MX2012011104A - Composiciones y geles a base de silice multifuncional, metodos para producir los mismos, y metodos para utilizar los mismos. - Google Patents

Abstract

Las modalidades de esta descripción, descritas en resumen, entre otras, incluyen composiciones, geles, métodos para sintetizar un gel en partículas a base de sílice multifuncional, un método para tratar, prevenir, o tanto tratar como prevenir una enfermedad en una especie vegetal, un método para tratar simultáneamente plantas cítricas contra cancro de cítricos y evitar la invasión de un vector Psílido Asiático de los Cítricos (ACP) que porta el patógeno y disemina la enfermedad del enverdecimiento de los cítricos en plantas cítricas y lo semejante.

Description

COMPOSICIONES Y GELES A BASE DE SÍLICE MULTIFUNCIONAL , MÉTODOS PARA PRODUCIR LOS MISMOS, Y MÉTODOS PARA UTILIZAR LOS MISMOS CAMPO DE LA INVENCIÓN La industria cítrica a nivel mundial actualmente está luchando contra dos enfermedades potencialmente devastadoras: enverdecimiento de los cítricos, también conocida como Huanglongbing o HLB, y cancro de cítricos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El enverdecimiento de cítricos es la enfermedad bastante infecciosa, más destructiva, de la mayoría de variedades de cítricos comerciales. Esta enfermedad se provoca por la bacteria Gram-negativa HLB que pertenece al género Candidatus Liberibacter según se reporta por J.M. Bove en "Huanglongbing: A destructive, newly-emerging, century-old disease of citrus," Journal of Plant Pathology 2006, 88, (1), 7-37. HLB amenaza a la industria de cítricos de nivel mundial y puede provocar daño a la industria de cítricos y la economía en el estado de Florida. El problema puede ser grave y extermina árboles de cítricos. La enfermedad provoca que los frutos tengan un sabor amargo y se deformen, que sean de tamaño pequeño y con poco color, haciendo que no se puedan utilizar y tampoco se puedan comercializar. Actualmente, no existe cura para el HLB.

El Psilido Asiático de los Cítricos (ACP) es un insecto invasivo que se alimenta de floema que provoca daño a plantas cítricas y plantas cítricas relacionadas. Puntas quemadas y hojas torcidas son el resultado de una plaqa de ACP en nuevos crecimiento. Además, ACP es un vector de HLB y porta HLB y puede diseminar rápidamente la enfermedad de un huerto a otro.

Las estrategias integradas para manejo de plagas que incluyen el uso de árboles de vivero, gen, enfermedades, la rápida eliminación de árboles con síntomas y el control agresivo de los ACP utilizando insecticidas folíales, han sido el enfoque principal para manejar los huertos infectados con HLB de acuerdo con A. Morris et al. en "Economic tradeoffs of citrus greening management" Citrus Industry 2008, 89 (4), 26-28 y P. L. Hollis en "Scientists combining efforts to combat greening in Florida ' s citrus industry" Southeast Farm Press 2008, 35 (15), 35.

Desafortunadamente, el uso de insecticidas foliares parece ser la única solución disponible para los cultivadores en estos días para prevenir la infección por HLB, incluso aunque estas prácticas integradas sean caras y de trabajo considerable .

El cancro de cítricos es otra enfermedad grave, provocada por la bacteria Xanthomonas axonopodis pv. citri, que afecta a la mayoría de variedades de cítricos comerciales y ha provocado pérdidas económicas a nivel mundial de acuerdo con T. R. Gottwald en "The citrus canker epidemic in Florida: The scientific basis of regulatory eradication policy for an invasive species," Phytopathology 2001, 91 , (1), 30-34. El cancro provoca lesiones necróticas en diversas partes de los árboles que incluyen frutos, hojas y tallos. La gravedad de la enfermedad o infección se manifiesta como defoliación, caída prematura de frutos, frutos manchados y deterioro general de los árboles según se reporta por J. H. Graham en "Xanthomonas axonopodis pv. citri: factors affecting successful eradication of citrus canker," Molecular Plant Pathology 2004, 5, (1), 1-15 y A. K. Das in "Citrus Canker- A revie ," J. Appl. Hort. 2003, 5 (1), 52-60.

Mientras que no existe cura para la enfermedad de HLB, las pérdidas por el cancro se han controlado mediante el uso de agentes antibacterianos adecuados tales como compuestos a base de cobre (Cu), entre los que se incluyen de manera enunciativa, oxicloruro de Cu, sulfato de Cu, hidróxido de Cu, óxido de Cu, carbonato de amoniaco-Cu, antibióticos, tales como, estreptomicina, tetraciclina y compuestos para resistencia sistémica inducida, entre los que se incluyen, acibenzolar-S-metilo, proteína harpin. A la fecha, el cobre (Cu) ha sido el patrón oro para controlar la enfermedad por cancro de cítrico a nivel mundial debido a su efectividad para proteger contra la posibilidad de infección y el desarrollo mínimo de resistencia a Cu por un patógeno.

Debido a la naturaleza destructiva de las enfermedades por HLB y cancro de cítrico, existe una necesidad por encontrar soluciones para combatir las enfermedades por cancro cítrico y HLB.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Las modalidades de esta descripción, descritas en resumen, entre otras, incluyen composiciones, geles, métodos para sintetizar un gel en partículas a base de sílice multifuncional, un método para tratar, prevenir, o tanto tratar como prevenir una enfermedad en una especie vegetal, un método para tratar simultáneamente plantas cítricas contra cancro de cítricos y evitar la invasión de un vector Psílido Asiático de los Cítricos (ACP) que porta el patógeno y disemina la enfermedad del enverdecimiento de los cítricos en plantas cítricas y lo semejante.

Una modalidad ilustrativa de una composición, entre otras, incluye una nanopartícula a base de sílice multifuncional que incluye un primer componente y un segundo componente, en donde el primer componente funciona como un antibacteriano, un anti-hongos, o una combinación de los mismos, en donde el segundo componente funciona como un repelente para insectos.

Una modalidad ilustrativa de un gel, entre otras, incluye, una pluralidad de nanoparticulas a base de sílice multifuncional según se describen en la presente, se disponen en un material amorfo de sílice, en donde el material amorfo de sílice incluye uno o ambos del primer componente y el segundo componente.

Una modalidad ilustrativa de un método para sintetizar un gel en nanoparticulas a base de sílice multifuncional, entre otras, incluye, agregar una porción de una nanoparticulas de sílice cargada a un medio de reacción acuoso para formar la mezcla I; agregar una porción de un segundo componente directamente al medio de reacción acuoso que contiene la mezcla I para formar la mezcla II, y mezclar la mezcla II para formar un gel nanoparticulas de sílice multifuncional que incluya nanoparticulas de sílice multifuncional como se describe en la presente.

Una modalidad ilustrativa de un método para sintetizar un gel en nanoparticulas a base de sílice multifuncional, entre otras, incluye, agregar una porción de una nanopartícula de sílice cargada en polvo a un recipiente de reacción; agregar una porción de un segundo componente directamente al polvo para formar la mezcla A, y mezclar la mezcla A para formar un gel en nanoparticulas de sílice multifuncional que incluya las nanoparticulas de sílice multifuncional como se describe en la presente.

Una modalidad ilustrativa de un método para tratar, prevenir, o tanto tratar como prevenir una enfermedad en una especie vegetal, entre otras, incluye, administrar una composición que incluye nanoparticulas a base de sílice multifuncional según se describe en la presente, el gel en nanoparticulas a base de sílice multifuncional como se describe en la presente, o una mezcla de los mismos, a la planta .

Una modalidad ilustrativa de un método para tratar simultáneamente plantas cítricas contra el cancro de cítricos y prevenir la invasión de un vector Psílido Asiático de los Cítricos (ACP) que porta el patógeno y disemina la enfermedad del enverdecimiento de los cítricos en plantas cítricas entre otras, incluye, administrar una composición que incluye las nanoparticulas a base de sílice multifuncional según se describe en la presente, el gel en nanoparticulas a base de sílice multifuncional según se describe en la presente, o una mezcla de los mismos, a la planta cítrica, en donde la administración incluye cubrir las hojas y ramas de las plantas cítricas.

