Puremankestävä: Uusi vaatemateriaali voittaa hyttyset, sanovat NCSU:n tutkijat
Julkaisupäivä:Kirjailija: Laura Oleniacz
North Carolina State Universityn tutkijat ovat luoneet hyönteismyrkkyjä sisältämättömiä, hyttystenkestäviä vaatteita tekstiilimateriaaleista, jotka he vahvistivat puremisen kestäviksi kokeissa elävien hyttysten kanssa. He kehittivät materiaalit oman suunnittelemansa laskennallisen mallin avulla, joka kuvaa puremiskäyttäytymistä Aedes aegypti, hyttynen, joka kantaa viruksia, jotka aiheuttavat ihmisten sairauksia, kuten Zika-, Dengue- ja keltakuume.
Lopulta tutkijat raportoitu lehdessä Ötökät että he pystyivät estämään 100 prosenttia puremista, kun vapaaehtoinen käytti heidän vaatteitaan – alun perin armeijalle suunniteltua alusvaatteita ja taistelupaitaa – häkissä, jossa oli 200 elävää, taudista vapaata hyttystä. Vector tekstiilit, NC State startup -yritys, on lisensoinut siihen liittyvät patenttioikeudet ja aikoo valmistaa vaatteita kaupalliseen myyntiin Yhdysvalloissa.
Kuvakaappaus NCSU-patenttihakemuksesta.
Tutkijat uskovat, että heidän laskennallista malliaan voitaisiin käyttää laajemmin vaatteiden kehittämiseen sairauksien leviämisen vähentämiseksi.
"Kankaan on todistettu toimivan - se on hieno asia, jonka löysimme", sanoi tutkimuksen toinen kirjoittaja Andre West, muoti- ja tekstiilisuunnittelun apulaisprofessori NC Statessa ja johtaja Zeis Textiles -laajennus talouskehitystä varten. ”Minulle se on vallankumouksellista. Huomasimme, että voimme estää hyttystä työntymästä kankaan läpi, kun taas toiset olivat tarpeeksi paksuja estääkseen sitä pääsemästä iholle."
Kehittää laskennallinen malli tekstiilimateriaalien suunnitteluun, joka voisi estää A. aegypti puremat, tutkijat tutkivat pään, antennin ja suun mitat A. aegypti, ja sen puremisen mekaniikka. Sitten he käyttivät mallia ennustamaan tekstiilimateriaaleja, jotka estäisivät puremat niiden paksuudesta ja huokoskoon mukaan. Tutkijat uskovat, että materiaalit voivat olla tehokkaita muita hyttyslajeja vastaan A. aegypti biologian ja puremiskäyttäytymisen samankaltaisuuksien vuoksi.
[Viisi North Carolina State Universityn professoria jätti hakemuksen Yhdysvaltain patentti- ja tavaramerkkivirastoon hyttysten pureman kestävistä vaatteista vuonna 2019: West, Marian G. McCord, Charles S. Apperson, Richard Michael Roe ja Emiel A. DenHartog.]
"Vaatteille on erilaisia käyttötarkoituksia", sanoi tutkimuksen ensimmäinen kirjoittaja Kun Luan, tutkijatohtori metsäbiomateriaalien tutkijana NC Statessa. "Ajatuksena on malli, joka kattaa kaikki mahdolliset vaatteet, joita ihminen koskaan haluaisi."
Testaakseen mallinsa tarkkuutta tutkijat testasivat materiaaleja, joiden ennustettiin olevan puremisen kestäviä. Elävillä, taudista vapailla hyttysillä tehdyissä kokeissa tutkijat ympäröivät verisäiliötä muovimateriaaleilla, jotka oli valmistettu mallin ennustamien parametrien mukaan. Sitten he laskivat kuinka moni hyttynen täyttyi verestä.
