El butóxido de piperonilo ( PBO ) es un compuesto orgánico sólido blanco ceroso que se utiliza como componente sinérgico de las formulaciones de pesticidas . Es decir, a pesar de no tener actividad pesticida propia, mejora la potencia de ciertos pesticidas como carbamatos, piretrinas , piretroides y rotenona . [1] Es un derivado semisintético del safrol . [2]
Nombres | |
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Nombre IUPAC preferido 5 - {[2- (2-butoxietoxi) etoxi] metil} -6-propil- 2H -1,3-benzodioxol | |
Identificadores | |
Modelo 3D ( JSmol ) | |
CHEMBL | |
ChemSpider | |
Tarjeta de información ECHA | 100.000.070 |
KEGG | |
PubChem CID | |
UNII | |
Tablero CompTox ( EPA ) | |
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Propiedades | |
C 19 H 30 O 5 | |
Masa molar | 338,438 g / mol |
Densidad | 1,05 g / cm 3 |
Punto de ebullición | 180 ° C (356 ° F; 453 K) a 1 mmHg |
Peligros | |
punto de inflamabilidad | 170 ° C (338 ° F; 443 K) |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
verificar ( ¿qué es ?) | |
Referencias de Infobox | |
Historia
El PBO se desarrolló a finales de la década de 1930 y principios de la de 1940 para mejorar el rendimiento del insecticida piretro de origen natural . El piretro es y fue un insecticida importante contra los mosquitos y otros vectores portadores de enfermedades, por lo que brinda beneficios para la salud pública, por ejemplo, para prevenir la malaria. Aunque exhibe poca actividad insecticida intrínseca propia, el PBO aumenta la eficacia de las piretrinas, por lo que se denomina sinergista. PBO fue patentado por primera vez en 1947 en los EE. UU. Por Herman Wachs. [3]
Usos
PBO se registró por primera vez en los Estados Unidos en la década de 1950. El PBO se utiliza principalmente en combinación con insecticidas, como piretrinas naturales o piretroides sintéticos, en proporciones (PBO: piretrinas) que oscilan entre 3: 1 y 20: 1. Apareciendo en más de 1,500 productos registrados por la EPA de los Estados Unidos, PBO es uno de los sinergistas más comúnmente registrados, medido por la cantidad de fórmulas en las que está presente. Está aprobado para su aplicación antes y después de la cosecha en una amplia variedad de cultivos y productos básicos, incluidos cereales, frutas y verduras. Las tasas de aplicación son bajas; la tasa individual más alta es 0.5 libras PBO / acre.
Se usa ampliamente como ingrediente con insecticidas para controlar plagas de insectos dentro y alrededor del hogar, en establecimientos de manipulación de alimentos como restaurantes, y para aplicaciones humanas y veterinarias contra ectoparásitos (piojos, garrapatas, pulgas). Una amplia variedad de productos a base de agua que contienen PBO, como aerosoles para grietas y hendiduras, nebulizadores de liberación total y aerosoles para insectos voladores, se producen y se venden a los consumidores para uso doméstico. La PBO tiene un papel importante en la salud pública como sinergista utilizado en piretrinas y formulaciones de piretroides utilizadas para el control de mosquitos (por ejemplo, aerosoles espaciales, aerosoles de superficie y mosquiteros). [4] Debido a sus propiedades insecticidas limitadas, si las hay, el PBO nunca se usa solo. [5]
Mecanismo de acción
El PBO actúa como un sinergista insecticida al inhibir los mecanismos de defensa naturales del insecto, el más importante de los cuales es el sistema de oxidasa de función mixta (MFO), también conocido como sistema del citocromo P-450 . El sistema MFO es la ruta principal de desintoxicación en insectos y provoca la descomposición oxidativa de insecticidas como piretrinas y piretroides sintéticos [6] ; por lo tanto, cuando se agrega PBO, los niveles de insecticida más altos permanecen en el insecto para ejercer su efecto letal. [7] Una consecuencia importante de esta propiedad es que, al mejorar la actividad de un insecticida dado, se puede usar menos para lograr el mismo resultado. [3]
La PBO no parece tener un efecto significativo sobre el sistema MFO en humanos. [8] PBO se encuentra para ser una, de baja potencia eficaz, neutral antagonista de acoplados a la proteína G receptores CB1 . [9]
Otros sinergistas para insecticidas piretroides incluyen Sesamex y " Sulfóxido " (no confundir con el grupo funcional). [2]
Regulador
El PBO está regulado en los Estados Unidos y en algunos otros países como pesticida, aunque el PBO no tiene esta propiedad. La Ley Federal de Insecticidas, Fungicidas y Rodenticidas de los Estados Unidos (FIFRA), la ley que otorga a la EPA de los Estados Unidos su autoridad para regular los pesticidas, incluye ciertos sinergistas en su definición de "pesticida" y, por lo tanto, está sujeta a la misma aprobación y registro que productos que matan plagas, como los insecticidas con los que está formulado el PBO. [10] El registro de plaguicidas es el proceso mediante el cual la EPA de los Estados Unidos examina los ingredientes de un plaguicida, dónde y cómo se usa el plaguicida (p. Ej., Nebulizador para toda la habitación, grietas y hendiduras, etc.) y el patrón de uso específico ( cantidad y frecuencia de su uso). La EPA de los Estados Unidos también evalúa el pesticida para asegurarse de que no tendrá efectos adversos irrazonables en los seres humanos, el medio ambiente y las especies no objetivo. La EPA de los Estados Unidos debe registrar los pesticidas antes de que puedan venderse o distribuirse en los Estados Unidos. Se requiere registro para el plaguicida en sí, así como para todos los productos que lo contienen. La Organización Mundial de la Salud reconoce el valor para la salud pública de PBO cuando se usa junto con los piretroides sintéticos deltametrina o permetrina utilizados en mosquiteros.
