Vittorio Boesso
DITTERI
(ZANZARE, SIMULIDI, CHIRONOMIDI, MOSCHE)

CIPERMETRINA

PERMETRINA MICROINCAPSULATA

Il controllo delle forme adulte (o immaginali) dei Ditteri, trattati nel presente lavoro, va svolto solo con piretroidi di ultima generazione, provvisti della massima persistenza: si potranno ottenere, in questa maniera, i risultati più soddisfacenti con il minor numero di applicazioni e con l'impiego della più bassa quantità di insetticida.

La scoperta delle qualità insetticide del piretro risale a Koch, che nel corso dei suoi viaggi aveva notato, in Persia e nel Caucaso, l'uso di una polvere a base di Chrysanthemum Roseum e Carneum. In epoche più recenti il piretro è stato prodotto soprattutto i Giappone e in Africa e ricavato dal Pyrethrum cinerariafolium.

Dall'estratto dei fiori di piretro, che contiene il 25% di principi attivi, si ricavano 6 principi (o piretrine), in quantità e con attività diverse: piretrina I 35%, piretrina II 32%, cinerina I 10%, cinerina II 14%, yasmolina I 5% e yasmolina II 4%.

Il componente a più alta attività insetticida è la piretrina I. Comuni a tutte le piretrine sono la struttura fondamentale dell'acido crisantemico, esterificato con un alcool ciclopentenolico, e la presenza di tre centri di assimetria ottica, due nella parte acida ed uno nella parte alcoolica, che danno origine ad una configurazione R, per l'atomo di carbonio C₁ del ciclopropano, ed una configurazione S per l'atomo di carbonio C₄ del ciclopentenolone. Nei composti naturali è pure presente una stereoisomeria geometrica, ed i composti più attivi risultano quelli ottenuti dall'esterificazione tra D-trans-acidi con D-cis-alcooli.

La configurazione stereoisomerica, ottica e geometrica, risulta decisiva per le proprietà dei piretroidi: attività, meccanismo d'azione, metabolismo, stabilità.

La variabilità legata alla concentrazione di un prodotto estrattivo, la scarsissima stabilità, i problemi legati all'importazione e l'alto costo di mercato hanno poratto ad un rapido superamento del piretro naturale ed hanno favorito la scoperta e l'utilizzo dei piretroidi sintetici.

GENERAZIONI DI PIRETROIDI

La prima generazione dei piretroidi comprende una serie di esteri ottenuti dall'acido crisantemico (con vari sostenuti nella molecola) e da diversi alcooli superiori. Ne ricordiamo alcuni in ordine di produzione:

- la Alletrina e la Bioalletrina * (1949 Schechter - 1967 Lhoste) con l'introduzione nell'acido crisantemico di un gruppo allilico al posto del gruppo butenilico;

- la Tetrametrina (1965 Sumitomo Chemical Co.): composto racemico ottenuto dalle forme cis e trans dell'acido crisantemico esterificante con l'alcool tetrairoftalimidometilico;

- la Resmetrina e la Bioresmetrina (1967 Elliot) con la sostituzione del gruppo alcoolico ciclopentenolico con un gruppo 5-benzyl-furyl-3-metanolico.

* Il prefisso bio- sta ad indicare che l'esterificazione è stata fatta con il solo isomero più attivo.

La seconda generazione di piretroidi ha come capostipite la Permetrina (1973 Elliot), che differisce dai composti della prima generazione per il fatto che nella struttura acida è stata introdotta una funzione di-cloro-vinilica, e il gruppo alcoolico (benzylfulirico) è diventato 3-fenossi-benzyl-alcool.

La Permetrina esiste nella forma cis e nella forma trans in relazione alla posizione del gruppo diclorovinilico rispetto al gruppo metilico legato al cicloropropano: avremo un cis-acido che darà una cis-permetrina, e un trans-acido che darà una trans-permetrina.

La Permetrina è molto più efficace, ma soprattutto molto più stabile alla luce e all'ossigeno, rispetto ai piretroidi di prima generazione. E' un vero piretroide ad azione residuale, anche se la sua attività finale è in dipendenza dal rapporto tra i due stereoisomeri presenti. La terza generazione comprende i ciano-derivati dalla Permetrina (1975 Elliot): Cipermetrina, Deltametrina, Fenvalerato.

