

Abstract

composições multifuncionais à base de sílica-gél, métodos de fazer as mesmas e métodos de usar as mesmas. a presente invenção refere-se a modalidades da divulgação, entre outras, que incluem composições, géis, métodos para a síntese de gel de nanopartículas à base de sílica multifuncional, método de tratamento, prevenção, ou ambos os tratamento e prevenção, de uma doença em uma espécie de planta, método para tratar simultâneamente plantas cítricas para o cancro cítrico e impedir a invasão de um vetor de psilídeo asiático de citros (acp) que transporta o patógeno e espalha a doença de citrus greening em plantas cítricas, e similares.

Description

(54) Título: COMPOSIÇÕES MULTIFUNCIONAIS À BASE DE SÍLICA-GÉL, MÉTODOS DE FAZER AS MESMAS E MÉTODOS DE USAR AS MESMAS.

(51) Int.CI.: A01N 25/08; A01N 25/12; A01N 59/02; A01N 31/00; A01N 25/04 (52) CPC: A01N 25/08,A01N 25/12,A01N 59/02,A01N 31/00,A01N 25/04 (30) Prioridade Unionista: 30/03/2010 US 61/319,037 (73) Titular(es): UNIVERSITY OF CENTRAL FLORIDA RESEARCH FOUNDATION, INC.

(72) Inventor(es): SWADESHMUKUL SANTRA

1/37

COMPOSIÇÕES MULTIFUNCIONAIS À BASE DE SÍLICA-GÉL, MÉTODOS DE FAZER AS MESMAS E MÉTODOS DE USAR AS MESMAS REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

O presente pedido reivindica a prioridade para o Pedido de Patente Provisório U.S. N° 61/319.037, intitulado NANOFORMULAÇÕES MULTIFUNCIONAIS À BASE DE SÍLICA depositado em 30 de março de 2010, que é incorporado neste documento por referência.

PATROCÍNIO FEDERAL

A presente invenção foi feita com o apoio do Governo no âmbito do contrato/Conceção N° 0506560, concedido pela Fundação Nacional de Ciência. O Governo tem determinados direitos nesta invenção.

FUNDAMENTOS

A citricultura no mundo está lutando atualmente com as duas doenças potencialmente destrutivas: citrus greening, também conhecida como Huanglongbing ou HLB e cancro cítrico.

Citrus greening é a doença mais destrutiva, altamente infecciosa da maioria das variedades comerciais de citros. Esta doença é causada pela bactéria de HLB Gram-negativa que pertence ao gênero Candidatus Liberibacter como relatado por J. M. Bove em Huanglongbing: A destructive, newly-emerging, century-old disease of citrus, Journal of Plant Pathology 2006, 88, (1), 7-37. HLB ameaça a citricultura mundial, e pode causar danos para a citriagricultura e economia no Estado da Flórida. O problema pode ser grave e matar árvores de citros. A doença faz com que frutas fiquem com um gosto amargo e fiquem

2/37 deformadas, de pequeno porte e pouca cor, tornando-as inutilizáveis e não comercializáveis. Atualmente, não há cura para o HLB.

O Psilídeo Asiático de citros (ACP) é um inseto de alimentação de floema invasivo que causa sérios danos às plantas de citros e correspondentes de plantas de citros. Pontas queimadas e saídas torcidas resultam de uma infestação de ACP sobre o novo crescimento. Além disso, ACP é um vetor de HLB e porta HLB e pode rapidamente espalhar a doença a partir de um pomar para outro.

Estratégias de gestão integradas das pragas que incluem o uso de árvores de viveiro livres de doença, a remoção rápida de árvores sintomáticas e controle intenso de ACPs usando inseticidas foliares têm sido o foco primário para gerenciar pomares infectados por HLB de acordo com A. Morris et al. em Economic tradeoffs of citrus greening management Cirus Industry 2008, 89 (4), 26-28 e P. L. Hollis in Scientists combining efforts to combat greening in Florida's citrus industry Southeast Farm Press 2008, 35 (15), 35.

Infelizmente, a utilização de inseticidas foliares parece ser a única solução disponível para os agricultores, atualmente, prevenirem a infecção de HLB, embora tais práticas integradas sejam onerosas e de trabalho extensivo.

Cancro cítrico é uma outra doença grave, causada pela bactéria Xanthomonas axonopodis pv. citri, que afeta variedades cítricas mais comerciais e tem causado perdas econômicas em todo o mundo de acordo com a T. R. Gottwald em The citrus canker epidemic in Florida: The scientific

3/37 basis of regulatory eradication policy for an invasive species, Phytopathology 2001, 91, (1) , 30-34. Cancro causa lesões necróticas em diversas partes de árvores que incluem frutas, folhas e caules. A gravidade da doença ou infecção manifesta-se como desfolhamento, queda precoce de frutos, frutos alterados e declínio de árvore geral como relatado por J. H. Graham em Xanthomonas axonopodis pv. citri: factors affecting successful eradication of citrus canker, Molecular Plant Pathology 2004, 5, (1), 1-15 e A. K. Das em Citrus Canker-A review,J. Appl. Hort. 2003, 5 (1), 52-60.

Enquanto não existe uma cura para a doença de HLB, as perdas de cancro têm sido controladas pelo uso de agentes antibacterianos apropriados tais como compostos à base de cobre (Cu), incluindo, mas não limitado a, oxicloreto de Cu, sulfato de Cu, hidróxido de Cu, oxido de Cu, carbonato de amônia de Cu, os antibióticos, tais como, estreptomicina, tetraciclina, e compostos de resistência sistêmica induzida, incluindo, acibenzolar-S-metila, proteína harpina. Até à data, o cobre (Cu) tem sido o padrão de ouro para o controle de doenças de cancro cítrico em todo o mundo devido à sua eficácia na proteção contra a possibilidade de infecção e ao desenvolvimento mínimo de resistência a Cu por um patógeno.

Devido à natureza destrutiva de HLB e às doenças de cancro cítrico, existe uma necessidade de encontrar soluções para combater HLB e as doenças de cancro cítrico.

SUMÁRIO

4/37

Brevemente descritas, as modalidades da presente divulgação, entre outras, incluem composições, géis, métodos para sintetizar gel de nanopartícula à base de silica multifuncional, o método de tratamento, prevenção, ou ambos tratamento e prevenção, de uma doença em uma espécie de planta, o método para o tratamento de plantas cítricas simultaneamente para cancro cítrico e prevenção da invasão de um vetor de psilídeo asiático de citros (ACP) que transporta o agente patogênico e espalha a doença de citrus greening em plantas cítricas, e outras similares.

Uma modalidade exemplar de uma composição, entre outras, inclui nanopartículas à base de silica multifuncionais incluindo um primeiro componente e um segundo componente, em que as funções do primeiro componente tais como um antibacteriano, um antifúngico ou uma combinação dos mesmos, em que as funções do segundo componente tal como um repelente de insetos.

Uma modalidade exemplar de um gel, entre outros, inclui uma pluralidade de nanopartículas à base de silica multifuncionais tal como descrito neste documento é disposta em um material de silica amorfa, em que o material de silica amorfa inclui um ou ambos os primeiro componente e segundo componente.

Uma modalidade exemplar de um método para sintetizar gel de nanopartículas à base de silica multifuncionais, entre outros, inclui, a adição de uma porção de nanopartícula de silica carregada para um meio reacional aquoso para formar uma mistura I, adicionando uma porção de um segundo componente diretamente ao meio da reação aquosa

5/37 contendo a mistura I para formar uma mistura II, e mistura II para formar um gel de nanopartícula de sílica multifuncional que inclui nanopartículas de sílica multifuncionais tal como descrito neste documento.

Uma modalidade exemplar de um método para sintetizar gel de nanopartículas à base de sílica multifuncionais, entre outros, inclui, a adição de uma porção de nanopartículas de sílica em pó carregada para um recipiente reacional, adicionando uma porção de um segundo componente diretamente ao pó para formar mistura A, e a mistura A para formar um gel de nanopartículas de sílica multifuncional que inclui nanopartículas de sílica multifuncionais tal como descrito neste documento.

Uma modalidade exemplar de um método de tratamento, prevenção, ou ambos os tratamento e prevenção, de uma doença em uma espécie de planta, entre outros, inclui, a administração de uma composição incluindo nanopartículas à base de sílica multifuncionais, tal como descrito no presente documento, gel de nanopartículas à base de sílica multifuncionais, tal como descrito no presente documento, ou uma mistura dos mesmos, a uma planta dos mesmos.