Otras composiciones, geles, métodos, características y ventajas de esta descripción serán evidentes para un experto en la técnica con el examen de los dibujos y la descripción detallada más adelante. Se pretende que todos los aparatos adicionales, sistemas, métodos, características y ventajas se incluyan dentro de esta descripción, estén dentro del alcance de esta descripción, y estén protegidos por las reivindicaciones anexas.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La figura la, es una gráfica de los datos de la espectroscopia de masas por cromatografía de gases (GC-MS) de DMDS (control) .

La figura Ib, es una gráfica de los datos de la espectroscopia de masas por cromatografía de gases (GC-MS) de un extracto de cloroformo de DMDS-CuSiNG.

La figura 2, es una gráfica de los datos de la espectroscopia de masas por cromatografía de gases (GC-MS) de un extracto de cloroformo de DMDS-SiNG, sin iones de cobre.

La figura 3a, es una gráfica de los datos de la espectroscopia de masas por cromatografía de gases (GC-MS) de un extracto de cloroformo de DMDS agregado a polvo liofilizado deshidratado de CUSiNG con los picos DMDS característicos mostrados.

La figura 3b, es una gráfica de los datos de la espectroscopia de masas por cromatografía de gases (GC-MS) de un extracto de cloroformo de DMDS agregado a polvo SiNG como control no muestra los picos DMDS.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Antes de que la presente descripción se describa con mayor detalle, se debe entender que esta descripción no se limita a las modalidades particulares descritas, y de esta forma, por supuesto, varían. También se debe entender que la terminología utilizada en la presente tiene el fin de describir únicamente modalidades particulares, y no pretende ser limitante, debido a que el alcance de la presente descripción se limitará únicamente por las reivindicaciones anexas.

Cuando se proporcione una variación de valores, se debe entender que cada valor intermedio, al décimo de la unidad del límite inferior a menos que el contexto dicte claramente otra cosa, entre el límite superior e inferior de esa variación y cualquier otro valor establecido o intermedio en esa variación establecida, se abarca dentro de la descripción. Los límites superior e inferior de estas variaciones menores se pueden incluir independientemente en las variaciones menores y también se abarca dentro de la descripción, sujeto a cualquier limite excluido específicamente en la variación establecida. Cuando la variación establecida incluya uno o ambos de los límites, también se incluyen en la descripción las variaciones que excluyen ya sea o ambos de esos límites incluidos.

A menos que se defina de otra manera, todos los términos técnicos y científicos utilizados en la presente tienen los mismos siqnificados como se entiende comúnmente por alguien experto en la técnica a la cual pertenece esta descripción. Aunque cualesquiera métodos y materiales similares o equivalentes a aquellos descritos en la presente se pueden utilizar en la práctica o prueba de la presente descripción, ahora se describirán los métodos y materiales preferidos.

Todas las publicaciones y patentes citadas en esta especificación se incorporan en la presente como referencia como si cada publicación o patente individual se hubiera indicado específica e individualmente que está incorporada como referencia y se incorporan en la presente como referencia a la descripción y describen los métodos y/o materiales junto con las cuales se citan las publicaciones. La cita de cualquier publicación es para su descripción antes de la fecha de presentación y no se debe interpretar como una admisión de que la presente descripción no da derecho poner una fecha anterior a esta publicación en virtud de la descripción anterior. Además, las fechas de publicación proporcionadas podrían ser diferentes de las fechas de publicación real que podría ser necesario que se confirmen independientemente .

Como será evidente para aquellos expertos en la técnica con la lectura de esta descripción, cada una de las modalidades individuales descritas ilustradas en la presente tiene componentes y características discretos que se podrían separar fácilmente o combinar con las características de cualquiera de las otras diversas modalidades sin apartarse del alcance o espíritu de la presente descripción. Cualquier método mencionado se puede llevar a cabo en el orden de los sucesos mencionados o en cualquier orden que sea lógicamente posible .

Las modalidades de la presente descripción emplearan, a menos que se indique de otra manera, las técnicas de la química, botánica, biología, y lo semejante, que estén dentro de la experiencia de la técnica.

Los siguientes ejemplos se establecen para proporcionar a aquellos con experiencia normal en la técnica con una exposición y descripción completas de cómo realizar los métodos y utilizar las pruebas descritas y reivindicadas en la presente. Se han realizado esfuerzos para asegurar la precisión con respecto a los números (por ejemplo, cantidades, temperatura, etc.), aunque se deberán tomar en cuanta algunos errores y desviaciones. A menos que se indique de otra manera, las partes son partes en peso, la temperatura está en °C, y la presión está a la atmosférica o casi atmosférica. La temperatura estándar y la presión se definen como 20 °C y 1 atmósfera.

Antes de que se describan en detalle las modalidades de la presente descripción, se debe entender que, a menos que se indique de otra manera, la presente descripción no se limita a materiales particulares, reactivos, materiales de reacción, procesos de fabricación, o lo semejante, ya que tales pueden variar. También se debe entender que la terminología utilizada en la presente tiene el fin de describir únicamente modalidades particulares, y no pretende ser limitante. También es posible en la presente descripción que se puedan excluir los pasos en una secuencia diferente cuando sea esto lógicamente posible.

Se debe observar que, en el sentido en el que se utiliza en la especificación y las reivindicaciones anexas, las formas singulares "uno", "una" y "el", incluyen referencias al plural a menos que el contexto dicte claramente otra cosa. De esta forma, por ejemplo, la referencia a "un compuesto" incluye una pluralidad de compuestos. En esta especificación y en las reivindicaciones más adelante, se hará referencia a varios términos que se deben definir para tener los siguientes significados a menos que sea evidente una intensión en contrario.

Definiciones y abreviaturas : Si, se utiliza en la presente para dar a entender dióxido de silicio, el cual se conoce comúnmente como "sílice".

NG, se presenta para "Nanogel", que es la sustancia similar a gel formado por la interconexión de nanoparticulas, por ejemplo, la interconexión de nanoparticulas a base de sílice multifuncional .

NP, se establece para "nanoparticulas", que puede tener un tamaño de partícula (por ejemplo, el diámetro para nanoparticulas esféricas o prácticamente esféricas) de aproximadamente 10 hasta 500 nm, aproximadamente 10 hasta 250 nra, aproximadamente 10 hasta 100, o aproximadamente 10 nm hasta 50 nm. El diámetro se puede variar de unos cuantos nanómetros a cientos de nanómetros para ajustar apropiadamente los parámetros de síntesis, tales como las cantidades del precursor de silano, las cantidades de los agentes hidrolizantes, la polaridad del medio de reacción y lo semejante.

CuSiNP se establece para la nanopartícula de sílice cargado con cobre.

CUtilice se establece para un nanogel de sílice cargado con cobre.

HCuSiNG se establece para un nanogel de sílice cargado con Cu híbrido, en donde la matriz de SiNG se carga con un segundo compuesto de silano para alcanzar una cobertura superficial de la planta uniforme o prácticamente uniforme .

El pesticida/bactericida Kocide® 3000; Kocide es una marca registrada de E.I. du Pont de Nemours and Company.

"Cobertura uniforme de la superficie de la planta", se refiere a una superficie húmeda uniforme y completa (por ejemplo, aproximadamente 100%) debido a una aplicación en rocío de las modalidades de la presente descripción. En otras palabras, la aplicación en rocío motiva las modalidades de la presente descripción para que se distribuya a toda la superficie de la planta.

"Cobertura superficial de la planta prácticamente uniforme" se refiere a aproximadamente 70%, aproximadamente 80%, aproximadamente 90%, o una cobertura de la superficie de la planta más uniforme.

"Cubrir prácticamente" se refiere a cubrir aproximadamente 70%, aproximadamente 80%, aproximadamente 90%, o más, de las hojas y ramas de una planta.

"Planta" se refiere a árboles, plantas, arbustos, flores, y lo semejante, así como las porciones de la planta tales como, ramitas, hojas, tallos, y lo semejante. En una modalidad particular, el término planta incluye un árbol frutal, tal como un árbol de cítricos (por ejemplo, un árbol de naranja, un árbol de limón, un árbol de lima y lo semejante) .