In questi derivati la parte acida è ancora quella del diclorovinilciclopropano (nella Deltametrina abbiamo di dibromovinilciclopropano), mentre nella parte alcoolica è stato introdotto un ciano-gruppo e tutto il gruppo è diventato un alfa-ciano-3-fenossibenzyl-alcool.

La terza generazione è molto più attiva e stabile delle due precedenti.

Sinteticamente, anche in relazione agli studi di Elliott, ripresi e approfonditi da altri autori si può ritenere che:

- la stabilità e la permanenza dei piretroidi è dovuta alla presenza, nella parte acida, del gruppodiclorovinilico (Permetrina, Cipermetrina, Deltametrina);

- l'attività e la potenza è in relazione alla stereoisomeria geometrica (cis e trans) presente nella parte acida e alla configurazione R (Rectus) o S (Sinister) possibile nei centri ottici, dovuta ai C assimetrici;

- l'isomero ottico puro è, in genere, più attivo rispetto ai suoi enantiomeri;

- lo spettro di attività e la potenza dei piretroidi di terza generazione è da mettere in relazione con la presenza dell' alfa-ciano-gruppo nella parte alcoolica;

- i cianoderivati, in condizioni standard, sono da 2-7 volte più potenti rispetto alla bioresmetrina sulla mosca domestica e sugli insetti striscianti;

- per attività, spettro d'azione e maneggevolezza, la Cipermetrina può essere considerata un insetticida universale.

CIPERMETRINA

PROPRIETA'

Nome chimico: (RS) alfa-cyano-3 phenoxybenzyl (1RS, 3RS; 1RS, 3SR) -3-(2,2-dichlovinyl) -2,2 - dimethylcyclopropanecarboxylate.

Formula bruta: C₂₂H₁₉CL₂NO₃.

Peso molecolare: 416,3.

Allo stato puro si presenta come una massa semisolida vischiosa, giallo-bruna, con punto di fusione a 60° C. è poco solubile in acqua (0,01-0,2 ppmm), ma molto solubile nei comuni solventi organici; si decompone al di sopra di 220° C, è più stabile in ambiente acido che in ambiente alcalino, il pH ottimale è 4.

SPETTRO DI AZIONE

La Cipermetrina è un insetticida a largo spettro, infatti è attiva:

- su zanzare, mosche, chironomidi, simulidi e altri ditteri;

- su tutti i lepidotteri infestanti le coltivazioni agricole;

- su blatte (ortotteri);

- su cimici (eterotteri);

- su pulci (sifonatteri);

- su formiche (imenotteri).

MECCANISMO DI AZIONE

La Cipermetrina, come gli altri alfa-ciano-derivati, ha il potere abbattente proprio dei piretroidi delle prime generazioni; l'effetto diventa paralizzante e letale in quanto l'insetto non riesce a difendersi degradando metabolicamente l'insetticida. Ha un ottimo coefficiente di ripartizione acqua: olio, che conferisce alla molecola grande liposolubilità ed un notevole organotropismo sul sistema nervoso dell'insetto.

L'azione tossica si manifesta con il blocco della conduzione nervosa, con situazioni elettriche aberranti, che portano alla paralisi irreversibile. Dapprima vengono interessati i centri sensitivi, poi le strutture nervose periferiche ed infine quelle centrali. La Cipermetrina e i piretridi danno scariche ripetitive sulle colonne dei neuroni motori, analogamente a quanto avviene con il DDT. Agisce soprattutto per contatto per cui le concentrazioni d'uso devono essere rapportate alla grandezza dell'insetto interessato.

Oltre al meccanismo per contatto (principale) e per ingestione (secondario), la Cipermetrina possiede un'azione snidante e repellente e può essere impiegata anche per fumigazione: questa proprietà ne preconizza un favorevole impiego nel campo filo-alimentare e nell'erboristeria. La temperatura ottimale per il suo impiego è compresa tra i 15 e i 25° C.