Yksi materiaali, jota he alun perin testasivat, oli erittäin ohut – alle millimetrin paksuinen – mutta sen huokoskoko oli hyvin pieni, jotta hyttynen ei tarttuisi suuosaan tai koukkua materiaalin läpi. Toisessa materiaalissa oli keskikokoinen huokoskoko, joka esti hyttystä työntämästä päätään tekstiilin läpi riittävän pitkälle päästäkseen iholle; ja kolmannessa materiaalissa oli suuremmat huokoset, mutta se oli riittävän paksu, jotta hyttysen suu ei silti päässyt iholle.
Myöhemmässä testissä tutkijat valitsivat sarjan neulottuja ja kudottuja kankaita, jotka täyttivät mallin määrittämät puremisenkestävyysparametrit, ja vahvistivat, että he toimivat kokeissa, joissa käytettiin sekä verisäiliötä että vapaaehtoisia ihmisiä. Tutkijat testasivat vapaaehtoisten saamien puremien määrää, kun tutkimuksen osallistujat asettivat suojaholkin peittämän käsivarren hyttyshäkkiin. Tutkijat vertasivat myös kankaiden kykyä estää pistoja ja karkottaa hyttysiä hyönteismyrkkyllä käsiteltyihin kankaisiin.
Varhaisissa kokeissa oppimansa perusteella tutkijat kehittivät puremisenkestävän, muotoon sopivan alusvaatteen, joka oli valmistettu ohuesta materiaalista, sekä pitkähihaisen paidan, joka alun perin suunniteltiin armeijan taistelupaidiksi.
Kun vapaaehtoinen käytti vaatteita istuen 10 minuuttia ja seisoen 10 minuuttia häkissä, jossa oli 200 nälkäistä hyttystä, vapaaehtoinen havaitsi, että taistelupaita estäisi puremat 100-prosenttisesti. Ensimmäisessä kokeessa, jossa testattiin pohjakerrosta, vapaaehtoinen sai puremia selkään ja hartioihin – seitsemän puremaa 200 hyttyselle. Tutkijat katsoivat puremien johtuvan kankaan venymisestä ja muodonmuutoksesta, joten he kaksinkertaistivat materiaalikerroksen olkapäiden ympärillä ja pystyivät lopulta estämään puremat 100-prosenttisesti. He testasivat myös vaatteiden mukavuutta ja kuinka hyvin ne sitoivat lämpöä ja vapauttavat kosteutta.
"Lopulliset valmistetut vaatteet olivat 100-prosenttisesti puremattomia", sanoi Michael Roe, William Neal Reynolds NC Staten entomologian arvostettu professori. ”Kesällä käyttämäsi vaatteet eivät kestä hyttysten puremista. Työmme on osoittanut, että sen ei tarvitse olla niin. Vaatteet, joita käytät joka päivä, voidaan tehdä puremattomiksi. Viime kädessä ideana on malli, joka kattaa kaikki mahdolliset vaatteet, joita ihminen koskaan haluaisi – niin armeijaan kuin yksityiskäyttöönkin.”
Tutkimus "Mosquito-textile physics: A matemaattinen etenemissuunnitelma hyönteismyrkkyttömään, puremattomiin vaatteisiin jokapäiväiseen elämään" julkaistiin. verkossa 13.7.2021 lehdessä Ötökät. Sen ovat kirjoittaneet Luan, Roe, West, Charles Apperson, Marian McCord, Emiel DenHartog, Quan Shi, Nicholas Travanty, Robert Mitchell, Grayson Cave, John Strider ja Youngxin Wang NC State Universitystä sekä Isa Bettermann, Florian Neumann ja Tobias Beck Aachenin yliopisto, Saksa. Tutkimusta tukivat National Science Foundation, Department of Defense Deployed War Fighter Program, Yhdysvaltain puolustusministeriön Natick Contracting Division, Chancellor's Innovation Fund at NC State, Southeast Center for Agricultural Health and Injury Prevention, PILOTS ja NC Agriculture Research Experiment Station.
(C) NCSU
Alkuperäinen lähde: WRAL TechWire