Uma modalidade exemplar de um método para, simultaneamente, tratar plantas cítricas com cancro cítrico e prevenir da invasão de um vetor de psilídeo asiático de citros (ACP), que transporta o agente patogênico e espalha a doença de citrus greening em plantas cítricas, entre outros, inclui, a administração de uma composição incluindo nanopartículas à base de sílica multifuncionais, tal como descrito no presente documento, gel de nanopartículas à

6/37 base de sílica multifuncionais, tal como descrito no presente documento, ou uma mistura dos mesmos, a uma planta cítrica, em que a administração inclui cobrir as folhas e galhos da planta cítrica.

Outras composições, géis, métodos, características e vantagens da presente descrição serão ou se tornarão evidentes para os versados na técnica mediante exame dos seguintes desenhos e descrição detalhada. Pretende-se que todos os tais aparelhos, sistemas, métodos, características e vantagens adicionais sejam incluídos dentro desta descrição, para estarem dentro do escopo desta divulgação, e serem protegidos pelas reivindicações em anexo.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

A figura la é um gráfico de dados de espectroscopia de massa com cromatografia gasosa (GC-MS) de DMDS (controle).

A figura lb é um gráfico de dados de espectroscopia de massa com cromatografia gasosa (GC-MS) de um extrato de clorofórmio de DMDS-CuSiNG.

A figura 2 é um gráfico de dados de espectroscopia de massa com cromatografia gasosa (GC-MS) de um extrato de clorofórmio de DMDS-SiNG, sem íons de cobre.

A figura 3a é um gráfico de dados de espectroscopia de massa com cromatografia gasosa (GC-MS) de um extrato de clorofórmio de DMDS adicionado para secar o pó de CuSiNG lifolizado com picos de DMDS característicos mostrados.

A figura 3b é um gráfico de dados de espectroscopia de massa com cromatografia gasosa (GC-MS) de um extrato de clorofórmio de DMDS adicionado para secar SiNG como um controle não mostrando picos de DMDS.

7/37

DESCRIÇÃO DETALHADA

Antes da presente descrição ser descrita em mais detalhes, deve ser entendido que a presente divulgação não se limita às modalidades particulares descritas, e como tal pode, evidentemente, variar. Deve também ser compreendido que a terminologia utilizada neste documento é para o propósito de descrever apenas modalidades especificas, e não se destina a ser limitativa, uma vez que o escopo da presente descrição será limitado apenas pelas reivindicações em anexo.

Quando um intervalo de valores é proporcionado, compreende-se que cada valor interveniente, ao décimo da unidade do limite inferior, a menos que o contexto defina claramente de outra forma, entre os limites superior e inferior desse intervalo e qualquer outro valor declarado ou interveniente indicado neste intervalo, é inserido na divulgação. Os limites superior e inferior destes intervalos menores podem ser independentemente incluídos nos intervalos menores e são também englobados na divulgação, sujeitos a qualquer limite especificamente excluído do intervalo indicado. Quando o intervalo indicado inclui um ou ambos os limites, os intervalos excluindo qualquer um ou ambos desses limites incluídos estão também incluídos na divulgação.

A menos que definido de outra forma, todos os termos técnicos e científicos utilizados neste documento têm o mesmo significado que normalmente entendido por um versado na técnica a que pertence esta divulgação. Embora quaisquer métodos e materiais similares ou equivalentes aos descritos

8/37 neste documento possam também ser usados na prática ou testes da presente descrição, os métodos e materiais preferidos serão agora descritos.

Todas as publicações e patentes citadas neste relatório descritivo são incorporadas neste documento por referência como se cada publicação ou patente individual fosse especificamente e individualmente indicada para ser incorporada por referência, e são aqui incorporadas por referência para divulgar e descrever os métodos e/ou materiais em ligação com os que as publicações citam. A citação de qualquer publicação é pela sua divulgação precedente à data de apresentação e não deve ser interpretada como uma admissão de que a presente descrição não tem o direito de pré-datar tal publicação por virtude da divulgação precedente. Além disso, as datas de publicação fornecidas poderiam ser diferentes das datas de publicação reais que precisam ser confirmadas de forma independente.

Como será evidente para os versados na técnica após a leitura desta descrição, cada uma das modalidades individuais descritas e ilustradas neste documento tem componentes e características distintos que podem ser facilmente separados de ou em combinação com as características de qualquer uma das outras diversas modalidades sem se afastar do escopo ou espírito da presente revelação. Qualquer método recitado pode ser realizado na ordem dos eventos recitados ou em qualquer outra ordem, que seja logicamente possível.

9/37

As modalidades da presente descrição empregarão, a menos que indicado de outra forma, técnicas de química, botânica, biologia, e similares, que estão dentro da habilidade da técnica.

Os seguintes exemplos são divulgados adiante de modo a proporcionar aos versados na técnica, uma divulgação e descrição completas de como realizar os métodos e usar os testes descritos e reivindicados neste documento. Têm sido feitos esforços para assegurar a exatidão em relação aos números (por exemplo, quantidades, temperatura, etc.), mas alguns erros e desvios devem ser considerados. Salvo indicação de outra forma, as partes são partes em peso, a temperatura é em °C, e a pressão é atmosférica ou próxima à mesma. A temperatura e a pressão padrão são definidas como 20°C e 1 atmosfera.

Antes das modalidades da presente descrição serem descritas em detalhes, é para ser entendido que, a menos que indicado de outra forma, a presente descrição não se limita a determinados materiais, reagentes, materiais de reação, processos de fabricação, ou outros similares, como tais, podem variar. É também para ser compreendido que a terminologia usada neste documento é para efeitos de descrição das modalidades específicas apenas, e não se destina a ser limitativa. É também possível, na presente divulgação que as etapas possam ser executadas em diferentes sequências, em que estas sejam logicamente possíveis.

Deve ser notado que, tal como utilizado no relatório descritivo e nas reivindicações em anexo, as formas

10/37 singulares um, uma, e o incluem referentes plurais a menos que o contexto indique claramente de outra forma. Desse modo, por exemplo, a referência a um composto inclui uma pluralidade de compostos. Neste relatório descritivo e nas reivindicações que se seguem, será feita referência a um número de termos que serão definidos para ter os seguintes significados, a menos que uma intenção contrária seja aparente.

Definições e abreviaturas:

Si é utilizado neste documento para representar o dióxido de silício, que também é conhecido como sílica.

NG representa Nanogel, que é a substância gelatinosa formada pela interligação das nanopartículas, por exemplo, a interligação de nanopartículas à base de sílica multifuncionais.

NP representa Nanopartícula, que pode ter um tamanho de partícula (por exemplo, diâmetro de nanopartículas esféricas ou substancialmente esféricas) de cerca de 10 a 500 nm, de cerca de 10 a 250 nm, de cerca de 10 a 100, ou de cerca de 10 nm a 50 nm. O diâmetro pode variar de alguns nanômetros até centenas de nanômetros ajustando de forma adequada parâmetros de síntese, tais como a quantidade de precursor de silano, as quantidades de agentes de hidrólise, polaridade do meio de reação, e outros similares.

CuSiNP representa nanopartícula de sílica carregada de cobre.

CuSiNP representa nanogel de sílica carregado de cobre.

11/37

HCuSiNG representa nanogel de sílica carregado de Cu híbrido, em que a matriz SiNG é carregada com um segundo composto de silano para obter uma cobertura de superfície uniforme ou substancialmente uniforme das plantas.

Pesticida/bactericida Kocide® 3000; Kocide é uma marca registrada de E.I. du Pont de Nemours and Company.

Cobertura de superfície de planta uniforme refere-se a uma superfície uniforme e completa (por exemplo, cerca de 100%) molhada devido à pulverização de aplicação das modalidades da presente descrição. Em outras palavras, a aplicação de pulverização provoca as modalidades da presente descrição a se espalharem por toda a superfície da planta.

Cobertura de superfície da planta substancialmente uniforme refere-se a cerca de 70%, cerca de 80%, cerca de 90%, ou uma cobertura de superfície mais uniforme das plantas.

