Published March 22, 2024 | Version v1
Publication Open

Synthesis of eco-friendly layered double hydroxide and nanoemulsion for jasmine and peppermint oils and their larvicidal activities against Culex pipiens Linnaeus

Creators

  • 1. Future University in Egypt
  • 2. Benha University
  • 3. Al Azhar University
  • 4. Beni-Suef University
  • 5. Agricultural Research Center
  • 6. Zagazig University
  • 7. Egyptian Petroleum Research Institute

Description

Mosquito-borne diseases represent a growing health challenge over time. Numerous potential phytochemicals are target-specific, biodegradable, and eco-friendly. The larvicidal activity of essential oils, a jasmine blend consisting of Jasmine oil and Azores jasmine (AJ) (Jasminum sambac and Jasminum azoricum) and peppermint (PP) Mentha arvensis and their nanoformulations against 2nd and 4th instar larvae of Culex pipiens, was evaluated after subjecting to different concentrations (62.5, 125, 250, 500, 1000, and 2000 ppm). Two forms of phase-different nanodelivery systems of layered double hydroxide LDH and oil/water nanoemulsions were formulated. The synthesized nanoemulsions showed particle sizes of 199 and 333 nm for AJ-NE and PP-NE, with a polydispersity index of 0.249 and 0.198, respectively. Chemical and physiochemical analysis of TEM, SEM, XRD, zeta potential, drug loading capacity, and drug release measurements were done to confirm the synthesis and loading efficiencies of essential oils' active ingredients. At high concentrations of AJ and PP nanoemulsions (2000 ppm), O/W nanoemulsions showed higher larval mortality than both LDH conjugates and crude oils. The mortality rate reached 100% for 2nd and 4th instar larvae. The relative toxicities revealed that PP nanoemulsion (MA-NE) was the most effective larvicide, followed by AJ nanoemulsion (AJ-NE). There was a significant increase in defensive enzymes, phenoloxidase, and α and β-esterase enzymes in the treated groups. After treatment of L4 with AJ, AJ-NE, PP, and PP-NE, the levels of phenoloxidase were 545.67, 731.00, 700.00, and 799.67 u/mg, respectively, compared with control 669.67 u/mg. The activity levels of α-esterase were 9.71, 10.32, 8.91, and 10.55 mg α-naphthol/min/mg protein, respectively. It could be concluded that the AJ-NE and PP-NE nanoformulations have promising larvicidal activity and could act as safe and effective alternatives to chemical insecticides.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تمثل الأمراض التي ينقلها البعوض تحديًا صحيًا متزايدًا بمرور الوقت. العديد من المواد الكيميائية النباتية المحتملة محددة الهدف وقابلة للتحلل البيولوجي وصديقة للبيئة. تم تقييم نشاط مبيد اليرقات للزيوت العطرية، وهو مزيج من الياسمين يتكون من زيت الياسمين وياسمين الأزور (AJ) (Jasminum sambac و Jasminum azoricum) والنعناع (PP) Mentha arvensis وتركيباتها النانوية ضد يرقات المرحلة الثانية والرابعة من Culex pipiens، بعد تعريضها لتركيزات مختلفة (62.5، 125، 250، 500، 1000، و2000 جزء في المليون). تمت صياغة شكلين من أنظمة التوصيل النانوي المختلفة الطور للهيدروكسيد المزدوج الطبقات LDH ومستحلبات النفط/الماء النانوية. أظهرت المستحلبات النانوية المركبة أحجام جسيمات تبلغ 199 و 333 نانومتر لـ AJ - NE و PP - NE، مع مؤشر تشتت متعدد يبلغ 0.249 و 0.198 على التوالي. تم إجراء التحليل الكيميائي والفيزيائي لإمكانات TEM و SEM و XRD و ZETA وقدرة تحميل الدواء وقياسات إطلاق الدواء لتأكيد كفاءة التوليف والتحميل للمكونات النشطة للزيوت الأساسية. في تركيزات عالية من المستحلبات النانوية AJ و PP (2000 جزء في المليون)، أظهرت المستحلبات النانوية O/W معدل وفيات أعلى لليرقات من كل من مترافقات LDH والزيوت الخام. بلغ معدل الوفيات 100 ٪ لليرقات في المرحلتين الثانية والرابعة. كشفت السميات النسبية أن مستحلب PP النانوي (MA - NE) كان مبيد اليرقات الأكثر فعالية، يليه مستحلب AJ النانوي (AJ - NE). كانت هناك زيادة كبيرة في الإنزيمات الدفاعية والفينولوكسيداز وإنزيمات ألفا وبيتا إستراز في المجموعات المعالجة. بعد علاج L4 باستخدام AJ و AJ - NE و PP و PP - NE، كانت مستويات الفينولوكسيداز 545.67 و 731.00 و 700.00 و 799.67 وحدة/مجم، على التوالي، مقارنة بالتحكم 669.67 وحدة/مجم. كانت مستويات نشاط استراز ألفا 9.71 و 10.32 و 8.91 و 10.55 ملغ من بروتين ألفا نفثول/دقيقة/ملغ على التوالي. يمكن استنتاج أن التركيبات النانوية AJ - NE و PP - NE لها نشاط مبيد لليرقات واعد ويمكن أن تعمل كبدائل آمنة وفعالة للمبيدات الحشرية الكيميائية.

