一种见效更快的普通杀虫剂可能会促进疟疾控制工作。的新水晶形态溴氰菊酯被蚊子吸收的速度比商业形式快12倍,尽管对杀虫剂的抗药性越来越高,但它可能有助于限制疟疾的传播。

图为DM的分子结构

来源:©2020美国国家科学院

溴氰菊酯的化学结构

溴氰菊酯等接触性杀虫剂的微晶是室内喷雾剂和处理过的蚊帐的关键成分,用于对抗传播疟疾的蚊子。但是许多蚊子种群正在对这些化合物产生抗药性,这损害了控制这种疾病的努力。

美国晶体学家说:“世界卫生组织警告说,与冠状病毒相关的疟疾预防中断可能导致2020年死亡人数增加一倍,使过去20年通过劳动密集型分发杀虫剂处理过的蚊帐和在室内墙壁上残留喷洒杀虫剂微晶体取得的进展付东流。巴特·卡尔。因此,新的干预措施或更有效地实施旧的干预措施变得越来越紧迫。

单晶结构的图像

来源:©2020美国国家科学院

传统商用溴氰菊酯多晶型的单晶结构(左)和可能更有效的新型杀虫剂(右)

现在,卡尔在纽约大学的团队和波多黎各大学的合作者发现了一种新的溴氰菊酯多聚体,它似乎比最广泛使用的形式更快地给蚊子提供致命剂量。

溴氰菊酯和其他拟除虫菊酯已经取代了有毒的有机氯化合物,但世界各地的蚊子现在都表现出对它的抗药性。没有明显的替代化合物,”卡尔说。“其他新开发的新烟碱类杀虫剂也有其他问题:杀死传粉者。更快的溴氰菊酯可以延长溴氰菊酯预防疟疾的使用寿命。

Kahr解释说,在化学动力学中,用接触性杀虫剂杀死蚊子是一个复杂的问题:分子必须从晶体表面移动,穿过蚊子的脚,然后到达特定的离子通道,在那里它作为神经毒素。通过加快分子从晶体表面释放出来的速度,更多的化合物将在更短的时间内到达离子通道,压倒蚊子的排毒系统。卡尔说:“当涉及晶体接触杀虫剂时,吸收速度是至关重要的,这是晶体表面和整个生物体相互作用的问题。”

图示熔融生长DM

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在显微镜下熔融生长的溴氰菊酯商业配方晶体(左)和新的多晶型(右)

在Kahr的新型溴氰菊酯多晶型中,单个分子的结合比旧的形式更松散,因此更容易从晶体表面释放出来。当研究人员比较两种形式的灰尘时,他们发现新的多态比旧的形式快12倍。另一个好处是,这种新的晶型是通过一种廉价而简单的再结晶工艺制成的,在这种工艺中,商业晶体被限制在玻片之间,熔化,然后冷却回室温。

他说:“这项研究是另一个很好的例子,证明了活性成分的物理结构在与昆虫的相互作用中是多么重要。斯维特拉娜Ryazanskaya他在IVCC从事产品开发工作,IVCC是一个专门生产新工具来对付病媒传播疾病的组织,他没有参与这个项目。“多态形态的理化性质会有所不同,比如溶解性和溶解度、化学和物理稳定性、流动性和吸湿性,因此可能会影响杀虫吸收和杀虫化学的功效。”

Ryazanskaya说,这些发现强调了对杀虫剂成分的新多态性进行详细搜索的必要性,以及更好地理解晶体在刚性环境中的生长,在刚性环境中,晶体的形态是由其容器定义的。

卡尔的团队现在计划探索新的溴氰菊酯多晶型与商业喷雾罐的兼容性。该小组还想研究这种晶体对最相关的非洲蚊子的功效,迄今为止只在北美蚊子身上进行了测试,尽管他们预计不会有很大的不同。卡尔说:“对于这些研究,我们需要与知道如何在昆虫笼里饲养这些动物的昆虫学家合作。”“我们只是一群化学家和晶体学家。”