Cobrir substancialmente refere-se à cobertura de cerca de 70%, cerca de 80%, de cerca de 90%, ou mais, das folhas e galhos de uma planta.

Planta refere-se a árvores, plantas, arbustos, flores, e similares, bem como partes da planta, tais como galhos, folhas, caules, e outros similares. Em uma modalidade específica, o termo planta inclui uma árvore de fruto, tais como a árvore de citros (por exemplo, laranjeiras, limoeiro, árvore de lima, e similares).

Os termos alq ou alquila referem-se a grupos de hidrocarboneto de cadeia linear ou ramificada com 1 a 12 átomos de carbono, de preferência 1 a 8 átomos de carbono,

12/37 tais como metila, etila, n-propila, i-propila, n-butila, i -butila, terc-butila, pentila, hexila, heptila, n-octila, dodecila, octadecila, amila, 2-etil-hexila, e similares. Alquila pode incluir alquila, dialquila, trialquila, e similares.

Como usado aqui neste documento, tratar, tratamento, tratando e similares referem-se a agir até que uma doença ou condição com uma nanopartícula ou gel à base de sílica multifuncional da presente divulgação afete a doença ou condição, melhorando ou alterando a mesma. Além disso, o tratamento inclui a prevenção completa ou parcial (por exemplo, cerca de 70% ou mais, cerca de 80% ou mais, cerca de 90% ou mais, cerca de 95% ou mais, ou cerca de 99% ou mais) de uma forma de planta de aquisição de uma doença ou condição. A frase prevenir pode ser usada em vez de um tratamento para este significado. Tratamento, como usado neste documento, abrange um ou mais tratamentos de uma doença em uma planta, e inclui: (a) reduzir o risco de ocorrência da doença em uma planta pré-disposta â doença, mas que ainda não foi diagnosticada como infectada com a doença (b) impedir o desenvolvimento da doença, e/ou (c) aliviar a doença, por exemplo, provocar a regressão da doença e/ou aliviar um ou mais sintomas da doença.

termo antimicrobiano refere-se a um composto ou composição que destrói as bactérias, suprime ou evita o crescimento de bactérias, e/ou suprime, previne ou elimina a capacidade das bactérias de se reproduzirem.

termo fungicida refere-se a um composto ou composição que destrói fungos, suprime ou previne o

13/37 crescimento de fungos e/ou suprime, previne ou elimina a capacidade dos fungos de se reproduzirem.

Discussão:

As modalidades da presente descrição incluem nanopartículas à base de sílica multifuncionais, métodos para produzir nanopartículas à base de sílica multifuncionais, géis de nanopartículas à base sílica multifuncionais, os métodos de fazer nanopartículas à base sílica multifuncionais, os métodos de utilização de métodos de preparação de nanopartículas à base de sílica multifuncionais e métodos de fabricação géis de nanopartículas à base sílica multifuncionais, os métodos de tratamento de plantas, e outros similares. As modalidades da presente divulgação fornecem uma composição que pode ser usada para diversas finalidades. As modalidades da presente descrição são vantajosas na medida em que estas podem lentamente liberar um ou mais agentes que podem ser usados para prevenir ou substancialmente prevenir e/ou tratar, ou substancialmente tratar uma doença ou condição em uma planta, atuar como um antibacteriano e/ou antifúngico, e/ou atuar como um repelente para determinados tipos de insetos. Outra vantagem de uma modalidade da presente descrição é que o(s) agente(s) pode(m) ser controlavelmente liberado(s) durante um período de tempo longo (por exemplo, a partir do dia de aplicação até algumas semanas ou meses (por exemplo, cerca de 6 a 8 meses)). As modalidades da presente descrição e características e vantagens destas modalidades serão discutidos em detalhes a seguir neste documento.

14/37

As modalidades da nanopartícula à base de sílica multifuncional podem incluir um primeiro componente e um segundo componente. Além disso, as modalidades da presente descrição podem incluir um gel de nanopartículas à base de sílica multifuncional, que inclui nanopartículas à base de sílica multifuncionais. A nanopartícula à base de sílica multifuncional e/ou gel de nanopartícula à base de sílica multifuncional podem ser incluídos em uma composição a ser administrada (por exemplo, pulverização) a uma planta.

O gel de nanopartícula à base de sílica multifuncional inclui nanopartículas à base de sílica interligadas em um material de sílica amorfa. As nanopartículas podem ser interligadas entre si covalentemente (por exemplo, através de ligações -Si-O-Si-), fisicamente associadas através de forças de Van der Waal, e/ou por meio de interações iônicas (por exemplo, íons de cobre com carga positiva e nanopartículas de sílica com carga negativa). Os primeiro e segundo componentes podem estar no interior do material amorfo, assim como em nanopartículas à base de sílica multifuncionais.

primeiro componente pode funcionar como um agente antibacteriano e/ou fungicida, em particular, o tratamento de, substancialmente tratar, prevenir ou substancialmente impedir, as doenças das plantas tais como o citrus greening (HLB) e doenças de cancro cítrico. O primeiro componente (por exemplo, Cu) pode ser liberado a partir de nanopartículas à base de sílica multifuncionais ou gel de modo que possa atuar como um antibacteriano e/ou antifúngico, por um período de tempo (por exemplo, a partir

15/37 da aplicação de dias a meses). O segundo componente funciona como um repelente de insetos que pode danificar as plantas e/ou transportar bactérias, doenças, fungos, e similares, que podem prejudicar as plantas (por exemplo, árvores de fruto). O segundo componente (por exemplo, um composto de enxofre) de nanopartículas à base de sílica multifuncionais ou gel pode agir como um repelente de psilídeo asiático de citros (ACP), por um período de tempo (por exemplo, a partir da aplicação de dias a meses) . As modalidades da presente descrição têm fins multifuncionais de combate a doenças em plantas, tais como árvores, arbustos e similares, por exemplo, simultaneamente, tratar, substancialmente tratar, prevenir e/ou substancialmente prevenir de citrus greening e de doenças de cancro cítrico.

Em uma modalidade, a velocidade de liberação do primeiro e/ou segundo componente pode ser controlada de modo que as características de um ou ambos possam ser eficazes para estruturas de tempo de dias ou semanas ou até meses. Em outras palavras, o primeiro componente e/ou segundo componente pode ser liberado a partir de nanopartículas à base de sílica multifuncionais ou gel a partir do dia da aplicação e continuando a liberação por cerca de uma semana, um mês, dois meses, a cerca de três meses, aproximadamente quatro meses, cerca de cinco meses, cerca de seis meses, cerca de sete meses, ou cerca de oito meses.

A nanopartícula à base de sílica multifuncional inclui um núcleo e casca. O núcleo inclui sílica carregada com um

1.6/3Ί componente de cério, um componente de zircônio, primeiro tipo de primeiro componente (por exemplo, ions de Cu). A casca de sílica que pode suportar um segundo tipo de primeiro componente (por exemplo, óxido de cobre), ao mesmo tempo, incluindo o primeiro componente (por exemplo, íons de Cu). Embora não pretendendo estar limitado pela teoria, em uma modalidade o segundo componente pode interagir com o primeiro componente (por exemplo, íons de Cu) através de um tipo de transferência de carga de interação, em que a interação entre o primeiro componente e o segundo componente pode ocorrer em nanopartículas e/ou no material de sílica amorfa.

Em uma modalidade, o primeiro componente pode incluir um componente de cobre, um componente de zinco, um componente de titânio, um componente de magnésio, um polietilenoimina (PEI), um componente de carbono (carbono, por exemplo, fuligem ou misto), fulereno, nanotubos de carbono, e uma combinação dos mesmos. Especificamente, o primeiro componente pode incluir um íon de cobre, cobre metálico (Cu), o sal de cobre, complexo de cobre, um íon de zinco, metal de zinco (Zn), óxido de zinco, o sal de zinco, um íon de prata metálica (Ag), sal de prata, complexo de prata, um íon de titânio, dióxido de titânio (TiO₂) , um íon de cério, óxidos de cério, um íon de magnésio, óxido de magnésio, um íon de zircônio, óxido de zircônio, e uma combinação dos mesmos.