METABOLISMO E DEGRADAZIONE

Il metabolosmo della Cipermetrina avviene attraverso 5 fasi distinte:

1) idrossilazione di tipo enzimatico dei doppi legami (in particolare in quelli presenti nel gruppo alcoolico);

2) idrolisi del alfa-ciano-gruppo;

3) dealogenazione di tipo chimico, non enzimatico, del gruppo diclorovinilico;

4) idrolisi del legame estereo da parte di un enzima di tipo esterasico (questa è la via metabolica più importante);

5) coniugazione dei metaboliti con glicina, acido glutamnico, taurina e solfati.

I diversi "philum" animali possiedono proprie capacità di metabolizzazione e di difesa dai piretroidi, in relazione alla qualità e quantità di enzimi carbossidasici, di ossidasi microsomiali e di agenti glicuronanti presenti nel loro organismo.

Gli insetti, a differenza dei mammiferi e degli animali superiori, risentono gravemente e soccombono, in quanto molto poveri di strutture enzimatiche.

Il destino metabolico degli alfa-ciano-derivati non è completamente sovrapponibile a quello degli altri piretroidi: infatti solo con i primi si riesce a provocare nei ratti una sindrome convulsiva ed un notevole interessamento del S.N.C. a seguito di somministrazioni per via parenterale o intracerebrale.

Le piante riescono a trasformare, facilmente, i piretroidi in composti acidi e alcoolici: questi ultimi, per ossidazione, diventano aldeidi e acidi; tutte le forme acide del metabolismo finale vengono coniugate e si ritrovano in forma glicosidica.

Al suolo i piretroidi subiscono processi di ossidazione e di idrolisi; in presenza di luce molto importanti sono le reazioni fotochimiche che rendono rapida la degradazione di tutti i piretroidi. Il destino metabolico dei cis-derivati è diverso dal destino dei trans-derivati sia in vitro che in vivo: analogamente a quanto succede per la diversa potenza dei vari stereoisomeri.

Va rilevato, infine, che l'alfa-ciano-gruppo dei piretroidi di ultima generazione, non sembra essere in grado di dare intossicazione di tipo cianidrico, in quanto la totalità dei metaboliti ritrovati è costituita da tiocianati e non da cianuri.

RESISTENZA ALLA CIPERMETRINA

I piretroidi alfa-ciano-derivati si dimostrano attivi anche laddove è stata accertata resistenza ai piretroidi delle precedenti generazioni: è la presenza del ciano-gruppo a renderli diversi anche nel meccanismo di azione.

Tuttavia il loro uso prolungato, nei riguardi di uno stesso habitat zoologico, può dare fenomeni di resistenza e di cross-resistenza con il DDT. Attualmente i piretroidi mostrano tre tipi di resistenza:

- di tipo metabolico: per la presenza di un fattore capace di ridurre la penetrazione del piretroide e attivare altri meccanismi di difesa;

- di tipo genetico: per la presenza di un fattore Kdr, che rende insensibili i siti recettoriali del sistema nervoso, sia centrale che periferico, ai piretroidi; tale fattore è pure responsabile della cross-resistenza con il DDT, e si presenta soprattutto nei piretroidi delle ultime generazioni, che hanno la parte alcoolica formata dal gruppo 3-fenossibenzilico;

- di tipo genetico e metabolico: per la presenza di un super fattore Kdr capace di ridurre la penetrazione del piretroide e di rendere insensibili i siti recettoriali.

TOSSICITA' DELLA CIPERMETRINA

La tossicità dei pesticidi, in genere, non è di facile valutazione per la mancanza di riferimenti oggettivi sull'uomo (la sperimentazione avviene sempre e solo su animali) e per la disomogeneità tra i test di laboratorio, fatti su vertebrati, e il normale utilizzo in vivo, che viene fatto su invertebrati. Tuttavia i dati tossicologici devono essere tenuti in attenta considerazione perchè dalla loro valutazione globale emerge un quadro di riferimento, capace di far preventivare gli eventuali rischi rispetto ai potenziali benefici. Il rischio tossicologico della Cipermetrina può essere diviso in:

1) effetti sull'uomo: irritazione cutanea, per manipolazione della sostanza in presenza di radiazioni solari; irritazione agli occhi;

2) effetti sugli animali (DL₅₀ mg/Kg su vertebrati)

- per os:

su ratto 251-4123 mg/Kg

su topo 138 mg/Kg

su pollo > 2000mg/Kg

- per via cutanea: su coniglio >2400 mg/Kg;

3) su vertebrati non interessati: gli animali particolarmente interessati sono i pesci e le api. In condizioni sperimentali entrambi si sono dimostrati sensibili e danneggiati dalla presenza della Cipermetrina, anche se i tests di laboratorio prevedevano concentrazioni molto più elevate rispetto a quelle normalmente usate nelle campagne di disinfestazione.