Translated Description (French)

Les maladies transmises par les moustiques représentent un défi sanitaire croissant au fil du temps. De nombreux composés phytochimiques potentiels sont spécifiques à la cible, biodégradables et respectueux de l'environnement. L'activité larvicide des huiles essentielles, un mélange de jasmin composé d'huile de jasmin et de jasmin des Açores (AJ) (Jasminum sambac et Jasminum azoricum) et de menthe poivrée (PP) Mentha arvensis et de leurs nanoformulations contre les larves de 2e et 4e stades de Culex pipiens, a été évaluée après soumission à différentes concentrations (62,5, 125, 250, 500, 1000 et 2000 ppm). Deux formes de systèmes de nano-livraison à phases différentes de LDH double hydroxyde en couches et de nanoémulsions huile/eau ont été formulées. Les nanoémulsions synthétisées ont montré des tailles de particules de 199 et 333 nm pour AJ-NE et PP-NE, avec un indice de polydispersité de 0,249 et 0,198, respectivement. Des analyses chimiques et physiochimiques du met, du MEB, de la DRX, du potentiel zêta, de la capacité de chargement du médicament et des mesures de libération du médicament ont été effectuées pour confirmer la synthèse et l'efficacité de chargement des ingrédients actifs des huiles essentielles. À des concentrations élevées de nanoémulsions AJ et PP (2000 ppm), les nanoémulsions H/E ont montré une mortalité larvaire plus élevée que les conjugués LDH et les huiles brutes. Le taux de mortalité a atteint 100 % pour les larves des 2e et 4e stades. Les toxicités relatives ont révélé que la nanoémulsion de PP (MA-NE) était le larvicide le plus efficace, suivie de la nanoémulsion d'AJ (AJ-NE). Il y avait une augmentation significative des enzymes défensives, de la phénoloxydase et des enzymes α et β-estérase dans les groupes traités. Après traitement de L4 avec AJ, AJ-NE, PP et PP-NE, les niveaux de phénoloxydase étaient de 545,67, 731,00, 700,00 et 799,67 u/mg, respectivement, par rapport au contrôle 669,67 u/mg. Les niveaux d'activité de l'α-estérase étaient de 9,71, 10,32, 8,91 et 10,55 mg d'α-naphtol/min/mg de protéine, respectivement. On pourrait conclure que les nanoformulations AJ-NE et PP-NE ont une activité larvicide prometteuse et pourraient agir comme des alternatives sûres et efficaces aux insecticides chimiques.