Em uma modalidade, o componente de cobre pode incluir um íon de cobre, metal de cobre, óxido de cobre, oxicloreto de cobre, sulfato de cobre, hidróxido de cobre, e uma

17/37 combinação dos mesmos. 0 componente de cobre pode incluir íons de cobre que são eletrostaticamente ligados ao núcleo de nanopartículas de sílica ou matriz de sílica amorfa, o cobre ligado de forma covalente à superfície da nanopartícula hidratada ou matriz de sílica amorfa, e/ou óxidos de cobre e/ou hidróxidos ligados à superfície da nanopartícula ou matriz de sílica amorfa. Em uma modalidade, as nanopartículas à base de sílica multifuncionais e/ou o gel inclui o componente de cobre, em dois ou em todos os três destes estados.

Em uma modalidade, o componente de cobre pode estar em uma forma solúvel (amorfa) e uma forma insolúvel (cristalina). Ao controlar a razão solúvel e insolúvel, a taxa de liberação do componente de cobre pode ser controlada como uma função do tempo. Como resultado, a taxa de liberação do componente de cobre pode ser controlada de modo que as características antibacterianas e/ou antifúngicas possam ser eficazes para períodos de tempo de dias ou semanas ou até meses. Em outras palavras, o componente de cobre pode ser liberado a partir de nanopartículas â base de sílica multifuncionais ou gel observando a partir da data da aplicação e continuando a liberação por cerca de uma semana, um mês, dois meses, cerca de três meses, cerca de quatro meses, cerca de cinco meses, cerca de seis meses, cerca de sete meses, ou cerca de oito meses. A razão entre o componente de cobre solúvel para insolúvel pode ser ajustada para controlar a velocidade de liberação. Em uma modalidade, a razão do cobre solúvel para o cobre insolúvel (por exemplo, (Cu

18/37 quelado)_x (Cu Cristalino) i__x) pode estar fora de 0:1 a 1:0, e pode ser modificada, em incrementos de cerca de 0,01 para produzir a razão que libera o Cu, para o período de tempo desejado. Os parâmetros que podem ser usados para ajustar a relação de incluir: polaridade do solvente prótico e natureza (isto é, a capacidade de ligação de hidrogênio), Cu precursor (por exemplo, sulfato de Cu) de concentração, temperatura, concentração do silano precursor (tal como tetraetilortossilicato, TEOS), e similares.

Em uma modalidade, o segundo componente pode incluir um

composto de	enxofre.	0 composto	de	enxofre não	reage ou
reage muito	pouco	(por	exemplo, a	uma	percentagem	tão baixa
ou a uma	taxa	tão	lenta que	os	primeiro e	segundo
componentes	podem	ainda funcionar de	uma forma	e por um

período de tempo descrito neste documento) com o primeiro componente. O composto de enxofre pode incluir alquila, sulfatos de alquila, dissulfetos, trissulfetos de alquila, tetrassulf etos de alquila, análogos de cada um, e uma combinação dos mesmos, em que a alquila pode incluir alquila, dialquila, e trialquila. Em particular, o composto de enxofre pode incluir os compostos de dissulfeto de dimetila (DMDS), sulfeto de dimetila, dissulfeto de dietila, trissulfeto de dietila, tetrassulfeto de dietila, e uma combinação dos mesmos. A taxa de liberação do segundo componente pode ser controlada para liberar a partir do dia do pedido de cerca de uma semana, um mês, dois meses, cerca de três meses, cerca de quatro meses, cerca de cinco meses, cerca de seis meses, cerca de sete meses, ou cerca de oito meses.

19/37

Em uma modalidade, o composto de enxofre é DMDS. Deve ser notado que o composto de enxofre pode ser utilizado como um repelente de ACP e é estratégia atrativa controlar o HLB. Deve ser notado que DMDS é tóxico para insetos porque interrompe sistema de oxidase citocromo de mitocôndrias e é considerado um repelente forte de ACP. DMDS pode interagir com o primeiro componente (por exemplo, íon de Cu) , em um tipo de transferência de carga de interação. Desse modo, controlando a quantidade do primeiro componente que o DMDS pode interagir com, a quantidade do primeiro componente pode ser utilizado para controlar a quantidade de DMDS presente em nanopartícuias à base de sílica multifuncionais ou gel. Embora não pretendendo estar limitado pela teoria, enxofre (elemento eletronegativo, polarizável) em DMDS é fracamente ligado aos íons de cobre (tipo de interação íon-dipolo). Uma vez que o Cu é liberado a partir do produto, DMDS liberará principalmente porque não há nenhuma outra interação forte entre o DMDS e a matriz de nanopartícula/nanogel de sílica diferente de força de Van der Waals.

Em uma modalidade, o gel de sílica amorfa tem nenhum pedido (por exemplo, definido) estrutura (oposta à estrutura cristalina) de modo que um gel amorfo refira-se a um material de gel com composição estrutural amorfa. Em uma modalidade, o número de nanopartícula à base de sílica multifuncional em um grama de gel de nanopartícula à base de sílica multifuncional pode ser difícil de determinar com precisão. No entanto, a seguir algumas orientações são fornecidas.

20/37

Supondo-se gel de sílica amorfa (completamente desidratado), incluindo partículas interligadas de cerca de 10 nm de tamanho (diâmetro) como o nosso material de ensaio. Pode-se estimar de forma superficial o número de partículas por grama de material da seguinte forma:

Massa (m) de uma partícula simples = densidade da partícula (d) x volume da partícula (v)

D = 2,648 gm/cm³ (aproximadamente)

V = (4/3) Pi (n) (R)³

Onde r é o raio da partícula, π = 3,14; r = (10/2 nm) = 5 nm = 5 x 10'⁷ cm.

Se junta-se esses números, v = 5,23 x IO’¹⁹ cm³ Então, m = (5,23 x 10'¹⁹ cm³) (2,648 gm/cm³)

Ou, m = 1,38 x 10'¹⁸ gm

O produto de nanopartícula/nanogel multifuncional contém dois componentes ativos, DMDS e um primeiro componente (por exemplo, Cu) e um segundo componente (por exemplo, DMDS). Experimentalmente, pode-se carregar cerca de 33 a 45% em peso de Cu em um material de nanopartícuias de sílica (medido por análise ICP-AAS, ICP significa plasma indutivamente acoplado - Espectroscopia de Absorção Atômica) . Por exemplo, o carregamento de Cu é de cerca de 33% de material de nanogel de sílica carregado por Cu sintetizado em mistura ácida de etanol-água contendo (95%) até 45,5% do volume total. O carregamento de Cu é de cerca de 45% em material de nanopartícuias de sílica carregado por Cu sintetizado apenas em água ácida. Cerca de um Cu pode conter pelo menos uma molécula de DMDS. Estas

21/37 estimativas podem ser aplicadas para o primeiro componente e para o segundo componente.

Uma modalidade das nanopartículas à base de sílica multifuncionais e gel encontra-se descrita no Pedido de Patente PCT EUA 2009/006496, intitulado NANOFORMULAÇÃO ANTIBACTERIANA E ANTIFÚNGICA À BSE DE SÍLICA, que é incorporado neste documento por referência. Além disso, os métodos de preparação de uma modalidade da nanopartícula à base de sílica multifuncional base e gel encontram-se descritos no Pedido de Patente PCT acima mencionado.

Em geral, o material precursor para fazer as nanopartículas à base de sílica multifuncionais e gel pode ser produzido através da mistura de um composto de silano (por exemplo, alquil-silano, tetraetoxissilano, sódio, silicato de tetrametoxissilano, ou um precursor de silano que podem produzir ácido silícico ou ácido silícico como intermediário e uma combinação destes compostos de silano) com um composto do primeiro componente precursor em meio ácido (por exemplo, água ácida) que pode conter um álcool tal como etanol. Após mistura durante um período de tempo (por exemplo, cerca de 30 minutos a poucas horas), uma mistura de sílica incluindo nanopartículas carregadas com o primeiro componente (também referida como uma nanopartícula de sílica carregada) é formada. Após as nanopartículas carregadas por sílica s terem sido formadas, o meio pode ser levado a um pH de cerca de 7 e mantido durante um período de tempo (por exemplo, de algumas horas a um dia), para formar um material precursor que compreende um gel de nanopartículas carregadas de sílica, em que as

22/37 nanopartículas estão interligadas. Este processo pode ser realizado utilizando um único recipiente de reação ou pode utilizar diversos recipientes de reação.

