Bisssicher: Neues Kleidungsmaterial besiegt Mücken, sagen NCSU-Forscher

Veröffentlichungsdatum: 15. Juli 2021

von Laura Oleniacz

Forscher der North Carolina State University haben insektizidfreie, mückenabweisende Kleidung aus Textilmaterialien hergestellt, deren Stichfestigkeit in Experimenten mit lebenden Mücken nachgewiesen wurde. Sie entwickelten die Materialien mithilfe eines von ihnen entwickelten Computermodells, das das Stichverhalten von Aedes aegypti, die Mücke, die Viren überträgt, die beim Menschen Krankheiten wie Zika, Denguefieber und Gelbfieber verursachen.

Letztlich haben die Forscher gemeldet im Journal Insekten dass sie in der Lage waren, 100 Prozent der Stiche zu verhindern, wenn ein Freiwilliger ihre Kleidung – eine Unterwäsche und ein Kampfhemd, das ursprünglich für das Militär entworfen wurde – in einem Käfig mit 200 lebenden, krankheitsfreien Mücken trug. Vektortextilien, ein Start-up-Unternehmen des Bundesstaates North Carolina, hat die entsprechenden Patentrechte lizenziert und beabsichtigt, Kleidung für den gewerblichen Verkauf in den USA herzustellen.

Ein Screenshot aus der NCSU-Patentanmeldung.

Die Forscher sind der Meinung, dass ihr Computermodell in größerem Umfang zur Entwicklung von Kleidung eingesetzt werden könnte, die die Übertragung von Krankheiten eindämmt.

„Der Stoff funktioniert nachweislich – das ist das Großartige, was wir entdeckt haben“, sagte der Co-Autor der Studie André West, außerordentlicher Professor für Mode- und Textildesign an der NC State und Direktor von Zeis Textiles Erweiterung für Wirtschaftsentwicklung„Für mich ist das revolutionär. Wir haben herausgefunden, dass wir die Mücke daran hindern können, durch den Stoff zu dringen, während andere Stoffe dick genug sind, um zu verhindern, dass sie die Haut erreichen.“

Entwicklung eines Computermodells zur Gestaltung von Textilmaterialien, die A. aegypti Bisse untersuchten die Forscher die Abmessungen von Kopf, Antenne und Mund von A. aegyptiund die Mechanik, wie die Mücke sticht. Anschließend nutzten sie das Modell, um Textilmaterialien vorherzusagen, die je nach Dicke und Porengröße Stiche verhindern würden. Die Forscher sagten, sie glauben, dass die Materialien neben anderen Mückenarten auch gegen andere wirksam sein könnten. A. aegypti aufgrund von Ähnlichkeiten in Biologie und Beißverhalten.

[Fünf Professoren der North Carolina State University haben 2019 beim US-Patent- und Markenamt einen Antrag für die mückenstichresistente Kleidung eingereicht: West, Marian G. McCord, Charles S. Apperson, Richard Michael Roe und Emiel A. DenHartog.]

„Kleidung kann unterschiedlich genutzt werden“, sagt die Erstautorin der Studie. Kun Luan, Postdoktorand für Waldbiomaterialien an der NC State. „Die Idee ist, ein Modell zu haben, das alle möglichen Kleidungsstücke abdeckt, die eine Person jemals haben möchte.“

Um die Genauigkeit ihres Modells zu testen, testeten die Forscher die Materialien, von denen vorhergesagt wurde, dass sie bissfest sind. In Experimenten mit lebenden, krankheitsfreien Mücken umgaben die Forscher ein Blutreservoir mit Kunststoffmaterialien, die gemäß den vom Modell vorhergesagten Parametern hergestellt wurden. Anschließend zählten sie, wie viele Mücken sich mit Blut vollsogen.

Ein Material, das sie zunächst testeten, war sehr dünn – weniger als einen Millimeter dick – hatte aber eine sehr kleine Porengröße, um zu verhindern, dass die Mücke ihre Mundwerkzeuge oder ihren Rüssel durch das Material steckte. Ein anderes Material hatte eine mittlere Porengröße, um zu verhindern, dass die Mücke ihren Kopf weit genug durch das Textil steckte, um die Haut zu erreichen; und ein drittes Material hatte größere Poren, war aber ausreichend dick, so dass der Mund der Mücke immer noch nicht die Haut erreichen konnte.

In einem anschließenden Test wählten die Forscher eine Reihe von gestrickten und gewebten Stoffen aus, die die vom Modell ermittelten Bissfestigkeitsparameter erfüllten, und bestätigten, dass diese in Experimenten mit dem Blutreservoir und menschlichen Freiwilligen funktionierten. Die Forscher testeten die Anzahl der Stiche, die die Freiwilligen erhielten, als die Studienteilnehmer ihren mit einer Schutzhülle bedeckten Arm in einen Moskitokäfig steckten. Die Forscher verglichen auch die Fähigkeit der Stoffe, Stiche zu verhindern und Moskitos abzuwehren, mit Stoffen, die mit einem Insektizid behandelt wurden.

Auf Grundlage der Erkenntnisse früherer Experimente entwickelten die Forscher eine bissfeste, körperbetonte Unterwäsche aus dünnem Material sowie ein langärmeliges Hemd, das zunächst als Kampfhemd für das Militär gedacht war.

Als ein Freiwilliger die Kleidungsstücke 10 Minuten lang trug und 10 Minuten lang in einem begehbaren Käfig mit 200 hungrigen Moskitos stand, stellte er fest, dass das Kampfhemd Stiche zu 100 Prozent verhinderte. Beim ersten Test der Basisschicht wurde der Freiwillige am Rücken und an den Schultern gestochen – sieben Stiche von 200 Moskitos. Die Forscher führten die Stiche auf die Dehnung und Verformung des Stoffes zurück, sodass sie die Materialschicht um die Schultern herum verdoppelten und schließlich 100 Prozent der Stiche verhindern konnten. Sie testeten die Kleidung auch auf Tragekomfort und um zu sehen, wie gut sie Wärme speicherte und Feuchtigkeit abgab.

„Die fertigen Kleidungsstücke waren zu 100 Prozent bissfest“, sagte Michael Roe, William Neal Reynolds, angesehener Professor für Entomologie an der NC State. „Alltagskleidung, die man im Sommer trägt, ist nicht stichfest gegen Mücken. Unsere Arbeit hat gezeigt, dass das nicht so sein muss. Kleidung, die man täglich trägt, kann stichfest gemacht werden. Letztendlich ist die Idee, ein Modell zu haben, das alle möglichen Kleidungsstücke abdeckt, die diese Person jemals haben möchte – sowohl für das Militär als auch für den privaten Gebrauch.“

Die Studie „Mückentextilphysik: Ein mathematischer Fahrplan für insektizidfreie, bissfeste Kleidung für den Alltag“ wurde veröffentlicht online 13. Juli 2021, im Journal Insekten. Die Autoren waren Luan, Roe, West, Charles Apperson, Marian McCord, Emiel DenHartog, Quan Shi, Nicholas Travanty, Robert Mitchell, Grayson Cave, John Strider und Youngxin Wang von der NC State University sowie Isa Bettermann, Florian Neumann und Tobias Beck von der RWTH Aachen. Die Studie wurde von der National Science Foundation, dem Deployed War Fighter Program des US-Verteidigungsministeriums, der Natick Contracting Division des US-Verteidigungsministeriums, dem Chancellor's Innovation Fund der NC State, dem Southeast Center for Agricultural Health and Injury Prevention, PILOTS und der NC Agriculture Research Experiment Station unterstützt.

(C) NCSU

Originalquelle: WRAL TechWire