Los términos "alq" o "alquilo" se refieren a grupos hidrocarburo de cadena recta o ramificada que tienen de 1 a 12 átomos de carbono, de preferencia 1 a 8 átomos de carbono, tal como, metilo, etilo, n-propilo, i-propilo, n-butilo, i-butilo, t-butilo, pentilo, hexilo, heptilo, n-octilo, dodecilo, octadecilo, amilo, 2-etilhexilo, y lo semejante. Alquilo puede incluir alquilo, dialquilo, trialquílo, y lo semej ante .

En el sentido en el que se utiliza en la presente, "tratar", "tratamiento", "tratando", y lo semejante se refieren a la acción con una enfermedad o condición con una nanopartícula o gel a base de sílice multifuncional de la presente descripción que afecte la enfermedad o condición al mejorarla o alterarla. Además, "tratamiento" incluye prevenir completa o parcialmente (por ejemplo, aproximadamente 70% o más, aproximadamente 80% o más, aproximadamente 90% o más, aproximadamente 95% o más, o aproximadamente 99% o más) que una forma vegetal adquiera una enfermedad o condición. La frase "prevenir" se puede utilizar en lugar de tratamiento para este significado. "Tratamiento", en el sentido en el que se utiliza en la presente, cubre uno o más tratamientos de una enfermedad en una planta, e incluye: (a) reducir el riesgo de la presencia de una enfermedad en una planta predispuesta a la enfermedad pero que todavía no se haya diagnosticado como infectada con la enfermedad (b) impedir el desarrollo de la enfermedad, y/o (c) aliviar la enfermedad, por ejemplo, provocar la regresión de la enfermedad y/o aliviar uno o más síntomas de la enfermedad.

El término "antibacteriano", se refiere a un compuesto o composición que destruye bacterias, suprime o evita el crecimiento de bacterias, y/o suprime, evita o elimina la capacidad de reproducción de las bacterias.

El término "anti-hongos" se refiere a un compuesto o composición que destruye hongos, suprime o evita el crecimiento de hongos, y/o suprime, evita o elimina la capacidad de reproducción de los hongos.

Análisis : Las modalidades de la presente descripción incluyen nanopartículas a base de sílice multifuncional, los métodos para elaborar las nanopartículas a base de sílice multifuncional, los geles en nanopartículas a base de sílice multifuncional , los métodos para elaborar los geles en nanopartículas a base de sílice multifuncional, los métodos para utilizar los métodos para elaborar la nanopartícula a base de sílice multifuncional y los métodos para elaborar los geles en nanopartículas a base de sílice multifuncional, los métodos para tratar plantas y lo semejante. Las modalidades de la presente descripción proporcionan una composición que se puede utilizar para fines múltiples. Las modalidades de la presente descripción son ventajosas ya que pueden liberar lentamente uno o más agentes que se pueden utilizar para prevenir o prevenir sustancialmente y/o tratar o tratar sustancialmente una enfermedad o condición en una planta, actúan como un antibacteriano y/o anti-hongos, y/o actúan como un repelente para ciertos tipos de insectos. Otra ventaja de una modalidad de la presente descripción es que los agentes se pueden liberar de manera controlada durante un periodo de tiempo prolongado (por ejemplo, de un día de aplicación hasta unas cuantas semanas o meses (por ejemplo, aproximadamente 6 u 8 meses) ) . Las modalidades de la presente descripción y características y ventajas de estas modalidades se analizarán con mayor detalle en la presente.

Las modalidades de la nanoparticula a base de sílice multifuncional pueden incluir un primer componente y un segundo componente. Además, las modalidades de la presente descripción pueden incluir un gel en nanopartículas a base de sílice multifuncional que incluye nanopartículas a base de sílice multifuncional . La nanoparticula a base de sílice multifuncional y/o el gel en nanopartículas a base de sílice multifuncional se pueden incluir en una composición que se administrará (por ejemplo, mediante rocío) a una planta. El gel en nanoparticula a base de sílice multifuncional incluye nanopartículas a base de sílice multifuncional interconectadas en un material amorfo de sílice.

Las nanopartículas pueden estar interconectadas covalentemente (por ejemplo, a través de enlaces -Si-O-Si-), asociadas físicamente vía fuerzas Van der Waals, y/o a través de interacciones iónicas (por ejemplo, iones de cobre cargados positivamente y nanopartículas de sílice cargadas negativamente) . El primero y segundo componentes pueden estar dentro del material amorfo, así como en la nanoparticula a base de sílice multifuncional .

El primer componente puede funcionar como un antibacteriano y/o anti-hongos, específicamente, para tratar, tratar sustancialmente, prevenir o prevenir sustancialmente, las enfermedades vegetales tales como la enfermedad del enverdecimiento de los cítricos (HLB) y cancro de cítricos. El primer componente (por ejemplo, Cu) se puede liberar de la nanopartícula o gel a base de sílice multifuncional de tal forma que pueda actuar como un antibacteriano y/o anti-hongos durante un período de tiempo (por ejemplo, desde la aplicación hasta días y hasta meses) . El segundo componente funciona como un repelente para insectos que pueden dañar a las plantas y/o portar bacterias, enfermedades, hongos, y lo semejante, que pueden dañar a las plantas (por ejemplo, un árbol frutal) . El segundo componente (por ejemplo, un compuesto de azufre) de la nanopartícula o gel a base de sílice multifuncional puede actuar como un repelente para Psílido Asiático de los Cítricos (ACP) durante un período de tiempo (por ejemplo, desde la aplicación hasta días y hasta meses) . Las modalidades de la presente descripción tienen fines multifuncionales para combatir enfermedades en plantas tales como, árboles, arbustos y lo semejante, por ejemplo, tratar simultáneamente, tratar sustancialmente, prevenir y/o prevenir sustancialmente las enfermedades del enverdecimiento de los cítricos y cancro de cítricos.

En una modalidad, la velocidad de liberación del primero y/o segundo componente se puede controlar de tal forma que las características de uno o ambos puedan ser efectivas durante marcos de tiempo de días hasta semanas o hasta meses. En otras palabras, el primer componente y/o el segundo componente se pueden liberar de la nanoparticula o gel a base de sílice multifuncional iniciando desde el día de aplicación y continuando la liberación hasta aproximadamente una semana, aproximadamente un mes, aproximadamente dos meses, aproximadamente tres meses, aproximadamente cuatro meses, aproximadamente cinco meses, aproximadamente seis meses, aproximadamente siete meses, o aproximadamente ocho meses .

La nanoparticula a base de sílice multifuncional incluye un núcleo y una cubierta. El núcleo incluye sílice cargado con un primer tipo de un primer componente (por ejemplo, iones de Cu) . La cubierta de sílice que puede soportar un segundo tipo del primer componente (por ejemplo, óxido de cobre) , mientras que también incluya el primer componente (por ejemplo, iones de Cu) . Aunque no se pretende estar vinculados por la teoría, en una modalidad, el segundo componente puede interactuar con el primer componente (por ejemplo, iones de Cu) vía un tipo de interacción para transferencia de cargas, donde la interacción entre el primer componente y el segundo componente se puede presentar en la nanoparticula y/o en el material amorfo de sílice.

En una modalidad, el primer componente puede incluir un componente de cobre, un componente de zinc, un componente de titanio, un componente de cerio, un componente de magnesio, un componente de zirconio, polietilenimina (PEI), un componente de carbón (por ejemplo carbón mezclado u hollín) , fulereno, nanotubos de carbono, y una combinación de los mismos. Específicamente, el primer componente puede incluir un ión de cobre, cobre metálico (Cu) , sal de cobre, complejo de cobre, un ión de zinc, zinc metálico (Zn) , óxido de zinc, sal de zinc, un ión de plata, plata metálica (Ag) , sal de plata, complejo de plata, un ión de titanio, dióxido de titanio (TÍO2) / un ión cerio, óxidos de cerio, un ión de magnesio, óxido de magnesio, un ión de zirconio, óxido de zirconio, y una combinación de los mismos.

En una modalidad, el componente de cobre puede incluir un ión de cobre, cobre metálico, óxido de cobre, oxicloruro de cobre, sulfato de cobre, hidróxido de cobre y una combinación de los mismos. El componente de cobre puede incluir iones de cobre que estén unidos electrostáticamente al núcleo de la nanoparticula de sílice o la matriz amorfa de sílice, cobre unido covalentemente a la superficie hidratada de la nanoparticula o la matriz amorfa de sílice, y/u óxidos de cobre y/o hidróxidos unidos a la superficie de la nanoparticula o la matriz amorfa de sílice. En una modalidad, las nanoparticula y/o gel a base de sílice multifuncional incluye el componente de cobre en dos o en la totalidad de tres de estos estados.