Evaluación de riesgos
Se han realizado numerosos estudios de toxicología durante los últimos 40 años en PBO examinando la gama completa de posibles efectos tóxicos. [11] Estos estudios se realizaron de acuerdo con los requisitos reglamentarios establecidos por la EPA de los Estados Unidos u otras agencias internacionales. Muchos se llevaron a cabo siguiendo las Buenas Prácticas de Laboratorio (BPL) de la EPA de los Estados Unidos, un sistema de procesos y controles para garantizar la consistencia, integridad, calidad y reproducibilidad de los estudios de laboratorio realizados en apoyo del registro de plaguicidas. Se han realizado los siguientes tipos de estudios en apoyo del registro de PBO:
Estudios de toxicidad aguda
Los estudios de toxicidad aguda están diseñados para identificar peligros potenciales de exposiciones agudas. Los estudios generalmente emplean una o varias dosis altas durante un período de tiempo corto. Los datos se utilizan para el desarrollo de consejos de prudencia apropiados para las etiquetas de los productos plaguicidas. Los estudios agudos identifican:
- Toxicidad cutánea
- Irritación de ojo
- Toxicidad por inhalación
- Toxicidad oral
- Irritación de la piel
- Sensibilización de la piel
El PBO tiene una toxicidad aguda baja por vía oral, inhalatoria y dérmica en adultos. Es mínimamente irritante para los ojos y la piel. No es un sensibilizador cutáneo.
Absorción cutánea
Los datos disponibles indican que menos del 3% de la cantidad en la piel (antebrazo) se absorbe durante un período de 8 horas. [12] Otros estudios con una formulación de pediculicida indican que aproximadamente el 2% atravesó la piel y aproximadamente el 8% atravesó el cuero cabelludo. [13]
Alteración endocrina
La Ley de Protección de la Calidad de los Alimentos (FQPA) de 1996 requirió que la EPA de los Estados Unidos abordara el problema de la alteración endocrina. Desde la aprobación de la FQPA, la EPA de EE. UU. Ha desarrollado un programa de detección de disruptores endocrinos (EDSP) de dos niveles diseñado para examinar los efectos potenciales de sustancias en los sistemas hormonales estrogénicos, androgénicos y tiroideos (EAT) tanto en humanos como en vida silvestre. El Nivel 1 consta de 11 ensayos y está diseñado para determinar si una sustancia tiene el potencial de interactuar con los sistemas hormonales EAT. Si los resultados indican una relación, la sustancia química pasa a la prueba de Nivel 2. El objetivo del Nivel 2 es determinar si una sustancia que interactúa con el sistema hormonal EAT ejerce un efecto adverso en los seres humanos o en la vida silvestre, y desarrollar una dosis-respuesta que, en asociación con los datos de exposición, pueda usarse para evaluar el riesgo. PBO es uno de los productos químicos seleccionados por la EPA para formar parte del esfuerzo inicial en el marco del EDSP. La EPA emitió su primera lista de productos químicos para las pruebas de EDSP en 2009, que consta de más de 60 productos químicos pesticidas, incluido el sinergista insecticida PBO. La primera lista de sustancias químicas para la detección de EDSP no se basa en un potencial de actividad endocrina o un potencial de efectos adversos. Más bien, la lista se basa en una priorización de la EPA con respecto al potencial de exposición. PBO se agregó a esta lista debido a su amplio patrón de uso (1500 productos registrados en la EPA de EE. UU.), Y las personas pueden estar expuestas a niveles bajos de PBO en sus dietas, de superficies tratadas en sus hogares (por ejemplo, alfombras) y en ciertas ocupaciones (por ejemplo, operadores de control de plagas).
