Bitsäker: Nytt klädmaterial besegrar myggor, säger NCSU-forskare

Publiceringsdatum: 15 juli 2021

av Laura Oleniacz

Forskare från North Carolina State University har skapat insekticidfria, myggresistenta kläder med hjälp av textilmaterial som de bekräftat vara bitsäkra i experiment med levande myggor. De utvecklade materialen med hjälp av en egen beräkningsmodell, som beskriver bitbeteendet hos Aedes aegypti, myggan som bär på virus som orsakar mänskliga sjukdomar som zika, denguefeber och gula febern.

I slutändan forskarna rapporterad i journalen Insekter att de kunde förhindra 100 procent av betten när en volontär bar sina kläder – ett basunderställ och en stridsskjorta från början designad för militären – i en bur med 200 levande, sjukdomsfria myggor. Vektor textilier, ett NC State startup-företag, har licensierat de relaterade patenträttigheterna och har för avsikt att göra kläder för kommersiell försäljning i USA.

En skärmdump från NCSU-patentansökan.

Forskarna tror att deras beräkningsmodell skulle kunna användas mer allmänt för att utveckla kläder för att minska överföringen av sjukdomar.

"Tyget har visat sig fungera - det är det fantastiska vi upptäckte", säger studiens medförfattare Andre West, docent i mode- och textildesign vid NC State och chef för Zeis Textiles Extension for Economic Development. "För mig är det revolutionerande. Vi fann att vi kan förhindra att myggan tränger igenom tyget, medan andra var tillräckligt tjocka för att hindra den från att nå huden."

Att utveckla beräkningsmodellen för att designa textila material som skulle kunna förebygga A. aegypti bett, forskare undersökte dimensionerna på huvudet, antennen och munnen på A. aegypti, och mekaniken i hur det biter. Sedan använde de modellen för att förutsäga textilmaterial som skulle förhindra bett, beroende på deras tjocklek och porstorlek. Forskare sa att de tror att materialen kan vara effektiva mot andra myggarter förutom A. aegypti på grund av likheter i biologi och bitande beteende.

[Fem professorer vid North Carolina State University lämnade in en ansökan till US Patent and Trademark Office för de myggbettsresistenta plaggen 2019: West, Marian G. McCord, Charles S. Apperson, Richard Michael Roe och Emiel A. DenHartog.]

"Det finns olika användningsområden för kläder," sade studiens första författare Kun Luan, postdoktoral forskare av skogsbiomaterial vid NC State. "Tanken är att ha en modell som täcker alla möjliga plagg som en person någonsin skulle vilja ha."

För att testa noggrannheten i sin modell testade forskarna materialen som förutspåddes vara bitsäkra. I experiment med levande, sjukdomsfria myggor omgav forskarna en blodreservoar med plastmaterial gjorda enligt parametrar som förutspåtts av modellen. De räknade sedan hur många myggor som blev fulla av blod.

Ett material som de först testade var mycket tunt – mindre än en millimeter tjockt – men hade en mycket liten porstorlek för att förhindra att myggan sticker in sina mundelar, eller snabel, genom materialet. Ett annat material hade en medelstor porstorlek för att hindra myggan från att föra in huvudet genom textilen tillräckligt långt för att nå huden; och ett tredje material hade större porer, men var tillräckligt tjockt för att myggans mun fortfarande inte kunde nå huden.

I ett efterföljande test valde forskarna en serie stickade och vävda tyger som uppfyllde de bitsäkra parametrarna som bestämts av modellen, och validerade att de fungerade i experiment med både blodreservoaren och mänskliga frivilliga. Forskarna testade antalet bett som frivilliga fick när studiedeltagarna förde in en arm täckt av en skyddshylsa i en myggbur. Forskarna jämförde också tygernas förmåga att förhindra bett och stöta bort mygg med tyger som behandlats med en insekticid.

Av vad de lärde sig i tidiga experiment utvecklade forskare det bittåliga, formsydda underplagget tillverkat av ett tunt material, samt en långärmad skjorta, som från början var tänkt som en stridsskjorta för militären.

När en volontär bar plaggen sittande i 10 minuter och stående i 10 minuter i en ingångsbur med 200 hungriga myggor, fann volontären att stridsskjortan var 100 procent effektiv för att förhindra bett. I det första försöket med att testa basskiktet fick volontären bett på rygg och axlar – sju bett för 200 myggor. Forskarna tillskrev betten till att tyget sträckte sig och deformerades, så de fördubblade materialskiktet runt axlarna och kunde till slut förhindra 100 procent av betten. De testade också kläderna för komfort och för att se hur väl de fångade värme och släppte ut fukt.

"De sista plaggen som producerades var 100 procent bittåliga," sa Michael Roe, William Neal Reynolds framstående professor i entomologi vid NC State. ”Vardagskläder du bär på sommaren är inte bittåliga mot myggor. Vårt arbete har visat att det inte behöver vara så. Kläder som du bär varje dag kan göras bittåliga. I slutändan är tanken att ha en modell som täcker alla möjliga plagg som personen någonsin skulle vilja ha – både för militären och för privat bruk.”

Studien, "Mygga-textilfysik: En matematisk färdplan för insektsmedelsfria, bitsäkra kläder för vardagen", publicerades uppkopplad 13 juli 2021, i tidskriften Insekter. Den skrevs av Luan, Roe, West, Charles Apperson, Marian McCord, Emiel DenHartog, Quan Shi, Nicholas Travanty, Robert Mitchell, Grayson Cave, John Strider och Youngxin Wang från NC State University och Isa Bettermann, Florian Neumann och Tobias Beck från Aachen University, Tyskland. Studien stöddes av National Science Foundation, Department of Defense Deployed War Fighter Program, Natick Contracting Division vid det amerikanska försvarsdepartementet, Chancellor's Innovation Fund vid NC State, Southeast Center for Agricultural Health and Injury Prevention, PILOTER och NC Agriculture Research Experiment Station.

(C) NCSU

Ursprunglig källa: WRAL TechWire