In vivo la Cipermetrina non ha dimostrato alcuna tossicità nei riguardi dei pesci, mentre l'uso prolungato della Deltametrina, ad alte concentrazioni e per un lungo periodo di tempo non è risultato privo di effetti collaterali sui pesci;

La Cipermetrina, impiegata a dosi di 10-20 g/ha, non ha dimostrato alcun effetto mortale sul Apis mellifera L, ma solo l'interruzione della raccolta del polline dai fiori ed un ritorno alla normalità dopo pochi giorni.

DOSAGGIO ATTIVO CONTRO I DITTERI

Per essere efficace la Cipermetrina non deve scendere al di sotto di determinati valori, che si indicano di seguito:

in ambiente: 500-1000 mg di prodotto attivo per litro di soluzione; su pareti: 50-75 mg di prodotto attivo per m² di superficie (100-150 cc di soluzione all'1% per m²).

PERMETRINA

La Permetrina appartiene alla seconda generazione dei piretroidi sintetici, molto più attiva e più stabile rispetto alla prima generazione. Notevole la sua residualità.

PROPRIETA'

Nome chimico: 3-phenoxybenzyl (1RS, 3RS; 1RS, 3SR) -3- (2,2-dichlorovinyl) -2,2 -dimethylcyclopropanecarboxylate.

Formula bruta: C₂₁H₂₀CL₂O₃

Peso molecolare: 391,3

La Permetrina, descritta da Elliot e allievi 1973, allo stato puro è un composto semisolido di colore giallo-bruno, che facilmente tende a cristallizzare anche a temperature ambientali; è scarsamente solubile in acqua: a 30° C 0,2 mg/l, mentre è solubilissima nei solventi organici; come la Cipermetrina è stabile in ambiente acido, il PH ottimale è a valore 4. Abbastanza stabile alla luce e agli agenti atmosferici. Possiede una elevata lipofilia che le permette una rapida penetrazione all'interno della cuticola degli insetti.

Prove di laboratorio ne hanno dimostrato l'effetto sinergico, molto spiccato, quando viene impiegata con gli esteri fosforici e con i piretroidi di ultima generazione (eccezzione fatta per la Deltametrina). La F.D.A. ne consiglia l'impiego contro la pediculosi umana, come sostiene, anche, il Dodero.

MECCANISMO D'AZIONE.

METABOLISMO.

RESISTENZA: analoghi alla Cipermetrina.

TOSSICITA'

I dati tossicologigi della Permetrina, come d'altra parte la sua attività, variano in relazione alla presenza degli isomeri cis o trans nella formulazione, nonchè alla specie animale e alle condizioni etologiche. Queste le DL₅₀ mg/Kg sugli animali:

per os:

ratto 430-4000 mg/Kg

topo 540-2690 mg/Kg

pollo > 3000 mg/Kg

DOSAGGI CONSIGLIATI

Anche se in commercio prevalgono le formulazioni contenenti gli isomeri cis-trans in rapporto 25:75, le formulazioni più attive, almeno nei test di laboratorio, sono risultate quelle aventi gli isomeri cis-trans in rapporto 40:60.

A prescindere dalla formulazione di partenza, vengono consigliate le seguenti concentrazioni d'uso:

- per uso aereo-ambientale: 2500-5000 mg di prodotto attivo per litro;

- per uso su pareti e superfici: 5000-10000 mg di prodotto attivo per litro (aumento dell'attività residuale).

Alla luce della potenza, dell'attività e della stabilità presenti nei piretroidi di ultima generazione (Cipermetrina, Deltametrina, Fenvalerato) l'uso della Permetrina normale non è più giustificato, anzi è un non-senso chimico.

