DEET 替代物現身 未來可擴及植物蟲害防治

作者 | 發布日期 2013 年 10 月 04 日 16:41 | 分類 生物科技 , 醫療科技
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市售防蚊液裡主要成份 DEET,是經過科學證明有助驅蚊的物質,但它對人體也有不良的影響,且目前已知道蚊蟲在某些情形下會對DEET產生抗性。如今科學家透過研究昆蟲的嗅覺受體,找到了能夠干擾蚊蟲叮咬人類的關鍵,並且發現了三種安全的化合物可以取代 DEET,可以用來防止瘧疾、登革熱、西尼羅河病毒及黃熱病的傳播,未來甚至有機會應用到植物蟲害防治。



3種已知安全化合物也可驅蚊

加州大學河濱分校(University of California, Riverside)昆蟲學助理教授 Anandasankar Ray 領導的團隊已經辨認出了昆蟲偵測 DEET 的嗅覺受體,他們先利用基因工程將果蠅的基因組改造,讓神經在接觸到 DEET 後便會發出綠色螢光,也就可以發現嗅覺受體所在。這個關鍵性的嗅覺受體命名為 Ir40a,它位於昆蟲觸角內一個過去很少被注意到的部位:球囊。

mosquitoes02▲綠色螢光部份就是特定的嗅覺受體。(Photo Credit: Ray Lab, UC Riverside)

Ray 表示,直到現在人類才發現這個昆蟲用來避開 DEET 氣味的受體,沒有這個受體,人類也無法運用現代科技做出更好的驅蚊產品。這項研究的結果刊登在最新一期的「自然」(Nature)雜誌。

除了尋找受體,他們還利用先進的化學資訊系統,試圖在40多萬種化合物中尋找替代品。他們發展出一種演算法,找出既天然、驅蟲效果又強的化合物,結過篩選出將近200種,團隊再選出其中10種加以測試,其中有4種經驗證對果蠅與斑蚊屬(例如白線斑蚊與埃及斑蚊)的蚊子很有效,這4種之中又有3種已經過美國食品與藥物管理局核可為食品添加物。

未來更廣泛的運用

Ray 指出,這三種化合物不會溶解塑料,目前也已經添加在某些食物中做為香精,未來,它們也可以添加在蚊帳、衣服與窗帘中,讓它們把昆蟲趕跑。未來,他們還可以使用這套演算法繼續尋找其他可用的化合物,找到更為長效或可應用在廣大空間的驅蚊化合物。

進一步延伸下去,這項科技對人類的生活將會產生重大影響。Ray 解釋道,Ir40a 跟相關的蛋白質不僅只屬於蚊子與果蠅,其他對人類或植物有害的昆蟲也會有。這代表這項發現開啟了一個新紀元,讓人類有了更便宜更有效益的驅蟲技術,這不僅對人類、對動物,甚至對糧食作物如玉米等的蟲害,也有了全新的視野。

Ray 等人所使用的演算法由團隊中的 Sean Michael Boyle 開發,主要應用在判斷上千種化合物中有哪些的氣味分子可以跟嗅覺受體產生互動。他們也利用這項工具研究109種氣味與24種嗅覺受器的互動程度,並且辨認出氣味分子的共同特色,接著就可以用這些共同特色去檢視24萬種其他類似氣味的揮發性化合物。有了這樣系統化的前置工作,再拿這些化合物去跟嗅覺受器做實驗,最後化合物中有71%的機率會激發或抑制受器的功能,這會比一個一個嘗試要有效率。

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▲這些蚊子會停留在底下有人手的網子上,然而當加上新發現的化合物後,蚊子就飛走了。

人類皮膚也有天然驅蟲劑

此外,日前在美國化學學會的會議中,美國農業部 Ulrich Bernier 博士指出他們發現一種人類皮膚上自然生成的化合物可以替代 DEET 。人們從經驗中知道某些人特別容易被蚊子叮咬,有可能是因為他們的皮膚上有些化合物會特別吸引蚊子,或是他們缺乏蚊蟲不喜歡的化合物。因此研究團隊把皮膚上數百種化合物噴灑在箱子上,看蚊子的反應。他們也把一些化合物噴灑在人手上,發現蚊子對這隻手沒有興趣。

DEET 最早出現於1940年代,最初是當農藥使用,第二次世界大戰期間美軍用來叢林戰中驅蟲,之後漸漸被使用在一般生活中。DEET 會溶解一些塑料或尼龍,而且在非洲或某些蚊蟲災害較重的地區並不普及。DEET 是目前科學驗證過有效的驅蟲劑,但各衛生機構都對 DEET 的使用提出許多注意事項,可見官方雖然不願明講,但 DEET 並不是對人體無害的物質。因此河濱分校的這項研究具有重大意義,讓 DEET 在問世近65年後終可功成身退。

河濱分校確認的三種化合物為 methyl N,N-dimethyl anthranilate、鄰氨基苯甲酸乙酯(ethyl anthranilate)、鄰氨基苯甲酸丁酯(butyl anthranilate),而農業部研究發現的化合物,包括1-methylpiperzine。

(Opening Photo Credit: Ray Lab, UC Riverside)

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