En una modalidad, el componente de cobre puede estar en una forma soluble (amorfa) y una insoluble (cristalina) . Al controlar la proporción soluble e insoluble, se puede controlar la velocidad de liberación del componente de cobre como una función de tiempo. Como resultado, la velocidad de liberación del componente de cobre se puede controlar de tal forma que las características antibacterianas y/o anti-hongos puedan ser efectivas durante cuadros temporales de días hasta semanas o hasta meses. En otras palabras, el componente de cobre se puede liberar de la nanopartícula o gel a base de sílice multifuncional iniciando a partir del día de aplicación y continuando la liberación hasta aproximadamente una semana, aproximadamente un mes, aproximadamente dos meses, aproximadamente tres meses, aproximadamente cuatro meses, aproximadamente cinco meses, aproximadamente seis meses, aproximadamente siete meses, o aproximadamente ocho meses. La proporción del componente de cobre soluble a insoluble se puede ajusfar para controlar la velocidad de liberación. En una modalidad, la proporción de cobre soluble al cobre insoluble (por ejemplo, Cu quelado)x, (Cu cristalino) i-x) puede ser de aproximadamente 0:1 hasta 1:0, y se puede modificar en aumentos de aproximadamente 0.01 hasta, para producir la proporción que libera el Cu durante el periodo de tiempo deseado. Los parámetros que se pueden utilizar para ajustar la proporción incluyen: polaridad de solventes y concentración de naturaleza prótica (por ejemplo, capacidad para unión de hidrógeno) , precursor de Cu (por ejemplo, sulfato de Cu) la temperatura, la concentración, la concentración del precursor de silano (tal como, tetraetilortosilicato, TEOS), y lo semejante.

En una modalidad, el segundo componente puede incluir un compuesto de azufre. El compuesto de azufre no reacciona o reacciona muy poco (por ejemplo, a un porcentaje bajo o a una baja velocidad de tal forma que el primero y segundo componentes todavía puedan funcionar de una forma y durante una trama de tiempo descritos en la presente) con el primer componente. El compuesto de azufre puede incluir sulfuros de alquilo, disulfuros de alquilo, trisulfuros de alquilo, tetrasulfuros de alquilo, análogos de cada uno, y una combinación de los mismos, donde alquilo puede incluir alquilo, dialquilo, y trialquilo. En particular, el compuesto de azufre puede incluir compuestos de disulfuro de dimetilo (DMDS) , sulfuro de dimetilo, disulfuro de dietilo, trisulfuro de dietilo, tetrasulfuro de dietilo, y una combinación de los mismos. La velocidad de liberación del segundo componente se puede controlar para la liberar iniciando desde el día de aplicación hasta aproximadamente una semana, aproximadamente un mes, aproximadamente dos meses, aproximadamente tres meses, aproximadamente cuatro meses, aproximadamente cinco meses, aproximadamente seis meses, aproximadamente siete meses, o aproximadamente ocho meses.

En una modalidad, el compuesto de azufre es DMDS. Se debe observar que el compuesto de azufre se puede utilizar como un repelente de ACP y es una estrategia atractiva para controlar el HLB. Se debe observar que DMDS es tóxico para los insectos debido a que interrumpe el sistema de citocroma oxidasa de la mitocondria y se considera un fuerte repelente para ACP. DMDS puede interactuar con el primer componente (por ejemplo, ión de Cu) en un tipo de interacción de transferencia de carga. De esta forma, al controlar la cantidad del primer componente que puede interactuar con el DMDS, la cantidad del primer componente se puede utilizar para controlar la cantidad del DMDS presente en la nanoparticula o gel a base de sílice multifuncional . Aunque no se pretende estar limitados por la teoría, el azufre (elemento electronegativo, polarizable) en DMDS se une débilmente a los iones de cobre (tipo de interacción de iones bipolares) . Una vez que el Cu se libera del producto, DMDS se liberará en su mayoría ya que no otras fuertes interacciones entre DMDS y la nanoparticula de sílice/matriz de nanogel distinto a la fuerza Van der Waals.

En una modalidad, el gel amorfo de sílice no tiene una estructura ordenada (por ejemplo, definida) (en oposición a una estructura cristalina) así que un "gel amorfo" se refiere a un material de gel que tenga una composición estructural amorfa. En una modalidad, el número de nanopartículas a base de sílice multifuncional en un gramo de gel en nanopartículas a base de sílice multifuncional puede ser difícil de determinar con precisión. Sin embargo, lo siguiente proporciona alguna guía.

Supóngase que el gel amorfo de sílice (completamente deshidratado) , que incluye partículas interconectadas con un tamaño de aproximadamente 10 mm (diámetro) como el material de prueba. Se podría estimar aproximadamente el número de partículas por gramo de material de la siguiente forma: Masa (m) de una sola partícula = densidad de la partícula (d) x volumen de la partícula (v) D = 2.648 g/cm3 (aprox) V = (4/3) Pi (p) (r)3 Donde r es el radio de la partícula. p = 3.14, r = (10/2 nm) = 5 nm = 5 x 10"7 cm.

Si se acierta en estos números, v = 5.23 x 10~19 cm Entonces m = (5.23 x 10"19 cm3) (2.648 g/cm3) O, m = 1.38 x 10"18 gm El producto en nanopartículas/nanogel multifuncional contiene dos componentes activos, DMDS y un primer componente {por ejemplo, Cu) y un segundo componente {por ejemplo, DMDS) . Experimentalmente, se pueden cargar aproximadamente 33 hasta 45% en peso de Cu en un material de nanoparticulas de sílice (medido mediante análisis ICP-AAS; ICP se establece para plasma acoplado inductivamente espectrometría de absorción atómica) . Por ejemplo, la carga de Cu es de aproximadamente 33% en un material de nanogel de sílice cargado con Cu sintetizado en una mezcla de etanol ácido-agua que contiene etanol (95%) hasta 45.5% de volumen total. La carga de Cu es de aproximadamente 45% en un material de nanoparticulas de sílice cargado con Cu sintetizado únicamente en agua ácida. Aproximadamente un Cu puede contener al menos una molécula de DMDS. Estos estimados se pueden aplicar al primer componente y al segundo componente .

Una modalidad de la nanopartícula y gel a base de sílice multifuncional se describe en la solicitud de patente del PCT US 2009/006496 titulada "Silica-based Antibacterial and Antifungal Nanoformulation" , que se incorpora en la presente como referencia. Además, en la solicitud de patente del PCT mencionada anteriormente se describen los métodos para llevar a cabo una modalidad de la nanoparticula y gel a base de sílice multifuncional .

En general, el material precursor para producir las nanopartículas y gel a base de sílice multifuncional se puede preparar al mezclar un compuesto de silano (por ejemplo, alquilsílaño, tetra-etoxisilano, tetra-metoxisilano, silicato de sodio, o un precursor de silano que pueda producir ácido silícico o intermediarios similares a ácido silícico y una combinación de estos compuestos de silano) con un compuesto precursor con el primer componente en un medio ácido (por ejemplo, agua ácida) que puede contener un alcohol tal como etanol. Después de mezclar durante un período de tiempo (por ejemplo, aproximadamente 30 minutos hasta unas cuantas horas), se forma una mezcla que incluye nanopartículas de sílice cargadas con el primer componente (también denominado como una "nanoparticula de sílice cargada") . Después de que se forman las nanopartículas de sílice cargadas, el medio se puede llevar a un pH de aproximadamente 7 y mantenerse durante un período de tiempo (por ejemplo, unas cuantas horas hasta un día) para formar un material precursor que incluye un gel de sílice cargado de nanopartículas, donde las nanopartículas están interconectadas . Este proceso se puede llevar a cabo utilizando un solo recipiente de reacción o puede utilizar múltiples recipientes de reacción.

