Terwijl de mensheid in veel delen van de wereld meedogenloze druk ondervindt van ziekteverwekkende muggen, is er een dringende behoefte aan nieuwe hulpmiddelen om tegen die beesten te gebruiken - omdat ze steeds enger worden.
Hoewel DEET de meest gebruikte en krachtigste, ooit ontwikkelde muggenspray blijft, streven wetenschappers actief naar effectieve producten die volledig op plantaardige oliën zijn gebaseerd, waarvan sommige hun oorsprong vinden in traditionele remedies. De voordelen van deze plantaardige afweermiddelen zijn hun aangename geur en een aangenaam gevoel op de huid en dampwerking, maar alleen als we deze natuurlijke verbindingen kunnen overhalen om zo lang mee te gaan als de commerciële producten van vandaag. Hoewel DEET een effectief contactafweermiddel is, houden veel mensen niet van het vettige gevoel en de geur op hun huid, en soms treden huidirritaties op. Een gevolg is dat militairen minder geneigd zijn om DEET op de huid te gebruiken omdat het onaangenaam is om te gebruiken. Dit verhoogt hun risico dat ze door muggen overgedragen ziekten oplopen. Consumenten zijn altijd geïnteresseerd in alternatieven voor DEET en andere synthetische afweermiddelen, dus er zijn tal van natuurlijke afweermiddelen op de markt.
In mijn laboratorium aan de Iowa State University hebben mijn team en ik de afgelopen 20 jaar onderzoek gedaan naar natuurlijke producten als mogelijke insectenwerende middelen. We begonnen met het opvolgen van folklore met betrekking tot kattenkruidolie, van de kattenkruidplant en Osage-sinaasappel (haagappel) als insectenwerende middelen voor insecten en spinnen. Eerst hebben we bewezen dat ze deze insecten konden afstoten, en later identificeerden we de afzonderlijke chemicaliën, terpenen genaamd, in hun oliën die verantwoordelijk zijn voor hun afstotende werking. Deze ontdekkingen leverden ons drie patenten op die natuurlijke terpenen op als afweermiddelen, en de rechten waren in licentie gegeven aan een bedrijf in Californië.
Wetenschappers in het laboratorium van Joel Coats identificeerden muggenafstotende chemicaliën van de Osage-sinaasappel, Maclura pomifera, ook bekend als haagappel, bois d'arc of bodark. (Lyudvig Aristarhovich / shutterstock.com) De sterkste natuurlijke afweermiddelen waren snelwerkend maar duurden niet lang. Een paar van de Osage-sinaasappel hadden een langere levensduur, maar ze waren duur om te isoleren van het fruit of te synthetiseren in het laboratorium. Veel andere plantaardige etherische oliën, de "essentie" van de plant, zijn door ons en vele andere laboratoria onderzocht als insectenwerende middelen, maar vrijwel al die natuurlijke insectenwerende middelen waren van te korte duur en boden bescherming tegen insecten voor niet meer dan één of twee uur. Enkele van de beste oliën zijn citroengras, kaneel en citronellaolie. Onze groep is de uitdaging aangegaan om zeer effectieve, langdurige insectenwerende middelen te ontwerpen.
Sinds die eerdere studies heeft mijn onderzoeksgroep zich gericht op het maken van derivaten van de beste natuurlijke afweermiddelen in een zoektocht om de afweerkracht van de terpeen te stimuleren die tot acht uur in het laboratorium duurt. Drie van mijn Ph.D. studenten - James Klimavicz, Caleb Corona en Edmund Norris - hebben een grote bijdrage geleverd aan dit project door meer dan 300 nauw verwante chemicaliën te ontwerpen, synthetiseren, zuiveren, karakteriseren en testen, afgeleid van de beste natuurlijke afweermiddelen zoals citronellol, menthol en thymol.
Een winkelrek is bekleed met flessen en buizen van verschillende merken van insectenwerend middel. (Sheila Fitzgerald / Shutterstock.com) Deze studenten hebben deze derivaten met succes getest tegen drie soorten muggen: de gele koorts / Zika-virusmug Aedes aegypti, de noordelijke huismug die het West-Nijlvirus, Culex pipiens en de Afrikaanse malariamug, Anopheles gambiae, overbrengt . Bovendien hebben ze de potentie van de besten tegen hondentekens en de hertenteken, die de ziekte van Lyme overdraagt, en ook huisvliegen geëvalueerd.
Een groep nieuwe afweermiddelen werkt door de lucht, net als citronella-olie in gele kaarsen. Deze chemicaliën hebben een dampwerking die bescherming biedt, en ze worden "ruimtelijke" afstotende middelen genoemd, omdat ze door de ruimte werken. Deze zijn potentieel het meest bruikbaar in achtertuinen, parken, huizen, kazernes en paardenstallen. Een andere groep van de nieuwe verbindingen zijn de klassieke "contact" -werende middelen die insecten afstoten van het staan op een behandeld oppervlak, zoals de menselijke huid, kleding of tenten; medewerkers van de USDA-ARS in Gainesville, Florida, en BioGents in Regensburg, Duitsland, hebben tests met mensen uitgevoerd om de effectiviteit te bevestigen en de allerbeste te identificeren.
Mijn laboratorium heeft momenteel een driejarige subsidie van het Deployed War Fighter Protection Program van het Department of Defense om het onderzoek en testen naar een hoger niveau te tillen, voorbij het laboratorium. Onze verbindingen worden getest door een commerciële partner om te onderzoeken of ruimtewerende middelen dagen of weken bescherming kunnen bieden in een gebouw of buitenruimte.
Ze zijn van plan om eerst de beste kandidaatformuleringen tegen muggen te testen in veldtesten in Tanzania en vervolgens in andere landen in de tropen.
De nieuwe derivaten worden "biorational" genoemd omdat ze zijn ontworpen en gemaakt van de natuurlijke terpenen in etherische oliën van planten. Ze behouden veel van de voordelen van de natuurlijke insectenwerende middelen: ze zijn volledig biologisch afbreekbaar, geen zorgen over ecotoxicologie of milieu-residuen, en worden over het algemeen als veilig beschouwd, zoals de duizenden soorten plantaardige etherische oliën die worden gebruikt in de smaak- en geurindustrie. Er moeten echter grondige toxicologische tests worden uitgevoerd om te bepalen of ze echt niet-toxisch zijn.
Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation.
Joel Coats, Distinguished Professor of Entomology, Iowa State University
