Nanopartikel erweisen sich als wirksam gegen die Gelbfiebermücke

Bevor sie durch den Sklavenhandel im 16. Jahrhundert versehentlich in die Neue Welt eingeführt wurde, war die Gelbfiebermücke eine Art, die nur in Afrika beheimatet war. Sie ist sehr anpassungsfähig und hat sich seitdem zu einer invasiven Art in Nordamerika entwickelt, aber Forscher der Ohio State University haben möglicherweise einen Weg gefunden, die lästige Population in ihren jugendlichen Stadien zu unterdrücken.

Kürzlich in der Zeitschrift erschienen Insektenbeschreibt ein neues Papier, wie Moskitos eine natürliche Resistenz gegen einige chemische Insektizide entwickelt haben, und bietet eine Alternative namens Carbon Black an, eine Art von Nanopartikeln auf Kohlenstoffbasis oder CNPs.

Peter Piermarini, Co-Autor der Studie und außerordentlicher Professor für Entomologie am Bundesstaat Ohio, beschrieb CNPs als „mikroskopische“ Materialien, die aus organischen Elementen bestehen. Die Studie verwendete eine modifizierte Version von Carbon Black namens Emperor 1800, die häufig zur schwarzen Beschichtung von Autos verwendet wird. Obwohl CNPs eine relativ neue wissenschaftliche Entwicklung sind, wurden sie als neue Werkzeuge zur Bekämpfung verschiedener Insekten- und Schädlingsbefall betrachtet, sagte er.

„Wenn wir mehr darüber erfahren können, wie Carbon Black funktioniert und wie man es sicher verwendet, könnten wir ein kommerziell erhältliches Nanopartikel entwickeln, das hochwirksam gegen insektizidresistente Mücken ist“, sagte Piermarini.

Die Gelbfiebermücke oder Aedes aegypti ist eine Mückenart, die dafür bekannt ist, nicht nur Gelbfieber, sondern auch Krankheiten wie das Zika-Virus, Dengue-Fieber und Chikungunya-Fieber zu verbreiten. Erwachsene fliegen selten mehr als ein paar hundert Meter von ihrem Austrittsort entfernt, aber ihre Häufigkeit führt zu einer ständigen Übertragung von Krankheiten – genug, um jedes Jahr Zehntausende von Menschenleben zu fordern und Hunderttausende weitere Menschen ins Krankenhaus zu bringen.

Aus diesem Grund gilt die Mücke als eines der tödlichsten Tiere auf dem Planeten. Das Ziel dieser Studie war es herauszufinden, wie giftig diese Nanomaterialien für Mückenlarven oder die unreife Form des Insekts sein könnten.

Entgegen der landläufigen Meinung haben es nicht alle Mücken zum Ziel, unser Blut in ihre neueste Mahlzeit zu verwandeln. Männliche Mücken ernähren sich nur von Blütennektar; Es sind die Weibchen, die sowohl Blütennektar als auch Blut verbrauchen, um ihre Eier mit genügend Protein zum Wachsen zu versorgen.

Wenn weibliche Mücken bereit sind, ihre Eier zu legen, kehren sie zu stehenden Wasserbecken wie Seen oder Vogelbädern zurück, um sie freizusetzen. Nach dem Schlüpfen bleiben diese Larven etwa eine Woche im Wasser, bis sie das Erwachsenenalter erreichen und fliegen.

Um zu testen, ob Emperor 1800 diesen Prozess wirksam stoppen würde, arbeiteten die Forscher im Labor mit zwei verschiedenen Stämmen der Gelbfiebermücke, von denen einer extrem anfällig für typische chemische Insektizide und der andere extrem resistent gegen sie war.

Indem sie die Ruß-Nanomaterialien während der frühesten Stadien des Lebenszyklus der Mücke auf das Wasser aufbrachten und 48 Stunden später überprüften, konnten sie feststellen, dass CNPs Mückenlarven sowohl schnell als auch effizient abtöten.

„Angesichts der Eigenschaften von Carbon Black hat es das größte Potenzial, Larven abzutöten, weil es in Wasser suspendiert werden kann“, sagte Piermarini. Ihre Ergebnisse zeigten, dass sich das Material auf dem Kopf, Bauch und sogar in den Eingeweiden der Mückenlarven anzusammeln schien, was bedeutet, dass die Larven irgendwann kleinere Rußpartikel einnahmen.

„Unsere Hypothese ist, dass diese Materialien möglicherweise ihre Fähigkeit, grundlegende biologische Funktionen auszuführen, physisch behindern. Es könnte ihre Verdauung blockieren oder ihre Fähigkeit zu atmen beeinträchtigen“, sagte Piermarini.

Eines fand Piermarini jedoch besonders überraschend.

Beim ersten Suspendieren in Wasser erschien Ruß gleichermaßen toxisch für Larven von insektizidresistenten und insektizidempfindlichen Moskitos, aber je länger der Ruß vor der Behandlung in Wasser suspendiert wurde, desto toxischer wurde er für die insektizidresistenten Larven.

„Wenn Sie die CNP-Lösung zum ersten Mal anwenden, hat sie eine ähnliche Toxizität gegenüber beiden Stämmen“, sagte Piermarini. „Aber wenn Sie die Suspension einige Wochen altern lassen, wird sie tendenziell stärker gegen den resistenten Mückenstamm.“

Obwohl sie den Grund für die zeitversetzten Todesfälle nicht ermitteln konnten, kam die Studie zu dem Schluss, dass diese neuen Nanomaterialien äußerst vorteilhaft für die Kontrolle der Art sein könnten, wenn sie als vorbeugende Behandlung von Mückenbrutstätten angewendet werden.

Aber bevor es von der Öffentlichkeit verwendet werden kann, muss Carbon Black strengen Tests unterzogen werden, um sicherzustellen, dass es Menschen und der Umwelt insgesamt nicht schadet, sagte Piermarini.

Co-Autoren waren Erick Martinez Rodriguez, ein Gastwissenschaftler, der derzeit am Ohio State Entomology Graduate Program teilnimmt, Parker Evans, ein früherer Ph.D. Studentin des Ohio State Translational Plant Sciences Graduate Program, und Megha Kalsi, eine frühere Postdoktorandin in Entomologie.