Farba owadobójcza: nowe podejście do zwalczania chorób przenoszonych przez wektory
Pyretroidy należą do najbardziej skutecznych środków owadobójczych polecanych przez WHO do stosowania w celu ochrony zdrowia publicznego przed chorobami przenoszonym przez wektory. Cząsteczki pyretroidów mają centra chiralności i mogą występować w różnych formach, znanych jako stereoizomery. Ponieważ nie wszystkie stereoizomery są aktywnymi insektycydami, ważne jest określenie nieaktywnych form pyretroidów, które mogą wpływać na ich skuteczność. Zastosowanie innowacyjnej farby owadobójczej pozwala na kontakt owadów ze środkiem owadobójczym. To bardziej ukierunkowane, bezpieczne dla środowiska i mniej szkodliwe dla ludzi podejście do zwalczania chorób przenoszonych przez wektory. Jednak pyretroidy stają się niestabilne, zwłaszcza gdy zostają osadzone w farbie o złożonej strukturze zbliżonej do matrycy. W ramach projektu ChiPyrNMR, przy wsparciu działania „Maria Skłodowska-Curie”, badano stabilność molekularną pyretroidów w farbie. „Naszym celem było lepsze zrozumienie zachowania środków owadobójczych w złożonych matrycach i poprawa skuteczności ich działania w farbie”, wyjaśnia badaczka, Federica Aiello. Naukowcy wykorzystali spektroskopię magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR), skuteczną technikę analityczną umożliwiającą wykrywanie zmian strukturalnych na poziomie molekularnym. Badali oni chemiczny rozkład środków owadobójczych w różnych warunkach pH i temperatury w czasie. Dzięki połączeniu ze spektrometrią mas i chromatografią możliwe było przeprowadzenie analizy rozkładu pyretroidów i określenie, czy molekuły brały udział w reakcji izomeryzacji lub hydrolizie. Naukowcy byli również w stanie określić ilościowo grupy produktów ubocznych w każdym przypadku i przetestować działanie środków zwiększających stabilność, tworząc podstawę dla przyszłych badań. Znaczący nacisk położono na rozwój metodologii ekstrakcji środka owadobójczego ze złożonej matrycy bez wpływu na jego stabilność. Badacze byli również w stanie filtrować widma NMR i poprawić identyfikację sygnałów środków owadobójczych, jednocześnie tłumiąc zakłócające sygnały pochodzące od matrycy. Ponadto opracowali oni dostosowaną do potrzeb metodę obróbki i analizy próbek farb zawierających pyretroidy.
Znaczenie ChiPyrNMR i przyszłe kierunki działania
Metodologia oparta na NMR opracowana do analizy środków owadobójczych w farbach ma kilka zalet w porównaniu z tradycyjnymi metodami opartymi na chromatografii. Jest ona bardziej przyjazna dla środowiska, ponieważ wykorzystuje stosunkowo niewielką ilość rozpuszczalnika organicznego, a także jest bardziej opłacalna ze względu na skrócenie czasu analizy badawczej. Koordynator projektu, Tony Davies, twierdzi, że „precyzyjna analiza aktywnych dodatków w złożonych matrycach stanowi coraz większe wyzwanie dla społeczności analitycznej”. Niezależnie od tego, czy badaniu poddawane są dodatki chemiczne w środkach spożywczych, czy też aktywne środki owadobójcze w farbie o złożonej strukturze, analiza często musi być przeprowadzana in situ. Proces separacji stosowany w standardowych metodach obejmuje potencjalnie inwazyjne etapy ekstrakcji, które powodują zmianę formy składnika aktywnego i prowadzą do uzyskania nieprawidłowych wyników. W porównaniu z nim zaawansowana metoda ChiPyrNMR jest bardziej niezawodna – minimalizuje degradację i chroni składnik aktywny, przez co uzyskane wyniki są bardziej wiarygodne. Choroby przenoszone przez wektory stanowią ponad 17 % wszystkich chorób zakaźnych i prowadzą do ponad 700 000 zgonów rocznie na całym świecie. Projekt ChiPyrNMR przyczyni się do kontroli wektorów poprzez bardziej skuteczne i być może tańsze farby owadobójcze. Wiedza zdobyta w ramach projektu może również zostać wykorzystana w innych systemach oraz w badaniach nad innymi związkami chemicznymi.
Słowa kluczowe
ChiPyrNMR, farba owadobójcza, pyretroid, NMR, chiralność