Una vez que se prepara la nanoparticula de sílice cargada, se pueden formar las nanoparticulas y gel a base de sílice multifuncional . La nanoparticulas de sílice cargada se puede disponer en un recipiente de reacción en un medio de reacción acuoso (por ejemplo, agua ácida) o se puede secar y mezclar como un polvo. El segundo componente (por ejemplo, DMDS) también se agrega al recipiente de reacción que incluye la mezcla de reacción acuosa o el material precursor seco. La proporción de la cantidad del material precursor y el segundo componente (seco) puede ser aproximadamente 1 a 1. Esta mezcla se combina durante un período de tiempo (por ejemplo, de minutos a horas) para formar las nanoparticulas y gel a base de sílice multifuncional. Las nanoparticulas y gel a base de sílice multifuncional se pueden separar (por ejemplo, centrifugar) de la solución acuosa y secar (por ejemplo, secar con aire) . La mezcla no requiere ninguna purificación adicional, aunque se puede realizar una purificación y procesamiento adicionales. Este proceso se puede llevar a cabo utilizando un sólo recipiente de reacción o se pueden utilizar múltiples recipientes de reacción y se puede realizar a temperatura y presión ambiente.

En una modalidad particular, el segundo componente es DMDS y se puede agregar bajo agitación mecánica después de que se prepare la nanoformulación de sílice cargada con Cu.

Sin embargo, se puede agregar el DMDS en cualquier momento durante el proceso para la preparación la nanoformulación . En una modalidad, se agregan aproximadamente 100 microgramos de DMDS hasta aproximadamente 45 g equivalentes de Cu.

En otra modalidad de la presente descripción el gel en nanoparticulas a base de sílice multifuncional se puede formar utilizando un segundo compuesto de silano, donde la adición del segundo compuesto de silano mejora la uniformidad de la cobertura de la superficie de la planta. Durante el paso donde se agrega el compuesto de silano, también se puede agregar el segundo compuesto de silano. El segundo compuesto de silano puede incluir compuestos tales como aqluilsilanos . El segundo compuesto de silano puede ser aproximadamente 0.01 hasta 30% o aproximadamente 10 hasta 30% en peso del compuesto de silano. La mezcla resultante de silano puede incluir el primer componente y/o el segundo componente, tales como aquellos descritos anteriormente. La nanopartícula es igual o similar a la nanopartícula descrita anteriormente y en la presente. Se debe observar que un objetivo de esta modalidad es adaptar la hidrofilicidad o hidrofobicidad superficial de las nanopartículas/nanogel para mejorar adicionalmente la propiedad de adherencia de las nanoformulaciones . Por ejemplo, las hojas de cítricos son cerosas (hidrofóbicas ) . Para mejorar la adherencia de la nanoformulación a una superficie cerosa vía una interacción hidrofóbica-hidrófoba, las nanoparticulas de sílice/material de nanogel se pueden modificar adicionalmente con un reactivo de silano hidrofóbico tal como metil- o propil- o butilsilano .

Como se mencionó anteriormente, las modalidades de la presente descripción son efectivas para el tratamiento de las enfermedades que afectan a plantas, tales como, plantas y árboles de cítricos. Además, las modalidades de la presente descripción pueden ser efectivas como una barrera protectora contra los ACP que se alimentan de floema ya que cubre uniformemente la superficie de la planta (por ejemplo, la superficie de la hoja) . En particular, las modalidades de la presente descripción se pueden utilizar para combatir las enfermedades de cancro y enverdecimiento de los cítricos (HLB) . El diseño de la nanopartícula o gel a base de sílice multifuncional facilita la cobertura uniforme de la superficie de la planta o la cobertura prácticamente uniforme de la superficie de la planta. En una modalidad, la nanopartícula o gel a base de sílice multifuncional que se aplica a las plantas puede tener una propiedad superior de adherencia en diversos tipos de exposición a las condiciones atmosféricas tales como, lluvia, viento, nieve y luz solar, de tal forma que no se elimine sustancialmente durante la trama de tiempo de la liberación del primero y/o segundo componentes. En una modalidad, la nanoparticula o gel a base de sílice multifuncional tiene un efecto fitotóxico reducido en plantas y un estrés ambiental reducido debido a un contenido mínimo de Cu.

Las modalidades de la presente descripción se pueden aplicar en los cuadros temporales consistentes con la liberación del primero y segundo componentes, y estos pueden incluir desde el primer día de aplicación hasta aproximadamente una semana, aproximadamente un mes, aproximadamente dos meses, aproximadamente tres meses, aproximadamente cuatro meses, aproximadamente cinco meses, aproximadamente seis meses, aproximadamente siete meses, o aproximadamente ocho meses.

Se describe una modalidad específica de la nanopartícula o gel a base de sílice multifuncional que puede incluir un disulfuro de dimetilo multifuncional (DMDS) y una nanopartícula o nanogel a base de sílice co-cargada con cobre (D DS-CuSiNP/NG) , que se pueden utilizar para combatir enfermedades por cancro y enverdecimiento de cítricos. Cuando la composición se aplica a plantas cítricas, es efectiva para controlar simultáneamente enfermedades por cancro de cítricos y enverdecimiento de cítricos en una sola aplicación durante una temporada de crecimiento de cítricos.

Ejemplos Ahora, habiendo descrito las modalidades de la presente descripción, en general, los ejemplos describen algunas modalidades adicionales de la presente descripción. Mientras las modalidades de la presente descripción se describen junto con los ejemplos y el texto y figuras correspondientes, no se pretende limitar las modalidades de la presente descripción a estas descripciones. Por el contrario, se pretende cubrir todas las alternativas, modificaciones y equivalencias incluidas dentro del espíritu y alcance de las modalidades de la presente descripción.

Ejemplo 1 - Material y propiedades de CuSiNG Los datos experimentales basados en laboratorio confirmaron lo siguiente: (i) propiedades antibacterianas bastante mejoradas del material de CuSiNG en comparación con los controles, Kocide® 3000 (un producto de DuPont; material de hidróxido de Cu) y sulfato de Cu, (ii) propiedad de adherencia excepcionalmente fuerte a la superficie de las hojas de cítricos en comparación con los controles y (iii) cobertura superficial mejorada, uniforme en su totalidad, con la aplicación por rocío. Con base en los datos de caracterización de los materiales (microscopía electrónica de transmisión de alta resolución y patrones de difracción electrónica de áreas seleccionadas) , se confirmó que el Cu está presente en la matriz de nanogel de silice (SiNG) en dos formas diferentes y en dos estados diferentes de oxidación, óxido de Cu cristalino (estado Cu + 1) y complejo amorfo de Cu (estado Cu + 2) . De esta forma el CuSiNG es, un nanomaterial único, diseñado por ingeniería habilitado para nanotecnologia . El análisis de difusión en disco confirmó que el material de CuSiNG tiene la capacidad de difundirse fuera de la ubicación de aplicación. Esta propiedad de difusión tendrá un fuerte impacto para proteger rápidamente la expansión en las superficies de frutos y hojas jóvenes.

Ejemplo 2 - CuSiNG cargado con DMDS en solución En la presente descripción, se prepararon materiales a base de nanogel de silice co-cargado con DMDS y Cu (DMDS-CuSiNG) y formulaciones relacionadas. Se utilizó investigación multidisciplinaria para desarrollar y estudiar materiales cargados con DMDS, conducir varios bioanálisis basados en laboratorio para probar el estudio en campo de la eficacia y desempeño para evaluar la eficacia para controlar las enfermedades de HLB y cancro de cítricos.

La carga de DMDS en CuSiNG se ha estudiado en estado de solución (como formulación líquida de CuSiNG sintetizado) y se caracteriza mediante la espectrometría de masas por cromatografía de gases (GC-MS) . En estado de solución, la carga de DMDS en el material de CuSiNG se llevó a cabo al agregar directamente DMDS en la mezcla de reacción acuosa que contiene el material de CuSiNG. Se continuó la agitación para asegurar el mezclado uniforme de DMDS con el material de CuSiNG. La composición del medio de reacción facilitó en gran medida la carga directa de DMDS en el material de CuSiNG. Después de 24 horas, el material de DMDS-CuSiNG se sometió a centrifugación y se secó por aire durante más de siete días. Se desprendió un fuerte olor a azufre.

