La plaga de Sitophilus zeamais (Motschulsky) (Coleoptera: Curculionidae), es considerado la plaga primaria del grano de maíz, causante de pérdidas por daños directos e indirectos que ascienden alrededor del 90% de la producción en infestaciones severas (^{Achimon et al., 2022}). Si bien el método químico representa la principal vía de control, se han presentado situaciones como resistencia, daño a insectos no objetivo y contaminación del ambiente (^{Andrade-Bustamante et al., 2023}).

Investigaciones recientes destacan las bondades de nano y micropartículas y sus combinaciones con extractos sobre el género Sitophilus; por ejemplo, silicio al proporcionar elevada mortalidad y reducción de valores de CL₅₀ (^{Seham y Sleem, 2020}), cobre y zinc con mortalidades de hasta 90 y 70%, respectivamente (^{Badawy et al., 2021}) y grafeno con mortalidades de 100% (^{Moisidis et al., 2022})

Derivado de esto, surge la necesidad de explorar nuevas tecnologías que permitan lograr un control más eficiente; en este sentido encontramos el uso partículas a nano y micro escala enfocadas a las aplicaciones agrícolas (^{Sousa et al., 2023}), generando la oportunidad de desarrollo para emplear extractos de origen vegetal y sus mezclas con nano y micropartículas de distintos elementos y materiales proporcionando una potencial alternativa al método químico para lograr el control de insectos plaga de granos almacenados (^{Jasrotia et al., 2022}).

El objetivo de esta investigación fue evaluar el efecto insecticida de dos extractos vegetales comerciales y su combinación con nano y micropartículas de silicio, cobre, zinc y grafito sobre insectos adultos de S. zeamais, plaga de granos de maíz almacenados, bajo la hipótesis de que las combinaciones con nanos materiales presentarán efecto insecticida con valores de CL₅₀ menores que sus contrapartes microparticulados y los extractos solos.

La presente investigación se realizó en el Laboratorito de Toxicología de Insectos del Departamento de Parasitología Agrícola de la Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro (UAAAN), localizado en Buena Vista, Saltillo, Coahuila, México. Los insectos adultos de S. zeamais fueron obtenidos de colonias preexistentes del laboratorio de toxicología de la UAAAN, libres de aplicaciones de productos químicos, mantenidos en granos de maíz con fotoperiodo 12:12 (L:O) y humedad relativa (HR) de 35%.

Los extractos empleados Higuer^®, hecho a base higuerilla (Ricinus communis L.) y Etos^®, elaborado a base de pimienta (Piper nigrum L.), así como las nano y micropartículas de silicio, cobre, zinc y grafito, con esferas de 40-80 nanómetros y partículas de 100 micras, fueron proporcionadas por la empresa Culta, SA de CV, localizada en Ciudad Mante, Tamaulipas, México.

Se empleó un diseño experimental completamente al azar, con seis concentraciones más testigo para cada extracto solo y su combinación con cada tipo de material. Con tres repeticiones por concentración y 30 insectos por unidad experimental. Los nano y micro formulados fueron preparados a la concentración de 3% en vasos de precipitados de 100 ml empleando probetas, micropipetas y agua destilada.

El bioensayo fue por la técnica de película residual (^{FAO, 1974}), en la cual se impregnó cada caja Petri con 1 ml de cada concentración, tanto de extracto solo como nano y micro formulado, con toma de datos las 24, 48 y 72 h considerando como criterio de muerte aquellos insectos que no respondieron al estímulo de calor al colocarlos sobre una plancha. Los datos de mortalidad fueron corregidos mediante la fórmula de ^{Abbott (1925}), considerando un valor de mortalidad no mayor al 15% del testigo por cada tratamiento, en aquellos tratamientos donde no hubo mortalidad del testigo se tomaron los datos directos y se estimó la concentración letal media (CL₅₀) por medio de un análisis probit (^{Finney, 1971}), empleando el programa estadístico ^{SAS System for Windows, versión 9.0}

Los valores de CL₅₀ estimados para Higuer^®, solo y sus combinaciones se muestran en el Cuadro 1. La combinación con nano silicio presenta el valor más bajo de CL₅₀ con 57.2 ppm, seguido de grafito, cobre y por último zinc. Mientras que la combinación del extracto Higuer^® con los micromateriales conlleva un aumento de la CL₅₀ respecto del extracto solo (81.8 ppm). Se ha reportado el uso del extracto de R. communis como método efectivo para control de S. zeamais, tal como ^{Wale y Assegie (2015}) quienes estimaron un valor de CL₅₀ de 2 040 ppm.