Ninguna evidencia sugiere que PBO interrumpa el funcionamiento normal del sistema endocrino . Esto incluye los datos desarrollados recientemente para evaluar la posible interacción de PBO con el sistema endocrino. El Grupo de trabajo de butóxido de piperonilo II, un grupo de empresas que produce o comercializa productos que contienen PBO, ha realizado las 11 pruebas de nivel 1 de EDSP y ha presentado toda la documentación requerida y los informes de estudio.
La EPA de los EE. UU. Tiene la intención de utilizar un enfoque de ponderación de la evidencia (WoE) para evaluar los resultados del Nivel 1 de EDSP. Si bien la agencia emitió las pautas de WOE, aún no se han realizado evaluaciones reales de WOE ni se han entregado a los registrantes. El PBTFII ha realizado un análisis de WoE para PBO que es consistente con las pautas de la EPA. El análisis WoE para PBO examina cada ensayo de nivel 1 de EDSP realizado para PBO. Discute el propósito del ensayo, resume el diseño y los resultados del estudio y proporciona una conclusión general para cada ensayo. Luego, los 11 ensayos individuales se consideran juntos para llegar a una conclusión general sobre el resultado de la batería de Nivel 1. Para algunos ensayos, también se considera como parte de la evaluación otra información científicamente relevante. El propósito del análisis WoE es determinar si PBO tiene el potencial de interactuar con el sistema endocrino, según lo determinado por los ensayos de nivel 1 de EDSP, la batería de nivel 1 en su conjunto y OSRI. La determinación de que una sustancia química tiene el potencial de interactuar con el sistema endocrino desencadenaría la necesidad de realizar pruebas de nivel 2 de EDSP. La EPA tiene previsto emitir su evaluación WOE a finales de 2014 o principios de 2015.
Estudios subcrónicos y crónicos / de carcinogenicidad
Los estudios subcrónicos y crónicos examinan la toxicidad de la exposición repetida a más largo plazo a sustancias químicas. Pueden variar desde 90 días para estudios subcrónicos, hasta 12-24 meses para estudios crónicos de por vida completos, diseñados para determinar el potencial de carcinogénesis . También están destinados a identificar cualquier efecto no canceroso, así como un nivel claro de efecto adverso no observable (NOAEL) que se utiliza para la evaluación de riesgos. Los estudios realizados sobre PBO incluyen:
- Estudio de toxicología por inhalación de 90 días
- Estudio de toxicidad / carcinogenicidad crónica de 18 meses en ratones
- Estudio de toxicidad crónica / carcinogenicidad de 24 meses en ratas
Los NOAEL se derivaron para PBO de estudios tanto subcrónicos como crónicos. La EPA utiliza estos NOAEL para realizar evaluaciones de riesgo para todos los usos individuales de PBO a fin de garantizar que todos los productos registrados con PBO presenten una certeza razonable de que no se usan de acuerdo con las instrucciones de la etiqueta.
La PBO provocó un aumento de los tumores hepáticos en ratones que ingirieron altos niveles de PBO en la dieta durante toda su vida. La identificación científica y el análisis de los eventos clave que conducen a la formación de tumores de hígado de ratón sugieren que es poco probable que los eventos ocurran en humanos.
La EPA clasifica al PBO como carcinógeno del grupo C: "posiblemente carcinógeno para los seres humanos". Bajo los auspicios de las Naciones Unidas, la Reunión Conjunta de la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación / Organización Mundial de la Salud (FAO / OMS) sobre Residuos de Plaguicidas evaluó el conjunto de la toxicología de la PBO varias veces desde 1965. Concluyeron que, en dosis hasta internacionalmente aceptadas estándares para una dosis máxima tolerada, el PBO no se considera carcinógeno en el ratón o la rata, lo que lleva a la conclusión de que el PBO no es carcinógeno para los seres humanos. [14]
Estudios de toxicidad para el desarrollo
Se ha descubierto que la PBO inhibe la vía de señalización Hedgehog , un regulador crítico del desarrollo del cerebro y la cara en todos los vertebrados, a través del antagonismo de la proteína Smoothened (SMO). [15] Se descubrió que la PBO es capaz de causar malformaciones cerebrales y faciales dependientes de la dosis en ratones expuestos durante el desarrollo temprano, incluida la rara anomalía congénita humana Holoprosencefalia . [16] Se encontró que incluso las dosis de PBO que no causaron anomalías faciales manifiestas asociadas con la holoprosencefalia causan defectos neuroanatómicos sutiles, [17] para los cuales se desconocen las consecuencias cognitivas o conductuales.