Uma vez que as nanopartículas carregadas por sílica são produzidas, as nanopartículas à base de sílica multifuncionais e à base de gel podem ser formadas. As nanopartículas carregadas por sílica podem ser dispostas em um recipiente de reação em um meio de reação aquoso (por exemplo, água, ácido) ou podem ser secos e misturados na forma de pó. O segundo componente (por exemplo, DMDS) também é adicionado ao recipiente de reação, que inclui a mistura de reação aquosa ou o material precursor seco. A razão entre a quantidade de material precursor e o segundo componente (seco) pode ser de cerca de 1 para 1. Esta mistura é misturada por um período de tempo (por exemplo, de alguns minutos a horas) para formar as nanopartículas à base de sílica multifuncionais e gel. As nanopartículas à base de sílica multifuncionais e gel podem ser separados (por exemplo, por centrifugação) a partir da solução aquosa e secos (por exemplo, ar seco). A mistura não requer qualquer purificação adicional, embora o processamento e purificação possam ser realizados. Este processo pode ser realizado utilizando um único recipiente de reação ou pode usar diversos recipientes de reação e pode ser realizado à temperatura e pressão ambientes.

Em uma modalidade específica, o segundo componente é DMDS e pode ser adicionado sob agitação mecânica após a nanoformulação de sílica carregada de Cu ser preparada. No entanto, DMDS pode ser adicionado em qualquer período

23/37 durante o processo de preparação da nanoformulação. Em uma modalidade, cerca de 100 microgramas de DMDS é adicionado a cerca de 45 g de equivalente de Cu.

Em outra modalidade da presente descrição as nanopartículas à base de sílica multifuncionais podem ser formadas usando um segundo composto de silano, em que a adição do segundo composto de silano melhora a uniformidade da cobertura da superfície das plantas. Durante a etapa quando o composto de silano é adicionado, o segundo composto de silano também pode ser adicionado. O segundo composto de silano pode incluir compostos tais como os alquil silanos. 0 segundo composto de silano pode ser de cerca de 0,01 a 30%, ou aproximadamente 10 a 30% em peso do composto de silano. A mistura de silano resultante pode incluir o primeiro componente e/ou o segundo componente, tais como os descritos acima. A nanopartícula ê a mesma ou similar à nanopartícula descrita acima e neste documento. Deve ser notado que um objetivo desta modalidade é a preparar nanopartícula/hidrofilicidade da superfície nanogel ou hidrofobicidade para melhorar ainda mais a propriedade de aderência de nanoformulações. Por exemplo, folhas de citros são cerosas (hidrofóbicas). Para melhorar a aderência da nanoformulação a superfície cerosa através de interação hidrofóbica-hidrofóbica, o material de nanopartículas/nanogel de sílica pode ainda ser modificado com um reagente de silano hidrofóbico tal como metil- ou propil-, butil-silano.

Como mencionado acima, as modalidades da presente divulgação são eficazes para o tratamento de doenças que

24/37 afetam as plantas, tais como plantas e as árvores cítricas. Além disso, as modalidades da presente descrição podem ser eficazes como uma barreira protetora contra ACPs de alimentação de floema quando uniformemente cobre a superfície da planta (por exemplo, a superfície da folha). Em particular, as modalidades da presente divulgação podem ser utilizadas para combater o cancro cítrico e doenças de citrus greening (HLB). O projeto de nanopartícula ou gel à base de silica multifuncional facilita a cobertura uniforme da superfície da planta ou uma cobertura de superfície substancialmente uniforme das plantas. Em uma modalidade, a nanopartícula ou gel à base de silica multifuncional que é aplicado a plantas pode ter uma propriedade de aderência superior em diversos tipos de exposição a condições atmosféricas, tais como chuva, vento, neve, e a luz solar, de modo que não seja substancialmente removido pelo período de tempo da liberação dos primeiro e/ou segundo componentes. Em uma modalidade, nanopartícula ou gel à base de silica multifuncional tem um efeito fitotóxico reduzido sobre a planta e estresse ambiental reduzido devido ao teor de Cu mínimo.

As modalidades da presente descrição podem aplicar nos intervalos de tempo compatíveis com a liberação dos primeiro e segundo componentes, e esses intervalos de tempo podem incluir desde o primeiro dia de aplicação de cerca de uma semana, um mês, dois meses, cerca de três meses, cerca de quatro meses, cerca de cinco meses, cerca de seis meses, cerca de sete meses, ou cerca de oito meses.

25/37

Uma modalidade específica de nanopartícula ou gel à base de sílica multifuncional pode incluir um dissulfeto de dimetila multifuncional (DMDS) e nanopartícula ou nanogel de sílica cocarregado de Cu (DMDS-CuSiNP/NG) , que pode ser usado para combater doenças de cancro cítrico e citrus greening é divulgado. Quando a composição é aplicada às plantas cítricas, é eficaz para controlar simultaneamente doenças de cancro cítrico e citrus greening em uma única aplicação, durante uma temporada de citricultura.

Exemplos

Agora, tendo descrito as modalidades da presente descrição, em geral, os exemplos descrevem algumas modalidades adicionais da presente divulgação. Embora as modalidades da presente descrição sejam descritas em conexão com os exemplos, e texto e figuras correspondentes, existe, não é intenção limitar as modalidades da presente descrição a essas descrições. Pelo contrário, a intenção é cobrir todas as alternativas, modificações e equivalentes incluídos dentro do espírito e do escopo das modalidades da presente divulgação.

Exemplo 1 - Material CUSiNG e Propriedades

Dados experimentais baseados em laboratório confirmaram o seguinte: (i) propriedades antibacterianas bastante aprimoradas de material CuSiNG em comparação aos controles,

Kocide® 3000 (um produto de DuPont; material de hidróxido de Cu) e sulfato de Cu, (ii) propriedade de aderência excepcionalmente forte da superfície da folha de citros, em comparação com os controles e (iii) uma cobertura de superfície aprimorada, uniforme, mediante aplicação por

26/37 pulverização. Com base em dados de caracterização de materiais de alta resolução (padrões de Difração Eletrônica de Área selecionada e Microscopia de elétron de Transmissão de Alta Resolução) , confirma-se que o Cu está presente na matriz de nanogel de sílica (SiNG) em duas formas diferentes e em dois estados de oxidação diferentes, óxido de Cu cristalino (Cu + 1 estado) e complexo de Cu amorfo (Cu + 2 estados) . O CuSiNG é, portanto, um nanomaterial projetado e permitido por nanotecnologia único. 0 ensaio de difusão em disco confirmou que o material CUSiNG tem a capacidade de se difundir para fora do local de aplicação. Esta propriedade de difusão terá forte impacto na proteção de rápida expansão de fruta jovem e superfícies da folha.

Exemplo 2 - CuSiNG carregado por DMDS em Solução

Na presente descrição, nanogel de sílica cocarregado de

DMDS e Cu (DMDS-CUSiNG) baseado em materiais e formulações similares é preparado. A pesquisa multidisciplinar é usada para desenvolver e estudar materiais carregados por DMDS, realizar uma série de bioensaios baseados em laboratório para testar a eficácia e realizar pesquisa de campo para avaliar a eficácia no controle de HLB e doenças de cancro cítrico.

O carregamento de DMDS em CuSiNG foi estudado no estado de solução (tal como formulação líquida de CuSiNG sintetizado) e caracteriza-se pela Espectrometria de Massa para Cromatografia de Gás (GC-MS). No estado de solução, o carregamento de material de DMDS em CuSiNG foi realizado por adição de DMDS diretamente na mistura de reação aquosa que contém material de CuSiNG. A agitação foi continuada

27/37 para assegurar uma mistura uniforme de DMDS com o material de CuSiNG. A composição do meio de reação facilitou muito o carregamento direto de DMDS em material de CuSiNG. Após 24 horas, o material de DMDS-CuSiNG foi centrifugado e seco ao ar durante mais de sete dias. Foi possível sentir o odor de enxofre forte.