La figura la, son espectros GC-MS de DMDS utilizados como control bajo condiciones en donde el nanogel de sílice (SiNG) no contiene cobre. La figura Ib, son espectro de GC-MS del material de DMDS-CuSiNG . Incluso después de siete días se percibe un olor a DMDS proveniente del polvo de DMDS-CuSiNG. Para la preparación de las muestras de GC-MS, se agregó cloroformo de grado espectroscópico al polvo y DMDS. En la figura la y la figura Ib, respectivamente, se muestran los datos GC-MS de DMDS (control) y el extracto con cloroformo de DMDS-CuSiNG. En la figura 2, se muestra el pico molecular característico para DMDS a 93 (m/z) junto con otros picos para su estructura fragmentada, donde los espectros de GC-MS de los productos del material de DMDS-SiNG se encontraron en ambos casos, confirmando la presencia de DMDS en la muestra de DMDS-CuSiNG.

También se llevó a cabo un experimento similar con SiNG (en lugar de CuSiNG) . Después de 3 días, no se tuvo la capacidad de detectar un olor de DMDS característico proveniente del material de DMDS-SiNG y el estudio de GC-MS no mostró picos característicos de DMDS evidentes como se muestra en la figura 2. Estos resultados sugieren que los iones de Cu desempeñan una función decisiva con la carga y retención de DMDS.

Ejemplo 3 - Carga de DMDS en CuSiNG en estado seco La carga de DMDS en estado seco utilizando polvo de CuSiNG liofilizado se llevó a cabo al agregar DMDS (100 µ? puro) directamente a una muestra de CuSiNG (150 mg de polvo deshidratado al vacío) en un vial de vidrio de 20 mi. Para fines de comparación rápida, se tomaron 100 µ? de DMDS puro en otro vial de vidrio de 20 mi (control) . Ambos viales se mantuvieron lado por lado en el interior de una campana de humos de laboratorio para permitir la evaporación del DMDS a la misma velocidad. Después de 3 días, se obtuvo la capacidad de percibir un fuerte olor a DMDS proveniente únicamente de la muestra de CuSiNG tratada con DMDS.

Posteriormente, se agregó cloroformo a ambos viales y los resultados se muestran en las figuras 3a y 3b. Los espectros de GC-MS del DMDS agregado a polvo liofilizado de CuSiNG deshidratado se muestran en la figura 3a. En la figura 3b, se tomo un extracto control de DMDS y se realizó GC-MS. Como se esperaba, se obtuvieron picos de DMDS característicos provenientes de la muestras DMDS-CuSiNG (figura 3a) y ninguno de estos picos provenientes del control (figura 3b) . De esta forma, los experimentos preliminares anteriores confirmaron que el material de CuSiNG tiene la capacidad de cargar, conservar y liberar lentamente el DMDS. Un método de síntesis para la preparación de una matriz de sílice con partículas metálicas incrustadas se reporta en la patente de los Estados Unidos No. 6,548,264 de Tan et al., la patente de los Estados Unidos No. 6,924,116 de Tan et al., y la patente de los Estados Unidos No. 7,332,351 de Tan et al., que se incorporan en la presente como referencia. La síntesis de CuSiNG se describe en la Solicitud de Patente Internacional No. PCT/US2009/006496 presentada el 10 de diciembre 2009 y se incorpora en la presente como referencia.

Ejemplo 4 - Caracterización del material de DMDS-CuSiNG Para caracterizar el material de DMDS-CuSiNG de la presente descripción se utilizaron las siguientes técnicas para caracterización de materiales. En primer lugar, un estudio mediante GC-MS confirmará cualitativamente la carga de D DS en los materiales de CuSiNG y SiNG. En segundo lugar, un estudio de sensibilización a base de micro-equilibrios de cristal de cuarzo (QCM) confirmará la carga y liberación de DMDS en tiempo real. Al considerar la aplicación práctica del material de DMDS-CuSiNG en el campo, es conveniente realizar un estudio cuantitativo para monitorear los procesos de caga/liberación de DMDS en tiempo real. Por lo tanto, la tecnología de sensibilización a base de QCM se adaptará a las mediciones cuantitativas de la liberación/carga de DMDS y determinará la cinética. La sensibilidad de la técnica de QCM se reporta a nivel de partes por billón por J.W. Gardner et al, "A brief-history of electronic noses." Sensors and Actuators B-Chemical 1994, 18, (1-3), 211-220. La caracterización de DMDS-CuSiNG aclara la naturaleza de interacción del DMDS con el material de CuSiNG. El objetivo es investigar el entorno físico-químico alrededor del DMDS y la función del Cu en la adsorción de DMDS.

En resumen, la configuración experimental incluye utilizar una muestra de material de CuSiNG que esté recubierto por rocío sobre un sensor de QCM seguido por exposición a DMDS en una cámara cerrada. Se espera que con el tiempo, la frecuencia resonante del QCM seguirá disminuyendo más y más según se cargue el DMDS en el material de CuSiNG. Una vez que se alcanza el equilibrio, no tomará lugar ninguna caída de frecuencia adicional. El sensor se retiró de la cámara y se observó el monitoreo del proceso de liberación de DMDS con el tiempo. Se espera observar un aumento en la frecuencia a medida que se libera más y más DMDS. Se realizarán experimentos similares para el material de SiNG como un control.

Ejemplo 5 - Función de los iones de Cu II en la carga de DMDS La carga de DMDS en una matriz de SiNG se dirige mediante la unión de hidrógeno entre el grupo de silanol que contienen superficie/poros de sílice (-Si-OH) (donador de protones) y el átomo de azufre del DMDS (aceptor de protones), de acuerdo con R. W. Glass, et al, in "Surface studies of adsorption of sulfur-containing gases at 423 degree K on porous adsorbents. 1. Adsorption of hydrogen sulfide, methanethiol, ethanethiol, and dimethyl sulfide on silica gels." Journal of Physical Chemistry 1973, 77, (21), 2571-2576.

A diferencia de SiNG, se espera que el entorno físico-químico de DMDS en CuSiNG sea algo diferente debido a la presencia de iones de Cu (II) . Resultados preliminares sugieren que el olor característico de DMDS no cambia durante el tiempo lo cual indica que el DMDS no es reactivo a los iones de Cu (II) . Sin embargo, el átomo de azufre rico en electrones de DMDS tiene la capacidad de interactuar débilmente con el ión de Cu (II) con deficiencia electrónica. Esto podría facilitar adicionalmente la adsorción del DMDS en CuSiNG. Se realizaron estudios a fondo de FT-IR para comprender la naturaleza de las interacciones intermoleculares que existen entre el DMDS y SiNG. Además, se utilizarán análisis termogravimétricos (TGA) , estudios de calorimetría y sensibilización de QCM para obtener las características de carga/liberación de DMDS (isotermas) contra los materiales de CuSiNG y SiNG para determinar la función de los iones de Cu II en la carga de DMDS. Un análisis de datos isotérmicos comparativos junto con análisis de FT-IR revelarán el efecto del Cu en el proceso de carga/liberación de DMDS.

Ejemplo 6 - Cargas de DMDS en CuSiNG a través de una manipulación a nanoescala La manipulación del entorno molecular alrededor del DMDS a nivel de nanoescala se llevó a cabo para mejorar la eficiencia de carga del DMDS carga en los materiales de CuSiNG y SiNG .

En primer lugar, se sintetizaron materiales de nanogel de sílice híbrida (HSiNG) y HSiNG cargado con Cu (CuHSiNG) . Se utilizó una combinación de dos precursores de sílice económicos durante la síntesis de HSiNG que consiste de un éster a base de silano y un silano a base de alquilo (por ejemplo, metilo o propilo) . La razón de introducir polímeros de alquilo de cadena pequeña en la matriz de sílice es que mejorará la interacción con el DMDS vía una interacción hidrofóbica-hidrofóbica intermolecular.

Se realizaron una serie de experimentos al variar la proporción de estos dos precursores de sílice para optimizar la carga tanto de Cu como de DMDS en el material de HSiNG. Los materiales tanto de DMDS-HSiNG como de DMDS-HCuSiNG se caracterizaron sistemáticamente. La eficiencia de carga de DMDS a los materiales de HSiNG y HCuSiNG se evaluará y los resultados se compararán con el material de DMDS-CuSiNG. Para bioanálisis y pruebas de campo, se seleccionará únicamente un material de DMDS-CuSiNG que tenga la carga máxima de Cu y DMDS, los dos componentes activos responsables de prevenir las enfermedades de cancro y HLB, respecti amente .

