Bidsikkert: Nyt tøjmateriale besejrer myg, siger NCSU-forskere

Udgivelsesdato: 15. juli 2021

af Laura Oleniacz

Forskere fra North Carolina State University har skabt insekticidfrit, myggebestandigt tøj ved hjælp af tekstilmaterialer, som de bekræftede at være bidsikre i eksperimenter med levende myg. De udviklede materialerne ved hjælp af en beregningsmodel af deres eget design, som beskriver bideadfærden hos Aedes aegypti, myggen, der bærer vira, der forårsager menneskelige sygdomme som Zika, denguefeber og gul feber.

I sidste ende forskerne rapporteret i journalen Insekter at de var i stand til at forhindre 100 procent af bidene, når en frivillig bar deres tøj – et basislagsundertøj og en kampskjorte, der oprindeligt var designet til militæret – i et bur med 200 levende, sygdomsfri myg. Vektor tekstiler, en NC State startup virksomhed, har licenseret de relaterede patentrettigheder og har til hensigt at lave tøj til kommercielt salg i USA.

Et skærmbillede fra NCSU patentansøgningen.

Forskerne mener, at deres beregningsmodel kunne bruges mere bredt til at udvikle tøj for at reducere overførsel af sygdomme.

"Det er bevist, at stoffet virker - det er det fantastiske, vi opdagede," sagde medforfatter til undersøgelsen Andre West, lektor i mode- og tekstildesign ved NC State og direktør for Zeis Textiles Extension for Economic Development. "For mig er det revolutionerende. Vi fandt ud af, at vi kan forhindre myggen i at skubbe gennem stoffet, mens andre var tykke nok til at forhindre den i at nå huden."

At udvikle beregningsmodellen til at designe tekstilmaterialer, der kunne forhindre A. aegypti bid, forskerne undersøgt dimensionerne af hovedet, antennen og munden af A. aegypti, og mekanikken i, hvordan den bider. Derefter brugte de modellen til at forudsige tekstilmaterialer, der ville forhindre bid, afhængigt af deres tykkelse og porestørrelse. Forskere sagde, at de mener, at materialerne kan være effektive mod andre myggearter ud over A. aegypti på grund af ligheder i biologi og bideadfærd.

[Fem professorer ved North Carolina State University indgav en ansøgning til US Patent and Trademark Office for myggestik-resistente beklædningsgenstande i 2019: West, Marian G. McCord, Charles S. Apperson, Richard Michael Roe og Emiel A. DenHartog.]

"Der er forskellige anvendelser af tøj," sagde undersøgelsens første forfatter Kun Luan, postdoc forsker i skovbiomaterialer ved NC State. "Idéen er at have en model, der dækker alle mulige beklædningsgenstande, som en person nogensinde ville ønske sig."

For at teste nøjagtigheden af deres model testede forskerne de materialer, der forventes at være bidsikre. I forsøg med levende, sygdomsfri myg omringede forskerne et blodreservoir med plastikmaterialer fremstillet efter parametre forudsagt af modellen. De talte så, hvor mange myg der blev overfyldt af blod.

Et materiale, de oprindeligt testede, var meget tyndt - mindre end en millimeter tykt - men havde en meget lille porestørrelse for at forhindre myggen i at stikke sine munddele eller snabel gennem materialet. Et andet materiale havde en medium porestørrelse for at forhindre myggen i at stikke hovedet gennem tekstilet langt nok til at nå huden; og et tredje materiale havde større porer, men var tilstrækkeligt tykt til, at myggens mund stadig ikke kunne nå huden.

I en efterfølgende test valgte forskerne en serie af strikkede og vævede stoffer, der opfyldte de bidsikre parametre, der blev bestemt af modellen, og validerede, at de arbejdede i eksperimenter med både blodreservoiret og menneskelige frivillige. Forskerne testede antallet af bid, som frivillige modtog, da studiedeltagere indsatte en arm dækket af en beskyttende ærme ind i et myggebur. Forskerne sammenlignede også stoffernes evne til at forhindre bid og afvise myg med stoffer behandlet med et insekticid.

Ud fra det, de lærte i tidlige eksperimenter, udviklede forskerne den bidfaste, figursyede underbeklædning lavet af et tyndt materiale samt en langærmet skjorte, som oprindeligt var tænkt som en kampskjorte til militæret.

Da en frivillig bar tøjet siddende i 10 minutter og stående i 10 minutter i et walk-in bur med 200 sultne myg, fandt den frivillige ud af, at kamptrøjen var 100 procent effektiv til at forhindre bid. I det første forsøg med at teste basislaget modtog den frivillige stik på ryggen og skuldrene - syv stik til 200 myg. Forskerne tilskrev bidene til, at stoffet strakte sig og deformerede, så de fordoblede materialelaget omkring skuldrene og var i sidste ende i stand til at forhindre 100 procent af bidene. De testede også tøjet for komfort og for at se, hvor godt det fangede varme og afgav fugt.

"De sidste beklædningsgenstande, der blev produceret, var 100 procent bid-resistente," sagde Michael Roe, William Neal Reynolds Distinguished Professor of Entomology ved NC State. ”Hverdagstøj, du har på om sommeren, er ikke bidfast over for myg. Vores arbejde har vist, at det ikke behøver at være sådan. Tøj, du har på hver dag, kan gøres bidfast. I sidste ende er ideen at have en model, der vil dække alle mulige beklædningsgenstande, som en person nogensinde ville ønske sig – både til militæret såvel som til privat brug.”

Undersøgelsen, "Mosquito-tekstilfysik: En matematisk køreplan til insekticidfrit, bidsikkert tøj til hverdagen," blev offentliggjort online 13. juli 2021 i journalen Insekter. Den er forfattet af Luan, Roe, West, Charles Apperson, Marian McCord, Emiel DenHartog, Quan Shi, Nicholas Travanty, Robert Mitchell, Grayson Cave, John Strider og Youngxin Wang fra NC State University og Isa Bettermann, Florian Neumann og Tobias Beck fra Aachen Universitet, Tyskland. Undersøgelsen blev støttet af National Science Foundation, Department of Defense Deployed War Fighter Program, Natick Contracting Division i det amerikanske forsvarsministerium, Chancellor's Innovation Fund ved NC State, Southeast Center for Agricultural Health and Injury Prevention, PILOTER og NC Agriculture Research Experiment Station.

(C) NCSU

Oprindelig kilde: WRAL TechWire