A figura la é o espectro de GC-MS de DMDS utilizado como controle em condições em que o nanogel de sílica (SiNG) não contém cobre. A figura lb é um espectro de GC-MS de material DMDS-CuSiNG. Um odor de DMDS a partir do pó de DMDS-CuSiNG é perceptível mesmo após sete dias. Pela preparação de amostra de GC-MS, a espectroscopia de grau de clorofórmio foi adicionada ao pó e DMDS. Dados GC-MS de DMDS (controle) e extrato de clorofórmio de DMDS-CuSiNG são apresentados na figura la e na figura lb, respectivamente. O pico molecular característico de DMDS a 93 (m/z), juntamente com outros picos para a sua estrutura fragmentada é mostrado na figura 2, em que os espectros de GC-MS dos produtos de material de DMDS-SiNG foram encontrados em ambos os casos, o que confirma a presença de DMDS na amostra de DMDS-CuSiNG.

experimento similar foi também realizado com SiNG (em vez de CuSiNG). Depois de 3 dias, não foi capaz detectar o odor característico de DMDS do material de DMDS-SiNG e o estudo de GC-MS não mostrou picos característicos de DMDS visíveis, como mostrado na figura 2. Estes resultados sugerem que os íons de Cu²⁺ desempenhem um papel crítico com carga e retenção de DMDS.

28/37

Exemplo 3 - Carregamento de DMDS em CuSiNG no Estado

Seco

O carregamento de DMDS no estado seco, usando pó de CuSiNG Iiofilizado foi realizada por adição de DMDS (100 μιη puro) diretamente à amostra de CuSiNG (15 0 mg de pó seco sob vácuo), em um frasco de vidro de 20 mL. Para um efeito de comparação rápido, levou-se 100 μτη de DMDS puro em outro frasco de vidro de 20 mL (controle). Ambos os frascos foram mantidos lado-a-lado no interior de uma cobertura de vapor de laboratório para permitir que o DMDS evaporasse à mesma taxa. Após 3 dias, foi possível cheirar o odor forte de DMDS da amostra de CuSiNG tratada por DMDS apenas.

Posteriormente, o clorofórmio é adicionado a ambos os frascos e os resultados são mostrados nas figuras 3a e 3b.

Os espectros GC-MS de DMDS adicionados para secar o pó Iiofilizado de CuSiNG são mostrados na figura 3a. Na figura 3b, um extrato de controle de DMDS é tomado e realizado por GC-MS. Como esperado, os picos característicos de DMDS foram obtidos a partir da amostra de DMDS-CuSiNG (figura

3a) e sem picos provenientes de controle (figura 3b) . As experiências anteriores preliminares confirmaram, assim, que o material de CuSiNG é capaz de carregar, reter e liberar lentamente DMDS. Um método de síntese para a preparação de uma matriz de sílica com partículas metálicas embutidas é relatado na Patente U.S. 6.54 8.2 64 de Tan et al., Patente U.S. 6.924.116 de Tan et al. , Patente U.S. 7.332.351 e em Tan et al. , que são aqui incorporadas por referência. A síntese de CuSiNG é descrita no Pedido Internacional de Patente PCT/US2009/006496 depositado 10 de

29/37 dezembro de 2009, e é incorporada neste documento por referência.

Exemplo 4 - Caracterização de Material de DMDS-CuSiNG

As técnicas de caracterização do seguinte material foram utilizadas para caracterizar o material de DMDSCuSiNG da presente divulgação. Primeiramente, um estudo de GC-MS confirmará qualitativamente o carregamento de DMDS em CuSiNG e materiais de SiNG. Segundo a Microbalança de Cristal de Quartzo (QCM) baseada no estudo de detecção confirmará o carregamento e a liberação de DMDS em tempo real. Considerando-se a aplicação prática do material de DMDS-CuSiNG no campo, é desejável realizar um estudo quantitativo para monitorar carregamento/processos de liberação de DMDS em tempo real. Portanto a tecnologia de detecção baseada em QCM será adaptada para medidas quantitativas de carregamento/liberação de DMDS e determinar as cinéticas. A sensibilidade da técnica de QCM é relatada em nível de partes por bilhão por J.W. Gardner et al. , A brief-history of eletronic noses . Sensors and Actuators B-Chemical 1994, 18, (1-3), 211-220. A caracterização de DMDS-CuSiNG torna mais clara a natureza da interação de DMDS com o material de CuSiNG. O objetivo é investigar o ambiente físico-químico em torno de DMDS e o papel de Cu em absorção de DMDS.

Brevemente, a instalação experimental inclui o uso de uma amostra de material de CuSiNG que é revestido por pulverização sobre o sensor de QCM seguido pela exposição ao DMDS em uma câmara fechada. Espera-se que com o tempo, a frequência de ressonância de QCM continue a diminuir à

30/37 medida que mais e mais DMDS é carregado para dentro do material de CuSiNG. Uma vez que o equilíbrio é atingido, nenhuma gota de frequência ocorrerá mais. O sensor é removido da câmara e o controle do processo de liberação de DMDS ê observado com o tempo. Espera-se observar aumento na frequência quando mais e mais DMDS é liberado. Experimentos similares serão executados para o material de SiNG, como um controle.

Exemplo 5 - Papel de íons de Cu II no carregando de

DMDS

O carregamento de DMDS na matriz de SiNG é impulsionado pela ligação de hidrogênio entre a superfície de sílica/poros contendo grupo silanol (-Si-OH) (doador de próton) e átomo de enxofre de DMDS (receptor de próton), de acordo com R.W. Glass, et al. , em Surface studies of adsortion of sulfur containing gases at 423 degree K on pours adsorbents. 1. Adsortion of hidrogem sulfide, methanethiol, ethanethiol, e dimethyl sulfide on sílica gels. Journal of Physical Chemistry 1973, 77, (21), 25712576 .

Ao contrário de SiNG , o ambiente físico-químico de DMDS em CuSiNG espera-se que seja um pouco diferente, devido à presença de Cu (II). Os resultados preliminares sugeriram que o odor de DMDS característico não altera ao longo do tempo o que indica que o DMDS é não reativo com Cu (II) . No entanto, o átomo de DMDS rico em elétrons de enxofre tem a capacidade de interagir fracamente com íons de Cu (II) deficientes de elétron. Isto poderia facilitar ainda mais a absorção de DMDS em CuSiNG. Os estudos de FT31/37

IR minuciosos são realizados para entender a natureza das interações intermoleculares que existem entre DMDS e SiNG. Além disso, os estudos de detecção de análise termogravimétrica (TGA), calorimetria e QCM para obter características de carregamento/liberação de DMDS (isotermas) contra materiais de CuSiNG e SiNG serão usados para determinar o papel dos íons de Cu II no carregamento de DMDS. Uma análise comparativa isotérmica de dados juntamente com análise de FT-IR revelará o efeito de Cu no processo de carregamento/liberação de DMDS.

Exemplo 6 - Carregamento de DMDS em CuSiNG através de

Manipulação de Nanoescala

A manipulação do ambiente molecular em torno de DMDS em nível de nanoescala foi realizada para melhorar a eficiência de carregamento de DMDS em materiais de CuSiNG e SiNG

Primeiramente, o nanogel de sílica híbrido (HSiNG) e materiais de HSiNG carregados de Cu (CuHSiNG) foram sintetizados. Uma combinação de dois precursores de sílica econômicos foi utilizada durante a síntese de HSiNG consistindo em um éster à base de silano e silano à base de alquila (por exemplo metila ou propila). A lógica de introdução de pequenos polímeros de cadeia de alquila na matriz de sílica é que irá melhorar a interação com DMDS através da interação hidrófoba-hidrófoba intermolecular.

Uma série de experimentos foi realizada fazendo variar a razão entre estes dois precursores de sílica para otimizar a carga de ambos Cu e DMDS no material de HSiNG.

32/37

Ambos os materiais de DMDS-HSiNG e DMDS-HCuSiNG são sistematicamente caracterizados. A eficiência do carregamento de materiais de HSiNG e HCuSiNG será avaliada e os resultados serão comparados com material de DMDSCuSiNG. Para bioensaios e ensaios de campo, apenas um material de DMDS-CuSiNG tem carga máxima de Cu e DMDS será selecionado, os dois componentes ativos responsáveis para a prevenção de doenças de cancro e HLB, respectivamente.

Caracterização: eficiência de carregamento de Cu será determinada quantitativamente por espectroscopia de absorção atômica (AAS), enquanto cinéticas de carregamento/liberação de DMDS serão determinadas pelo estudo de QCM. Além disso, as técnicas de caracterização de materiais diversos tais como TEM/HRTEM (tamanho e morfologia), SAED (cristalinidade) , XPS (identificação dos estados de oxidação de Cu) , XRD (cristalinidade de massa), SEM-EDAX (análise elementar para estimar a razão de Si para Cu) , BET (área de superfície/porosidade) e FTIR (estudo da interação de DMDS assim como Cu com matriz de sílica) serão utilizados para a caracterização sistemática de materiais de HSiNG e CuHSiNG. Aprimoramento adicional no carregamento de DMDS em HSiNG e CuHSiNG é esperado devido a outras interações hidrofóbicas-hidrofóbicas intermoleculares entre os grupos metila de DMDS e grupos alquila do precursor de silano.