Translated Description (Spanish)

Las enfermedades transmitidas por mosquitos representan un problema de salud cada vez mayor con el tiempo. Numerosos fitoquímicos potenciales son específicos del objetivo, biodegradables y ecológicos. La actividad larvicida de los aceites esenciales, una mezcla de jazmín que consiste en aceite de jazmín y jazmín de Azores (AJ) (Jasminum sambac y Jasminum azoricum) y menta (PP) Mentha arvensis y sus nanoformulaciones contra larvas de Culex pipiens de 2º y 4º estadio, se evaluó después de someterlas a diferentes concentraciones (62.5, 125, 250, 500, 1000 y 2000 ppm). Se formularon dos formas de sistemas de nanodistribución de fase diferente de LDH de hidróxido doble en capas y nanoemulsiones de aceite/agua. Las nanoemulsiones sintetizadas mostraron tamaños de partícula de 199 y 333 nm para AJ-NE y PP-NE, con un índice de polidispersidad de 0,249 y 0,198, respectivamente. Se realizaron análisis químicos y fisioquímicos de TEM, SEM, XRD, potencial zeta, capacidad de carga de fármacos y mediciones de liberación de fármacos para confirmar las eficiencias de síntesis y carga de los ingredientes activos de los aceites esenciales. A altas concentraciones de nanoemulsiones de AJ y PP (2000 ppm), las nanoemulsiones de O/W mostraron una mayor mortalidad larval que los conjugados de LDH y los aceites crudos. La tasa de mortalidad alcanzó el 100% para las larvas de 2º y 4º estadio. Las toxicidades relativas revelaron que la nanoemulsión de PP (MA-NE) fue el larvicida más eficaz, seguido de la nanoemulsión de AJ (AJ-NE). Hubo un aumento significativo en las enzimas defensivas, fenoloxidasa y enzimas α y β-esterasa en los grupos tratados. Después del tratamiento de L4 con AJ, AJ-NE, PP y PP-NE, los niveles de fenoloxidasa fueron 545.67, 731.00, 700.00 y 799.67 u/mg, respectivamente, en comparación con el control 669.67 u/mg. Los niveles de actividad de la α-esterasa fueron 9,71, 10,32, 8,91 y 10,55 mg de α-naftol/min/mg de proteína, respectivamente. Se podría concluir que las nanoformulaciones AJ-NE y PP-NE tienen una actividad larvicida prometedora y podrían actuar como alternativas seguras y efectivas a los insecticidas químicos.

Files

s41598-024-56802-y.pdf.pdf

Files (3.4 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:316a57ad3171ed72930774354afb9a77
3.4 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
توليف هيدروكسيد مزدوج صديق للبيئة ومستحلب نانوي لزيوت الياسمين والنعناع وأنشطتها المبيدة لليرقات ضد Culex pipiens Linnaeus
Translated title (French)
Synthèse d'hydroxyde double en couches et de nanoémulsion respectueux de l'environnement pour les huiles de jasmin et de menthe poivrée et leurs activités larvicides contre Culex pipiens Linnaeus
Translated title (Spanish)
Síntesis de hidróxido doble en capas ecológico y nanoemulsión para aceites de jazmín y menta y sus actividades larvicidas contra Culex pipiens Linnaeus

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4393087469
DOI
10.1038/s41598-024-56802-y

Is supplement to
https://openalex.org/W4390317888 (Other)
https://openalex.org/W3166656559 (Other)
https://openalex.org/W3150982111 (Other)
https://openalex.org/W3082819951 (Other)
https://openalex.org/W2416036355 (Other)
https://openalex.org/W2135928213 (Other)
https://openalex.org/W2079889890 (Other)
https://openalex.org/W2042503751 (Other)
https://openalex.org/W1993040822 (Other)
https://openalex.org/W136463035 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Egypt