Caracterización: la eficiencia de carga de Cu se determinará cuantitativamente mediante espectroscopia de absorción atómica (AAS) , mientras que la cinética de carga carga/liberación de DMDS se determinará mediante el estudio de QC . Además, para la caracterización sistemática de los materiales de HSiNG y CuHSiNG se utilizarán diversas técnicas para caracterización de materiales tales como; TEM/HRTEM (tamaño y morfología) , SAED (cristalinidad) , XPS (identificación de los estados de oxidación de Cu), XRD (cristalinidad volumétrica) , SE -EDAX (análisis elemental para estimar la proporción de Cu a Si) , BET (mediciones de área superficial/porosidad) y FTIR (estudio de la interacción del DMDS, así como el Cu con la matriz de sílice) . Se espera una mejora adicional de la carga de DMDS en HSiNG y HCuSiNG debido a las interacciones intermoleculares hidrofóbicas-hidrofóbicas adicionales entre los grupos metilo de DMDS y los grupos alquilo del precursor de silano.

Ejemplo 7 - Eficacia de comparación de DMDS-CuSiNG y DMDS- HCuSiNG Los bioanálisis de laboratorio para la evaluación de eficacia de los materiales cargados de DMDS incluyen, análisis de difusión en discos contra X.alfalfae y bioanálisis Olfatometer contra los ACP y el análisis de difusión en disco. Para probar la actividad antibacteriana de los materiales de DMDS-CuSiNG y DMDS-HCuSiNG, se utilizó un método de análisis conocido" para difusión en disco.

En resumen, una dilución adecuada de crecimiento durante la noche de cultivo de X.alfalfae (200 µ? de aproximadamente 106 ufc/ml con base en la dilución del estándar Farland 0.5 Me) se dispersarán sobre placas con agar nutritivo (90 mm) hasta alcanzar un césped confluente de crecimiento. Se realizará un análisis comparativo de la inhibición de crecimiento mediante diferentes concentraciones de los materiales de prueba (DMDS-CuSiNG y DMDS-HcuSiNG) utilizando DMDS-SiNG y DMDS-HSiNG como controles negativos, y sulfato de Cu y Kocide® 3000 como controles positivos hasta encontrar la diferencia en las variaciones de concentración inhibidoras mínimas bajo las condiciones de prueba. Se aplicará por disco el mismo volumen que contiene diferentes concentraciones de cada formulación para evitar cualquier variación del perímetro de difusión desigual de la placa de agar. El nivel de la capacidad anti-bacteriana se determinará al medir la zona de medición después de 24 horas de incubación a 30°C. La concentración inhibidora mínima (MIC) de todos los compuestos mencionados anteriormente, incluyendo DMDS-CuSiNG y DMDS-HCuSiNG, también se determinará al rociar una dilución adecuada de cultivo de X.alfalfae sobre placas con agar nutritivo que contuvieron diluciones en serie log2 (dobles) de los compuestos de prueba para co-relacionar los resultados de la zona de inhibición en la prueba de difusión en disco y para refinar la concentración de DMDS-CuSiNG y DMDS-HCuSiNG necesario para el exterminio efectivo de los patógenos .

Todas las placas de prueba se incubaran durante periodos prolongados más allá de 24 horas para detectar cualquier crecimiento retardado del organismo de prueba mediante la formación de colonias aisladas en la zona de inhibición o en las placas de agar en serie de dilución al nivel MIC. Esto tentativamente indicará la diferencia de estabilidad entre el DMDS-CuSiNG (o DMDS-HCuSiNG) y Kocide® 3000 o sulfato de Cu bajo las condiciones de prueba, lo cual será una evaluación indirecta de la diferencia en la cinética de liberación de Cu del DMDS-CuSiNG (o DMDS-HCuSiNG) y Kocide® 3000. También se generarán gráficas de respuesta a la dosis donde quiera que sea adecuado. En resumen, la dosificación del compuesto de Cu se variará y se determinará la respuesta relativa o porcentajes del control de la enfermedad a esas dosificaciones.

Análisis estadístico: Se probará la significancia de la actividad antibacteriana mediante diferentes análisis estadísticos, tales como, ANNOVA analizado en Design and Analysis of Experiments por Hinkelmann, K. ; Kempfhorne, O., Wiley: 2008; Vol. I y II (Segunda edición). El diámetro de la zona de inhibición con todos los materiales antibacterianos respectivos a diferentes concentraciones y tiempos de incubación se medirá para ser utilizado en los análisis estadísticos, para evaluar la conveniencia de CuSiNG y H-CuSiNG como un mejor material anti-bacteriana con respecto a los controles.

Los beneficios de aplicar nanotecnología en la investigación de cítricos son enormemente altos. La matriz de nanogel de sílice proporciona un entorno único para coalbergar el Cu y DMDS, elaborar el nanomaterial de DMDS-CuSiNG multifuncional para combatir las enfermedades tanto del cancro como del enverdecimiento de los cítricos. Estudios recientes sugieren que el nanogel sílice es capaz de dispersarse lentamente desde el punto de aplicación en un entorno húmedo. El impacto podría ser tremendamente alto ya que este CuSiNG formará un recubrimiento similar a película uniforme sobre la superficie a través del tiempo. Se identificaron dos ventajas principales de la película de nanogel de sílice, (i) la capacidad para proteger rápidamente las superficies de frutos y hojas jóvenes en crecimiento y (ii) la capacidad de servir como una barrera protectora contra los ACP que se alimentan de floema.

La tecnología de DMDS-CuSiNG ofrecerá los siguientes beneficios: (a) una formulación dos en uno para combatir tanto el cancro como el enverdecimiento de los cítricos, (b) biodisponibilidad y longevidad superior del Cu, (c) liberación sostenida de DMDS para protección contra la invasión de ACP (mecanismo primario de defensa) , (d) recubrimiento robusto de DMDS-CuSiNG sobre la superficie de las hojas (mecanismo secundario de defensa contra el ACP) , (e) técnica de síntesis volumétrica en una sola maceta simple, (f) ingredientes económicos (costo de la materia prima ~$3.00 por acre) y (g) no se requieren de múltiples aplicaciones .

Debido a la ingeniería a nivel de nanoescala, el CuSiNG de la presente descripción tiene las siguientes ventajas con respecto a los compuestos existentes a base de Cu: cobertura uniforme de la superficie de la planta debido al tamaño de partícula ultra pequeño, una propiedad de mejor adherencia debido a la nanoestructura similar a gel, in perfil de liberación sostenida (a largo plazo) de Cu, mejor control sobre la velocidad de liberación del Cu (proporción ajustable de CU "soluble" a "insoluble") , mayor actividad antibacteriana/anti-hongos con menos cantidad de contenido de Cu, efecto fitotóxico reducido debido a una proporción ajustable de Cu "soluble" a "Insoluble" y un ambiente seguro debido a un menor contenido de Cu, formación de subproductos no per udiciales, síntesis a base de agua, uso de CuSiNG en exceso como nutriente para plantas y posibilidad mínima de tener una concentración de Cu local elevada que podría provocar toxicidad ambiental.

El protocolo de síntesis tiene las siguientes ventajas: (i) simplicidad, (ii) de base acuosa, (ii) escalable para aplicaciones en campo, (iii) método de síntesis en una sola maceta que no requiere pasos de purificación y (v) material de CuSiNG concentrado que se podría diluir fácilmente para aplicación en el campo. Alguien que no sea técnico puede realizar esta tarea al agregar una cantidad adecuada de agua, reduciendo así los costos de transportación. El método también utiliza productos químicos naturales, económicos y que se producen fácilmente de una forma de costo redituable.