Risulta, invece, molto interessante l'impiego della Permetrina in formulazione microincapsulata: infatti la Permetrina è un piretroide di seconda generazione, è, quindi sufficientemente potente, ha un ottimo coefficiente di ripartizione acqua: olio, con conseguente elevata lipofilia; la microincapsulazione non ne diminuisce il potere abbattente, mentre ne esalta le caratteristiche di permanenza e di residualità.

Sarebbe ingiustificata l'eventuale microincapsulazione di piretroidi di ultima generazione, che vedrebbero perduta la loro principale e specifica caratteristica (la potenza insetticida), a vantaggio di una residualità, che può essere fornita da altri piretroidi. Non sembra, inoltre, razionale la microincapsulazione del piretro naturale in quanto durante il processo di lavorazione può andare perduta gran parte della sua attività (si tratta di un prodotto estremamente labile), senza tener conto che la piretrina I, maggior componente del piretro, è già di per se meno attiva della Permetrina.

La Permetrina microincapsulata, a dosaggi appropriati e sufficienti, può rappresentare nel prossimo futuro la nuova vera alternativa contro le forme adulte infestanti l'ambito civile, in quanto offre una buona attività, un controllo ed una azione residuale che può protrarsi fino a 25-30 giorni dal trattamento.

Sono piccolissimi serbatoi - membrana (30-35 microns) all'interno dei quali il principio attivo si trova perfettamente protetto dagli agenti di degradazione. La microincapsulazione permette di realizzare un meccanismo di lento e continuo rilascio nel tempo del principio attivo (azione da microdiffusione), con una enorme riduzione della sua tossicità, potenziando contemporaneamente l'azione residua del prodotto impiegato.

La microincapsulazione per le sue dimensioni non può penetrare nei pori della pelle. Una forma più o meno grave di intossicazione può avvenire solamente se il contatto con una grossa quantità di prodotto rimane per un tempo abbastanza lungo. Una volta irrorato, il prodotto non è visibile sulla zona trattata.

Una corretta microincapsulazione dovrebbe:

- permettere un emulsionamento stabile del prodotto in acqua, onde assicurare alla soluzione un dosaggio costante in ogni momento;

- fornire granuli di piccola dimensione allo scopo di mantenere alta la probabilità di contatto tra capsula e insetto.

- fornire microcapsule con perso specifico sufficientemente prossimo al peso del veicolo (legge di Stokes);

- dare microcapsule rivestite di un sottilissimo velo poliammidico, facilmente lacerabile dagli agenti atmosferici ed in quantità trascurabile, per non lasciare residui di difficile metabolizzazione.

Se la formulazione microincapsulata ottempera a queste condizioni, essa diventa ideale alternativa ai normali piretroidi e soprattutto agli esteri fosforici-carbammati, ogni qualvolta si voglia associare nella lotta agli insetti abbattenza - controllo - residualità - atossicità.

A sostegno di tale indirizzo ricordiamo le esperienze su insetti alati e striscianti di Henzel R.F. e Lauren D.R., nonchè le prove di Cortesi (ed altri) che hanno ottenuto con le formulazioni microincapsulate, a concentrazioni dimezzate, tempi di emivita (e di controllo) doppi o tripli rispetto alle normali formulazioni.

DOSAGGIO

L'uso aereo-ambientale non ha alcuna logica motivazione, pertanto ne va raccomandato l'impiego (controllo dei ditteri):

- su fogliame, alberi, erbe allo 0,1-0,2%;

- su pareti, muri allo 0,2-0,3%;

e contro insetti striscianti e blatte:

- per applicazione locale allo 0,5-1%.

NUOVI CAMPI DI APPLICAZIONE DEI PIRETROIDI

Sembra, infine, importante sottolineare come i piretroidi (Cipermetrina, Permetrina microincapsulata, Deltametrina) trovino sempre maggior impiego nel controllo delle infestazioni su granaglie e merci immagazzinate, e il loro utilizzo rappresenti una valida alternativa ai metodi usati in precedenza, grazie alla loro efficacia, persistenza e atossicità.