Por su parte ^{El-naby et al. (2020}) evaluaron nanoemulsiones de R. communis y el extracto solo, contra Sitophilus oryzae estimando la CL₅₀ de la nanoemulsión en 1 300 vs 2 500 ppm del extracto solo, resultados que difieren con el obtenido en este trabajo (Higuer^® 81.8 e Higuer^® + nano silicio 57.2 ppm) siendo este muy inferior a los reportado por estos autores.

Si bien se observó que los límites fiduciales se traslapan y estadísticamente son iguales, se busca entre los extractos solos y sus combinaciones con los materiales nano y microparticulados aquel tratamiento que presente un valor menor de CL_50.

Los valores de CL₅₀ estimados para el extracto Etos^® solo y sus combinaciones se muestran en el Cuadro 2. En la combinación del extracto con nanopartículas los valores de CL₅₀ disminuyen, comparados con el extracto solo, destacando silicio con 67.77 ppm, seguido de cobre, grafito y zinc. El extracto de P. nigrum es buena herramienta para el control del género Sitophilus acorde con mortalidades reportadas por ^{Abdel-Mogib et al. (2017}), del 100% sobre adultos de S. oryzae; sin embargo, el valor de CL₅₀ estimado corresponde a 2 400 ppm.

Asimismo, ^{Choden et al. (2021)} evaluaron extracto de P. nigrum sobre adultos de S. zeamais y obtuvieron una CL₅₀ de 500 ppm, superior al de esta investigación (102.2 ppm) En cuanto a nanoformulaciones con P. nigrum, ^{Rajkumar et al. (2020}) evaluaron nanopartículas de quitosano cargadas con el aceite esencial contra S. oryzae y reportaron una CL₅₀ de 25.03 vs 48.97 ppm del extracto solo, aunque se redujo el valor de CL₅₀, difiere al presente trabajo (Etos^® 102.2 vs Etos^® + nano silicio 67.7 ppm).

Para las nanopartículas de cobre se obtuvieron los valores de CL₅₀ en ppm de 71.8 y 79.2 ppm, Higuer^® y Etos^® respectivamente, mientras que lo reportado por ^{Dikbaş et al. (2021}) al evaluar nanopartículas de cobre sobre S. zeamais, lograron mortalidades de 100% con CL₅₀ de 6 ppm, esto gracias a la adición de quitanasa de origen bacteriana a la nanoformulación. Por otro lado, ^{Wazid et al. (2020}) reportaron que las nanopartículas de silicio fueron más efectivas sobre S. oryzae seguidas de las de cobre y por último zinc. En cuanto a nanografeno ^{Moisidis et al. (2022}) evaluaron dos tipos de nanografeno y reportaron que lograron 100% de mortalidad contra S. oryzae a 500 ppm.

En el caso de los micro materiales los valores más bajos se encontraron con las micropartículas de silicio y solamente con este existe una ligera disminución del valor de CL₅₀ respecto de los extractos solos. ^{Ciniviz y Mutlu (2020}) evaluaron silicio microparticulado (8- 12 µ) sobre S. zeamais, logrando mortalidades del 91 al 100% con 1 500 a 2 000 ppm. Por su parte ^{Das et al. (2019}) evaluaron nano y micropartículas de aluminio, titanio y zinc sobre S. oryzae y lograron mortalidades del 100% con nanopartículas de aluminio, seguidas por titanio y por último zinc, concluye que los nanomateriales fueron mejor que los microparticulados, coincidiendo con este estudio.

El hecho de que las nanopartículas combinadas con los extractos poseen valores menores de CL₅₀ comparado con micropartículas, es atribuido a que exhiben propiedades como acarreadoras de compuestos activos, grandes superficies específicas y mejor capacidad de adhesión y penetración en estructuras de los insectos (^{Menossi et al., 2021}).