Exemplo 7 - Comparação de Eficácia de DMDS-CuSiNG e

DMDS-HcuSiNG

Bioensaios em laboratório para avaliação da eficácia de materiais carregados por DMDS incluem ensaios de difusão de

33/37 disco contra X.alfalfae e bioensaios de olfatômetro contra

ACPs, e o ensaio de difusão em disco. Para testar a atividade antibacteriana de materiais de DMDS-CuSiNG e

DMDS-CuHSiNG, um método conhecido de 'ensaio de difusão em disco' é utilizado.

Brevemente, a diluição apropriada, durante a noite, de cultura de X. alfalfae (200 pm de cerca de 106 cfu/mL com base na diluição de 0,5 de padrão Mc Farland) será espalhada em placas de ágar nutritivas (90 mm) para atingir uma confluência de crescimento de gramado. A análise comparativa da inibição do crescimento por concentrações diferentes dos materiais de teste (DMDS-CuSiNG e DMDSCuHSiNG) utilizando DMDS-SiNG e DMDS-HSiNG, como controles negativos, e sulfato de Cu e Kocide® 3000 como controles positivos será realizada para encontrar a diferença em gamas de concentração inibitória mínima sob as condições de teste. O mesmo volume, contendo diferentes concentrações de cada formulação será aplicado por disco para evitar qualquer variação do perímetro de difusão desigual sobre a placa de ágar. O nível de capacidade antibacteriana será determinado através da medição da zona de inibição após 24 horas de incubação a 30°C. A concentração inibitória mínima (MIC) de todos os compostos acima mencionados, incluindo DMDS-CuSiNG e DMDS-CuHSiNG, será também determinada pela difusão da diluição apropriada de cultura de X.alfalfae em placas de ágar de nutriente contendo log² (duas vezes), diluições seriais do(s) composto(s) de teste para correlacionar os resultados da zona de inibição no teste de difusão de disco e para refinar a concentração de DMDS34/37

CuSiNG e DMDS-CuSiNG necessária para abate eficaz dos agentes patogênicos.

Todas as placas de teste serão incubadas durante períodos mais longos por mais de 24 horas para detectar qualquer atraso no crescimento do organismo de teste, através da formação de colônias isoladas da zona de inibição sobre as placas ou de séries de diluição de ágar em nível MIC. Isto indicará tentativamente a diferença de estabilidade entre o DMDS-CuSiNG (ou DMDS-CuHSiNG) e sulfato de Cu ou Kocide® 3000 nas condições de ensaio, a que terá lugar uma avaliação indireta da diferença na cinética de liberação de Cu de DMDS- CuSiNG (ou DMDSCuHSiNG) e Kocide® 3000. Além disso, serão geradas parcelas de resposta à dose, sempre que necessário. Em suma, a dosagem do composto de Cu será variada e a resposta ou percentagens relativas de controle da doença a essas dosagens serão determinadas.

Análise estatística: testando a significância da atividade antibacteriana por diferentes análises estatísticas, tal como ANNOVA discutida em Design and Analysis of Experimente by Hinkelmann, K.; Kempthorne, O., Wiley: 2008; Vol. I and II (Second ed.). O diâmetro da zona de inibição com todos os respectivos materiais antibacterianos, em diferentes concentrações e tempos de incubação serão medidos para usar na análise estatística, avaliando a aptidão de CuSiNG e CuHSiNG como melhor material antibacteriano em relação aos controles.

Os benefícios de nanotecnologia de aplicação em pesquisas de citros são extremamente altos. A matriz de

35/37 nanogel à base de sílica fornece um ambiente exclusivo para Cu e DMDS co-hospedeiros, tornando nanomaterial de DMDSCuSiNG multifuncional para combater tanto doenças de cancro cítrico quanto citrus greening. Estudos recentes sugerem que o nanogel de sílica é capaz de espalhar-se lentamente a partir do ponto de aplicação em um ambiente úmido. O impacto seria extremamente elevado quando este CuSiNG formasse um revestimento de película tal como uniforme na superfície ao longo do tempo. Identificaram-se duas vantagens principais da película de nanogel de sílica; (i) capacidade de proteger rápido crescimento de fruta jovem e superfície das folhas e (ii) a capacidade de servir como barreira de proteção para ACP de alimentação de floema.

A tecnologia de DMDS-CuSiNG oferecerá os seguintes benefícios: (a) formulação dois em um para combater tanto cancro cítrico quanto citrus greening, (b) biodisponibilidade superior de Cu e longevidade, (c) liberação sustentada de DMDS para proteger invasão de ACP (mecanismo de defesa primário), (d) revestimento rígido de DMDS-CuSiNG sobre a superfície das folhas (mecanismo de defesa secundária contra ACP), (e) síntese de massa de única etapa simples, (f) ingredientes econômicos (custo de matéria-prima ~$ 3,00 por acre) e (g) múltiplas aplicações não são necessárias.

Devido à engenharia em nanoescala, CuSiNG da presente divulgação tem as seguintes vantagens sobre os compostos à base de Cu existentes: uma cobertura uniforme da superfície da planta, por causa de um tamanho de partícula ultrapequeno, a propriedade de melhor aderência devido à

36/37 nanoestrutura tipo gel, sustentada (a longo prazo) do perfil de liberação de Cu, um melhor controle da taxa de liberação de Cu (razão de Cu de solúvel para insolúvel ajustável), a atividade antifúngica/mais antibacteriana com uma menor quantidade de teor de Cu, o efeito fitotóxico reduzido devido à razão de Cu solúvel para insolúvel ajustável, e ambiente seguro devido ao menor teor de Cu, formação de subprodutos não prejudicial, síntese à base de água, a utilização de excesso de CuSiNG como nutrientes de plantas, e possibilidade de ter o mínimo de concentração local elevada de Cu que poderia causar toxicidade ambiental.

O protocolo de síntese tem as seguintes vantagens: (i) simplicidade, (ii) à base de água, (li) adaptar as aplicações de campo, (iii) o método de síntese de uma única etapa, o que requer etapas de não purificação e (v) materiais de CuSiNG concentrados podem ser facilmente diluídos para aplicação em campo. Uma pessoa não versada na técnica pode fazer esta tarefa, adicionando uma quantidade adequada de água, reduzindo assim os custos de liberação. O método também utiliza produtos químicos econômicos, e pode ser facilmente produzido de uma forma economicamente eficiente.

Deve ser notado que razões, concentrações, quantidades, e outros dados numéricos podem ser expressos neste documento em formato de intervalo. É para ser entendido que tal formato de intervalo é utilizado por conveniência e brevidade, e, assim, deve ser interpretado de uma forma flexível de modo a incluir não apenas os valores numéricos

37/37 explicitamente recitados tais como os limites do intervalo, mas também de modo a incluir todos os valores numéricos individuais ou subintervalos incluídos dentro desse intervalo como se cada valor numérico e subintervalo fossem explicitamente recitados. Para ilustrar, um intervalo de concentração de cerca de 0,1% a cerca de 5% deve ser interpretado de modo a incluir não apenas a concentração expressamente recitada de cerca de 0,1% em peso a cerca de 5% em peso, mas também incluem as concentrações individuais (por exemplo, 1%, 2 %, 3% e 4%) e os subintervalos (por exemplo, 0,5%, 1,1%, 2,2%, 3,3% e 4,4%) dentro do intervalo indicado. Em uma modalidade, o termo cerca de pode incluir o arredondamento tradicional de acordo com as figuras significativas do valor numérico. Além disso, a frase cerca de 'x' a 'y' inclui cerca de 'x' a cerca de

Ύ' ·

Deve ser ressaltado que as modalidades acima descritas da presente divulgação, são implementações de exemplos meramente possíveis, e são expostos apenas para um claro entendimento dos princípios da divulgação. Muitas variações e modificações podem ser feitas às modalidades acima descritas da divulgação sem sair substancialmente do espírito e dos princípios da divulgação. Todas essas modificações e variações destinam-se a ser incluídas neste documento dentro do escopo desta divulgação.