References

  • https://openalex.org/W1494735004
  • https://openalex.org/W1571813823
  • https://openalex.org/W1936353405
  • https://openalex.org/W1966414508
  • https://openalex.org/W1974392827
  • https://openalex.org/W1977311886
  • https://openalex.org/W1983236891
  • https://openalex.org/W1983769831
  • https://openalex.org/W1984841728
  • https://openalex.org/W1989750245
  • https://openalex.org/W1991406739
  • https://openalex.org/W1993720859
  • https://openalex.org/W1995676656
  • https://openalex.org/W1998871302
  • https://openalex.org/W1999955594
  • https://openalex.org/W2001389574
  • https://openalex.org/W2001663885
  • https://openalex.org/W2002497859
  • https://openalex.org/W2003177391
  • https://openalex.org/W2005399495
  • https://openalex.org/W2009415167
  • https://openalex.org/W2014654394
  • https://openalex.org/W2034885985
  • https://openalex.org/W2042149081
  • https://openalex.org/W2045784210
  • https://openalex.org/W2048933340
  • https://openalex.org/W2050157335
  • https://openalex.org/W2055328241
  • https://openalex.org/W2072827188
  • https://openalex.org/W2075769471
  • https://openalex.org/W2076314633
  • https://openalex.org/W2076418976
  • https://openalex.org/W2086008696
  • https://openalex.org/W2088589968
  • https://openalex.org/W2092336758
  • https://openalex.org/W2092904328
  • https://openalex.org/W2093359862
  • https://openalex.org/W2098086227
  • https://openalex.org/W2115258116
  • https://openalex.org/W2118672265
  • https://openalex.org/W2141885858
  • https://openalex.org/W2143355811
  • https://openalex.org/W2150471474
  • https://openalex.org/W2201869877
  • https://openalex.org/W2208206065
  • https://openalex.org/W2228796764
  • https://openalex.org/W2418077587
  • https://openalex.org/W2437326066
  • https://openalex.org/W2473663174
  • https://openalex.org/W2511004223
  • https://openalex.org/W2526659744
  • https://openalex.org/W2567392823
  • https://openalex.org/W2568602300
  • https://openalex.org/W2600272795
  • https://openalex.org/W2735498586
  • https://openalex.org/W2769736719
  • https://openalex.org/W2770986489
  • https://openalex.org/W2791094829
  • https://openalex.org/W2810787879
  • https://openalex.org/W2900409711
  • https://openalex.org/W2901359553
  • https://openalex.org/W2923895356
  • https://openalex.org/W2957889794
  • https://openalex.org/W2986358092
  • https://openalex.org/W2989911119
  • https://openalex.org/W2991932089
  • https://openalex.org/W2998652385
  • https://openalex.org/W2999516102
  • https://openalex.org/W3003703012
  • https://openalex.org/W3004628860
  • https://openalex.org/W3004666549
  • https://openalex.org/W3010575017
  • https://openalex.org/W3013180582
  • https://openalex.org/W3014080248
  • https://openalex.org/W3027611093
  • https://openalex.org/W3031296074
  • https://openalex.org/W3037269207
  • https://openalex.org/W3047844913
  • https://openalex.org/W3081856945
  • https://openalex.org/W3085908051
  • https://openalex.org/W3087062902
  • https://openalex.org/W3090983036
  • https://openalex.org/W3096056953
  • https://openalex.org/W3118206376
  • https://openalex.org/W3159680642
  • https://openalex.org/W3193851528
  • https://openalex.org/W3198700146
  • https://openalex.org/W320645959
  • https://openalex.org/W3207406066
  • https://openalex.org/W3208715742
  • https://openalex.org/W3211013931
  • https://openalex.org/W3214417525
  • https://openalex.org/W4205711839
  • https://openalex.org/W4214660332
  • https://openalex.org/W4220676260
  • https://openalex.org/W4220787968
  • https://openalex.org/W4224217298
  • https://openalex.org/W4225832984
  • https://openalex.org/W4238581030
  • https://openalex.org/W4281790927
  • https://openalex.org/W4283586280
  • https://openalex.org/W4292234712
  • https://openalex.org/W4293223463
  • https://openalex.org/W4293261854
  • https://openalex.org/W4293834411
  • https://openalex.org/W4309552237
  • https://openalex.org/W4312546083
  • https://openalex.org/W4320301318
  • https://openalex.org/W4372239331
  • https://openalex.org/W4382137704
  • https://openalex.org/W4386281448
  • https://openalex.org/W4386816305
  • https://openalex.org/W4387364869
  • https://openalex.org/W4390266796
  • https://openalex.org/W4393932131