Un estudio epidemiológico en Polonia encontró que la exposición a PBO se correlacionó con reducciones dependientes de la dosis en el desarrollo neurocognitivo en niños de 3 años. [18]
Impactos animales
El PBO es de moderada a muy tóxico para los invertebrados acuáticos, como las pulgas de agua y los camarones. A dosis más bajas y a largo plazo, la reproducción de la pulga de agua se vio afectada. El PBO es altamente tóxico para los anfibios en la etapa de renacuajo. [19]
Asesoramiento de exposición
Dado el amplio uso no dietético de PBO, los fabricantes de PBO y los comercializadores de productos que contienen PBO formaron el Grupo de Trabajo de Exposición No Dietética (NDETF) en 1996 para desarrollar un programa de investigación a largo plazo para comprender mejor el fenómeno de la exposición humana. a los insecticidas utilizados en el hogar. La mayoría de los estudios se realizaron con formulaciones de piretrinas / PBO y piretroides sintéticos / PBO, y se centraron en el uso en interiores de productos nebulizadores y aerosoles. Se seleccionaron las superficies de pisos de alfombra y vinilo debido a sus diferentes propiedades físicas y químicas, y porque representan un porcentaje significativo de los revestimientos para pisos que se usan en los hogares en América del Norte. Si bien el enfoque del esfuerzo de NDETF estaba en los nebulizadores de liberación total, también se realizó un estudio para determinar tanto la dispersión (niveles de aire) como la deposición (en el piso) de piretrinas / PBO como resultado del uso de una lata de aerosol de mano. También se midió la exposición directa potencial del usuario. Se realizó muestreo de aire de la zona de respiración del aplicador y análisis de residuos en guantes de algodón. Estos datos se enviaron a la EPA de los Estados Unidos y fueron clave para la evaluación integral de riesgos de la agencia para PBO.
Evaluación de riesgos
La EPA de EE. UU., En su decisión de elegibilidad de reinscripción, determinó que "no existían riesgos preocupantes" para los propietarios de viviendas que mezclaban, cargaban, manipulaban o aplicaban productos que contenían PBO. [11]
Referencias
- ^ Centro nacional de información sobre plaguicidas - Hoja de datos generales del butóxido de piperonilo
- ^ a b Robert L. Metcalf "Control de insectos" en la Enciclopedia de química industrial de Ullmann "Wiley-VCH, Weinheim, 2002. doi : 10.1002 / 14356007.a14_263
- ↑ a b Glynne-Jones, D. (1998). Historia de PBO En "PBO — The Insecticide Synergist" (D. Glynne Jones, ed.). Prensa académica, San Diego.
- ^ Agencia de protección ambiental de Estados Unidos. Decisión de elegibilidad de reinscripción para PBO, junio de 2006.
- ^ Boletín de investigación entomológica / Volumen 88 / Número 06 / Diciembre de 1998, págs. 601-610 GJ Devine, I. Denholm
- ^ Casida, JE (1970). Participación de MFO en la bioquímica de sinergistas de insecticidas. J. Agric. Food Chem. 18, 753–772.
- ^ Moores, GD, Philippou, D., Borzatta, V., Trincia, P., Jewess, P., Gunning, R., Bingham, G. (2009). "Un análogo de butóxido de piperonilo facilita la caracterización de la resistencia metabólica". Pest Manag. Sci . 65 (2): 150-154. doi : 10.1002 / ps.1661 . PMID 18951417 .CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
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- ^ Dhopeshwarkar, Amey S .; Jain, Saurabh; Liao, Chengyong; Ghose, Sudip K .; Bisset, Kathleen M .; Nicholson, Russell A. (1 de marzo de 2011). "Las acciones de los alcaloides de benzofenantridina, butóxido de piperonilo y (S) -metopreno en el receptor de cannabinoides CB₁ acoplado a proteína G in vitro". Revista europea de farmacología . 654 (1): 26–32. doi : 10.1016 / j.ejphar.2010.11.033 . ISSN 1879-0712 . PMID 21172340 .
- ^ Ley Federal de Insecticidas, Fungicidas y Rodenticidas 7 USC §136 et seq. (1996)
- ^ a b Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos. Decisión de elegibilidad de reinscripción para PBO, junio de 2006
- ↑ (Selim, 1995)
- ^ Wester, RC; Bucks, DA; Maibach, HI (1994). "Absorción percutánea humana in vivo de piretrina y butóxido de piperonilo". Toxicología alimentaria y química . 32 (1): 51–53. doi : 10.1016 / 0278-6915 (84) 90036-x . PMID 8132164 .
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- ^ "Hoja de datos generales de butóxido de piperonilo (PBO)" . Centro Nacional de Información sobre Plaguicidas . La Universidad Estatal de Oregon. 2017 . Consultado el 13 de octubre de 2020 .