Se debe observar que las proporciones, concentraciones, cantidades y otros datos numéricos se pueden expresar en la presente en un formato de variación. Se debe entender que este formato de variación se utiliza por conveniencia y brevedad, y de esta forma, se deben interpretar de una forma flexible para que incluyan no sólo los valores numéricos mencionados explícitamente como los límites de la variación, sino que también incluyen todos los valores numéricos individuos o sub-variaciones abarcados dentro de la variación como si cada valor numérico y sub-variación se mencionaron explícitamente. Para ilustración, una variación de concentración de "aproximadamente 0.1% hasta aproximadamente 5%" se debe interpretar que incluyen no sólo la concentración mencionada explícitamente de aproximadamente 0.1% en peso hasta aproximadamente 5% en peso, sino que también incluye las concentraciones individuales (por ejemplo, 1%, 2 %, 3%, y% 4) y las sub-variaciones (por ejemplo, 0.5%, 1.1%, 2.2%, 3.3%, y 4.4%) dent.ro de la variación indicada. En una modalidad, el término "aproximadamente" puede incluir redondeos tradicionales de acuerdo con las cifras significativas del valor numérico. Además, la frase "aproximadamente ?' hasta 'y' " incluye "aproximadamente x' hasta aproximadamente 'y' " Se debe enfatizar que las modalidades descritas anteriormente de la presente descripción son simplemente posibles ejemplos de implementaciones, y se establecen únicamente para una comprensión clara de los principios de la descripción. Se pueden realizar muchas variaciones y modificaciones a las modalidades descritas anteriormente de la descripción sin apartarse sustancialmente del espíritu y principios de la descripción. Todas estas modificaciones y variaciones se pretende que estén incluidas en la presente dentro del alcance de esta descripción.

Claims (24)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes REIVINDICACIONES :

1. Una composición, caracterizada porque comprende : una nanoparticula a base de sílice multifuncional que incluye un primer componente y un segundo componente, en donde el primer componente funciona como un antibacteriano, un anti-hongos, o una combinación de los mismos, en donde el segundo componente funciona como un repelente para insectos .

2. La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el primer componente se selecciona de un componente de cobre, un componente de zinc, un componente de titanio, un componente de cerio, un componente de magnesio, un componente de zirconio, una polietilenimina (PEI), un fulereno, un nanotubo de carbono y una combinación de los mismos, y el segundo componente es un compuesto de azufre.

3. La composición de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque el componente de azufre se selecciona de: un sulfuro de alquilo, un disulfuro de alquilo, un trisulfuro alquilo, un tetrasulfuro de alquilo y una combinación de los mismos.

4. La composición de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque el componente de azufre se selecciona de: disulfuro de dimetilo (DMDS), disulfuro de dimetilo (DMDS) , sulfuro de dimetilo, disulfuro de dietilo, trisulfuro de dietilo, tetrasulfuro de dietilo y una combinación de los mismos.

5. La composición de conformidad . con la reivindicación 4, caracterizada porque el primer componente es un componente de cobre.

6. La composición de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque el componente de cobre se selecciona de un ión cobre, cobre metálico, óxido de cobre, oxicloruro de cobre, sulfato de cobre, hidróxido de cobre y una combinación de los mismos.

7. La composición de conformidad con la reivindicación 6, caracterizada porque el componente de azufre se selecciona de: un sulfuro de alquilo, un disulfuro de alquilo, un trisulfuro de alquilo, un tetrasulfuro de alquilo, y una combinación de los mismos.

8. La composición de conformidad con la reivindicación 6, caracterizada porque el componente de azufre se selecciona de entre: disulfuro de dimetilo (DMDS), disulfuro de dimetilo (DMDS), sulfuro de dimetilo, disulfuro de dietilo, trisulfuro de dietilo, tetrasulfuro de dietilo, y una combinación de los mismos.

9. La composición de conformidad con la reivindicación 6, caracterizada porque el componente de azufre es disulfuro de dimetilo (DMDS) .

10. La composición de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque el DMDS se une a la nanoparticula a base de sílice multifuncional vía iones de cobre .

11. Un gel caracterizado porque comprende: una pluralidad de nanoparticulas a base de silice multi uncional de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, dispuestas en un material amorfo de sílice, en donde el material amorfo de sílice incluye uno o ambos del primer componente y el segundo componente.

12. El gel de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado además porque comprende un segundo compuesto de silano.

13. El gel de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el segundo compuesto de silano se selecciona del grupo que consiste de: metilfosfonato de 3- (trihidroxisilil) propilo, alquilsilano, tetra-etoxisilano, tetra-metoxisilano, silicato de sodio, un precursor de silano que puede producir ácido silícico o intermediarios similares a ácido silícico, y una combinación de los mismos.

14. Un método para sintetizar un gel en nanopartículas a base de sílice multifuncional, caracterizado porque comprende: agregar una porción de una nanopartícula de sílice cargada a un medio de reacción acuoso para formar la mezcla I; agregar una porción de un segundo componente directamente al medio de reacción acuoso que contiene la mezcla I para formar la mezcla II; y mezcla la mezcla II para formar un gel en nanopartículas de sílices multifuncional que- incluye nanopartículas de sílice multifuncional de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.

15. Un método para sintetizar un . gel en nanopartículas a base de sílice multifuncional, caracterizado porque comprende: agregar una porción de una nanopartícula de sílice cargada en polvo a un recipiente de reacción; agregar una porción de un segundo componente directamente al polvo para formar la mezcla A, y combinar la mezcla A para formar un gel en nanopartículas de sílice multifuncional que incluye las nanopartículas de sílice multifuncional de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10. ' ·

16. Un método para tratar, prevenir, o tanto tratar como prevenir una enfermedad en una especie vegetal, caracterizado porque comprende: administrar una composición que incluye las nanopartículas a base de sílice multifuncional de conformidad con las reivindicaciones 1 a 10, el gel en nanopartículas a base de sílice multifuncional de conformidad con las reivindicaciones 10 a 13, o una mezcla de las mismas a la planta .

17. El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque la planta tratada es un miembro de la especie de cítricos.

18. El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque la enfermedad tratada se selecciona del grupo que consiste en cancro de cítricos, enverdecimiento de los cítricos, y una combinación de los mismos.

19. El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el primer componente, el segundo componente, o tanto el primer componente como el segundo componente se liberan de una forma sostenida para el tratamiento de la planta durante un periodo de tiempo desde el día en que la composición se administra hasta aproximadamente ocho meses.

20. Un método para tratar simultáneamente plantas de cítricos para el cancro de cítricos y prevenir la invasión de un vector de Psílido Asiático de los Cítricos (ACP) que porta el patógeno y disemina la enfermedad del enverdecimiento de cítricos en plantas de cítricos, caracterizado porque comprende los pasos de: administrar una composición que incluye nanopartículas a base de sílice multifuncional de conformidad con las reivindicaciones 1 a 10, el gel en nanopartículas a base de sílice multifuncional de conformidad con las reivindicaciones 10 a 13, o una mezcla de las mismas, a la planta de cítricos, en donde la administración inclüye cubrir sustancialmente las hojas y las ramas de la planta de cítricos .

21. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado además porque comprende: permitir la lixiviación de los iones de Cu y el disulfuro de dimetilo (DMDS) de una forma de liberación lenta, no fitotóxica con la exposición a las condiciones atmosféricas seleccionadas de al menos una de lluvia, viento, nieve y luz solar, en donde una pluralidad de iones de cobre y disulfuro de dimetilo se difunden desde una ubicación de aplicación en una superficie de tejido vegetal y cubrir la superficie de tejido expuesta de frutos y hojas de crecimiento rápido, reduciendo al mínimo con esto la frecuencia de aplicación por época de crecimiento) aumentar la cobertura de la superficie del vegetal y la longevidad de la cobertura de las plantas de cítricos que requieran tratamiento para la enfermedad de cancro de cítricos y enverdecimiento de los cítricos.

22. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque la formulación a base ide. sílice incluye además un segundo compuesto de silano para alcanzar una cobertura uniforme de la superficie de la planta para modular la velocidad de liberación de iones de cobrp, mejorar la resistencia a la lluvia y aumentar la longevidad de la cobertura en la superficie de la planta.

23. El método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque el compuesto del precursor de silano se selecciona del grupo que consiste de: metilfosfonato de 3- (trihidroxisilil) propilo, alquilsilano, tetra-etoxisilano, tetra-metoxisilano, silicato de sodio, un precursor de silano que puede producir ácido silícico o intermediarios similares a ácido silícico, y combinaciones de los mismos.

24. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque la administración incluye rociar.