1/6

Claims (3)

REIVINDICAÇÕES

1/3 ίί ί

}.

I ΐ

1. Composição, caracterizada pelo fato de que compreende, nanopartícula à base de sílica multifuncional incluindo um primeiro componente e um segundo componente,

5 em que a nanopartícula à base de sílica multifuncional inclui um núcleo de sílica e uma casca de sílica, em que o núcleo inclui um primeiro tipo do primeiro componente, em que a casca inclui um segundo tipo do primeiro componente, em que o primeiro componente funciona como um agente

10 antibacteriano, antifúngico ou uma combinação dos mesmos, em que o segundo componente funciona como um repelente de insetos.

2/3 τ

Ο ο

ο σ>

ο οο ο

r-ο (Ο *♦ C0 V ο

ΟΟ ο

<ο ο

OJ

CM

LL

2/6 dietila e, tetrassulfeto de dietila, e uma combinação dos mesmos.

5. Composição, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que, o primeiro componente é um componente de cobre. 6. Composição, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que , o componente de cobre é

selecionado a partir de íons de cobre, óxido de cobre, cobre metálico, oxicloreto de cobre, sulfato de cobre, hidróxido de cobre, e uma combinação dos mesmos.

7. Composição, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que, o componente de enxofre é selecionado a partir de: um sulfeto de alquila, um dissulfeto de alquila, um trissulfeto de alquila, um tetrassulfeto de alquila , e uma combinação dos mesmos. 8. Composição, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que, o componente de enxofre é

selecionado a partir de: dissulfeto de dimetila (DMDS), sulfeto de dimetila, dissulfeto de dietila, trissulfeto de dietila, tetrassulfeto de dietila, e uma combinação dos mesmos.

9. Composição, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que, o componente de enxofre é dissulfeto de dimetila (DMDS).

10. Composição, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que, o DMDS é ligado à nanopartícula à base de sílica multifuncional através de íons de cobre.

11. Gel, caracterizado pelo fato de que compreende:

Petição 870170087767, de 13/11/2017, pág. 10/14

3/6 uma pluralidade de nanopartículas à base de sílica multifuncionais, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, dispostas em um material de sílica amorfa, em que o material de sílica amorfa inclui um ou

5 ambos o primeiro componente e o segundo componente.

12. Gel, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende, um composto de silano.

13. Gel, de acordo com a reivindicação 12, 10 caracterizado pelo fato de que, o composto de silano é selecionado a partir do grupo compreendendo: 3-(trihidroxisilil) metilfosfonato de propila, alquil silano, tetraetoxissilano, tetrametoxissilano, silicato de sódio, um precursor de silano que pode produzir o ácido silícico

15 ou ácido silícico, tais como intermediários, e uma combinação dos mesmos.

14. Método para a síntese de um gel de nanopartícula à base de sílica multifuncional, caracterizado pelo fato de que compreende:

20 adicionar uma porção de uma nanopartícula carregada de sílica para um meio de reação aquoso para formar a mistura

I;

adicionar uma porção de um segundo componente diretamente ao meio de reação aquoso contendo a mistura I

25 para formar a mistura II; e misturar a mistura II para formar um gel de nanopartícula à base de sílica multifuncional que inclui nanopartículas de sílica multifuncionais de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9

30 ou 10.

Petição 870170087767, de 13/11/2017, pág. 11/14

4/6

15. Método para sintetizar um gel de nanopartícula à base de sílica multifuncional, caracterizado pelo fato de que compreende:

adicionar uma porção de um pó carregado de

5 nanopartícula de sílica a um recipiente de reação;

adicionar uma porção de um segundo componente diretamente ao pó para formar a mistura A; e misturar a mistura A para formar um gel de nanopartícula de sílica multifuncional que inclui

10 nanopartículas de sílica multifuncionais, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ou 10.

16. Método de tratamento, prevenção, ou ambos os tratamento e prevenção, de uma doença em uma espécie de

15 planta, caracterizado pelo fato de que compreende:

administrar uma composição incluindo nanopartículas à base de sílica multifuncionais, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ou 10, gel de nanopartículas à base de sílica multifuncional, de acordo

20 com qualquer uma das reivindicações 10, 11, 12 ou 13, ou uma mistura, a uma planta.

17. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que, a planta tratada é um elemento das espécies de citros.

25 18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que, a doença tratada é selecionada a partir do grupo consistindo em uma combinação dos mesmos, citrus greening e cancro cítrico.

19. Método, de acordo com a reivindicação 16,

30 caracterizado pelo fato de que, o primeiro componente, o

Petição 870170087767, de 13/11/2017, pág. 12/14

5/6 segundo componente, ou o primeiro componente e o segundo componente são liberados de forma sustentada para o tratamento da planta por um período de tempo a partir do dia da composição ser administrada a cerca de oito meses.

5 20. Método para simultaneamente tratar plantas cítricas de cancro cítrico e impedir a invasão de um vetor de psilídeo asiático de citros (ACP) que transporta o patógeno e espalha a doença de citrus greening em plantas cítricas, caracterizado pelo fato de que compreende as

10 etapas de:

administrar uma composição incluindo nanopartículas à base de sílica multifuncionais, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ou 10, gel de nanopartícula à base de sílica multifuncional de acordo com

15 qualquer uma das reivindicações 10, 11, 12 ou 13, ou uma mistura dos mesmos, de uma planta cítrica, em que administrar inclui substancialmente cobrir as folhas e galhos da planta cítrica.

21. Método, de acordo com a reivindicação 20,

20 caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende;

permitir a lixiviação de íons de Cu e dissulfeto de dimetila (DMDS) na forma de liberação lenta, não fitotóxico com exposição às condições atmosféricas, selecionados a partir de pelo menos um de luz solar, vento, neve e chuva,

25 em que uma pluralidade de íons de cobre e dissulfeto de dimetila difundem para fora de um local de aplicação sobre uma superfície de tecido da planta e cobrir a superfície do tecido exposto de rápido crescimento, frutas e folhas, minimizando a frequência de aplicação por estação de

30 crescimento, aumentando a cobertura de superfície da planta

Petição 870170087767, de 13/11/2017, pág. 13/14

6/6 e a longevidade de cobertura de plantas cítricas, exigindo tratamento para doença de citrus greening e cancro cítrico.

22. Método, de acordo com a reivindicação 20,

5 caracterizado pelo fato de que, a formulação à base de sílica adicionalmente inclui um segundo composto de silano para atingir a cobertura de superfície uniforme da planta para modular a taxa de liberação de íons de cobre, melhorar a solidez da chuva e aumentar a longevidade de cobertura de

10 superfície da planta.

23. Método, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que, o composto precursor de silano é selecionado a partir do grupo consistindo em: 3(tri-hidroxisilil) metilfosfonato de propila, alquil

15 silano, tetraetoxisilano, tetrametoxisilano, silicato de sódio, um precursor de silano que pode produzir o ácido silícico ou ácido silícico como intermediários, e uma combinação dos mesmos.

24. Método, de acordo com a reivindicação 20,

20 caracterizado pelo fato de que, a administração inclui pulverização.

Petição 870170087767, de 13/11/2017, pág. 14/14

2. Composição, de acordo com a reivindicação 1,

caracterizada pelo fato de que, o primeiro componente é selecionado a partir de um componente de cobre, um componente de zinco, um componente de titânio, um componente de cério, um componente de magnésio, um componente de zircônio, uma polietilenoimina (PEI), um fulereno, um nanotubo de carbono e uma combinação dos

mesmos; e o segundo componente é um composto de enxofre.

3. Composição, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que, o componente de enxofre é selecionado a partir de: um sulfeto de alquila, um dissulfeto de alquila, um trissulfeto de alquila, um tetrassulfeto de alquila , e uma combinação dos mesmos. 4. Composição, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que, o componente de enxofre é

selecionado a partir de: dissulfeto de dimetila (DMDS), sulfeto de dimetila, dissulfeto de dietila, trissulfeto de

Petição 870170087767, de 13/11/2017, pág. 9/14

3/3

CO ο

ll ο

CM

Ο

Ο

Ο

Ο

CO

Ο rο <© ο

ιο ο

Μο

CO

Ο υ_