Kemikere skaber ny krystalform for insekticid, øger dets evne til at bekæmpe myg og malaria

Gennem en simpel proces med opvarmning og afkøling, New York University-forskere har skabt en ny krystalform af deltamethrin - et almindeligt insekticid, der bruges til at kontrollere malaria - hvilket resulterer i et insekticid, der er op til 12 gange mere effektivt mod myg end den eksisterende form.

Fundene, offentliggjort i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) , kan give et tiltrængt og overkommeligt insekticidalternativ i lyset af voksende resistens blandt myg.

"Brugen af ​​mere aktive krystalformer af insekticider er en enkel og kraftfuld strategi til at forbedre kommercielt tilgængelige forbindelser til malariakontrol, omgå behovet for at udvikle nye produkter i den igangværende kamp mod myggebårne sygdomme, sagde Bart Kahr, professor i kemi ved NYU og en af ​​undersøgelsens seniorforfattere.

"Forbedringer i malariakontrol er nødvendige så presserende som nogensinde under den globale COVID-19-krise, " tilføjede Kahr. "Antallet af dødsfald fra malaria i Afrika i år forventes at fordobles som følge af coronavirus-relaterede forstyrrelser i forsyningskæderne. Vi har brug for folkesundhedsforanstaltninger for at begrænse både smitsomme sygdomme, og for malaria, dette inkluderer mere effektive insekticider."

Malaria er en stor folkesundhedsudfordring på verdensplan, med mere end 200 millioner sager og 400, 000 dødsfald rapporteret hvert år. Insekticider som deltamethrin kan forhindre spredning af sygdomme båret af myg og sprøjtes ofte indendørs og på sengenet. Imidlertid, myg bliver i stigende grad resistente over for insekticider, efterlader forskere og offentlige sundhedsembedsmænd på udkig efter alternativer med nye handlemåder.

Mange insekticider, inklusive deltamethrin, er i form af krystaller - forskningsfokus for Kahr og kollega NYU kemiprofessor Michael Ward. Når myg træder på insekticidkrystaller, insekticidet absorberes gennem deres fødder og, hvis det er effektivt, dræber myggene.

Som en del af deres forskning i krystaldannelse og vækst, Kahr og Ward studerer og manipulerer insekticidkrystaller, udforske deres alternative former. I deres PNAS-undersøgelse, forskerne opvarmede den kommercielt tilgængelige form af deltamethrin til 110°C/230°F i et par minutter og lod den afkøle til stuetemperatur; dette resulterede i en ny krystalliseret form af deltamethrin, sammensat af lange, små fibre, der udstråler fra et enkelt punkt.

Når de blev testet på Anopheles quadrimaculatus og Aedes aegypti myg - som begge overfører malaria - og frugtfluer, den nye krystalform af deltamethrin arbejdede op til 12 gange hurtigere end den eksisterende form. Hurtigt virkende insekticider er vigtige for hurtigt at bekæmpe myg, før de formerer sig eller fortsætter med at sprede sygdomme.

Den nye form forblev også stabil - og i stand til hurtigt at dræbe myg - i mindst tre måneder.

For at simulere, hvordan de to former for deltamethrin ville fungere i at bremse spredningen af ​​malaria, forskerne henvendte sig til epidemiologisk modellering, der tyder på, at brug af den nye form i indendørs sprøjtning i stedet for den oprindelige form ville undertrykke malariatransmission markant, selv i områder med høje niveauer af insekticidresistens. I øvrigt, mindre af den nye form skal bruges for at opnå den samme effekt, potentielt sænke omkostningerne ved myggekontrolprogrammer og reducere miljøeksponeringen for insekticidet.

"Deltamethrin har været et førende værktøj til at bekæmpe malaria, men det går en usikker fremtid i møde, truet af udvikling af insekticidresistens. Den enkle fremstilling af denne nye krystalform af deltamethrin, kombineret med dets stabilitet og markant større effektivitet, viser os, at den nye form kan tjene som et kraftfuldt og overkommeligt værktøj til at kontrollere malaria og andre myggebårne sygdomme, " sagde Ward.