Blowfluer kan bruges til at opdage brug af kemiske våben, andre forurenende stoffer

Forskere ved School of Science ved IUPUI har fundet ud af, at spyfluer kan bruges som kemiske sensorer, med særligt fokus på påvisning af kemiske krigsførende midler.

På trods af udbredte forbud er der blevet indsat kemiske våben i de seneste konflikter såsom den syriske borgerkrig, og nogle eksperter frygter, at de kan blive brugt i krigen i Ukraine. En IUPUI-undersøgelse viser, at spyfluer kunne bruges som et mere sikkert alternativ til at undersøge brugen af ​​disse våben – såvel som andre kemikalier i miljøet – og holde mennesker ude af potentielt farlige situationer.

Værket vises i tidsskriftet Environmental Science and Technology . Forskningen blev finansieret gennem et tilskud fra U.S. Defense Advanced Research Projects Agency.

"Spugfluer er allestedsnærværende, og de er meget dygtige til at tage prøver af miljøet omkring os," sagde Christine Picard, lektor i biologi og direktør for Forensic and Investigative Sciences Program på School of Science ved IUPUI. "De vil flyve gennem miljøet, smage på det, og den information vil blive lagret i deres tarme. Gennem en række eksperimenter var vi i stand til at se på, hvordan forskellige miljøfaktorer ville påvirke deres påvisning af kemiske våbensimulanter."

Holdet af studerende, der udførte eksperimenterne ved hjælp af en kemisk våbensimulant, blev ledet af Nick Manicke, en lektor i kemi og kemisk biologi og i retsmedicinske og efterforskningsvidenskabelige videnskaber ved IUPUI. En kemisk våbensimulator deler egenskaber med faktiske kemiske krigsførende midler – men er ikke giftig for mennesker – såvel som pesticider, som kemisk ligner kemiske midler til krigsførelse, hvad angår deres molekylers adfærd.

"Vi brugte et massespektrometer til at bestemme, hvilke kemikalier der var i spyfluernes indvolde," sagde Manicke. "Vi var i stand til at detektere simulatorerne for kemisk krigsførelse, og også nogle af de ting, kemiske midler bliver nedbrudt til, når de først er i miljøet. Hvis en flue skulle støde på en vandkilde, med et kemisk middel hydrolyseret i vand, det ville vi finde i fluen."

Mens kemiske kampmidler ikke varer længe i miljøet, fandt forskerne ud af, at de er bevaret godt nok i fluens indvolde til kemisk analyse. De var også i stand til at detektere simulatorer af kemisk krigsførelse op til 14 dage efter en flues første eksponering – hvilket illustrerer et sikrere alternativ til indsamling af prøver uden at risikere menneskeliv.

"Hvis et område er for farligt, for afsidesliggende eller i et adgangsbegrænset område - eller hvis man bare ønskede at indsamle prøver i det skjulte - så skal man bare sætte noget madding ud, og fluerne vil komme til agnen," sagde Manicke. "Vi kan scanne gennem store områder ved at trække fluerne ind i en fælde og analysere, hvad der er i deres indvolde."

Denne forskning har også vigtige anvendelser for miljøforskere, der ønsker at forstå, hvordan forurenende stoffer, såsom pesticider, bevæger sig gennem miljøet.

"På grund af samarbejdet mellem Dr. Manicke og Dr. Picard var vi i stand til at arbejde på et projekt med potentiale til at have en direkte indflydelse," sagde Sarah Dowling, en Ph.D. studerende, der var medforfatter til undersøgelsen. "Det er tilfredsstillende at vide, at det arbejde, vi udførte gennem dette projekt, kunne forbedre sikkerheden for krigskæmpere og andre, der beskæftiger sig med kemikalier i miljøet."

Dernæst planlægger forskerne at anvende det, de lærte fra denne undersøgelse, til et nyt toårigt projekt finansieret af Army Research Office on Environmental Chemistry. Dette arbejde vil fokusere på påvisning af molekyler fra "ufølsom ammunition", som er en ny type eksplosive forbindelser, der er mindre tilbøjelige til at detonere ved et uheld. På grund af dette har de dog en tendens til at afsætte mere i miljøet.

Ved at bruge spyfluer fra områder, der er fjerntliggende eller farlige, vil Manicke og Picard lede efter spor af ufølsomme ammunitionsforbindelser i fluerne, hvilket indikerer miljøforurening. + Udforsk yderligere

Undersøgelse finder manglende forbindelse mellem spyfluer og mulig patogenoverførsel