避蚊胺是一种驱蚊剂,会导致健康问题。
第二次世界大战期间,东南亚是美军进攻日本的主要战场。由于该地区森林茂密,疟疾、登革热和黄热病等由蚊子传播的疾病非常普遍。1946年,美国军方开始使用人工驱蚊剂N,N-二乙基间甲基苯甲酰胺(DEET)。该驱蚊剂对蚊子有很强的驱避作用,能有效预防蚊媒疾病。自1957年以来,美国开始使用避蚊胺作为民用驱蚊剂。虽然避蚊胺是目前最有效的驱蚊剂,但其缺点是价格高、用量大、神经毒性和致癌风险。在使用过程中,不时有死亡案例。此外,浅黄色油性避蚊胺能溶解塑料、合成纤维和油漆表面,这也阻碍了避蚊胺的使用。
60多年来,尽管研究人员已经做了大量研究来了解避蚊胺驱避蚊子的机理,但蚊子不喜欢避蚊胺的原因一直是个谜。这严重影响了一种可以替代避蚊胺的新型驱蚊剂的开发。2013年,加州大学河滨分校的阿南达·桑卡·雷伊(ananda Sanka Reye)研究小组发现了一种神秘的嗅觉受体,这种受体能让蚊子感知避蚊胺及其所在神经细胞的位置。这是嗅觉研究领域的重大突破。据此,他们开发了一种天然驱蚊剂,它不仅类似于避蚊胺,而且具有极其安全的性能。
科学家发现天然驱蚊化合物
果蝇和蚊子是相似的昆虫。因为果蝇比蚊子更容易进行实验,所以Reye等人用果蝇代替蚊子进行基因改造实验。他们通过基因工程改造果蝇,使得当果蝇对避蚊胺敏感时,其激活的神经细胞会发出绿色荧光。当转基因果蝇被放入装有避蚊胺的容器中时,Reye等人在果蝇触角上的气球凹陷处发现了荧光神经细胞。这种神经细胞携带一种叫做Ir40a的受体,而许多昆虫都有Ir40a受体。受体的功能是向神经细胞发送信号,而Ir40a受体对避蚊胺的反应是向神经细胞发送逃逸信号。当Ir40a受体沉默时,转基因果蝇将不再受避蚊胺的影响。在了解了厌恶避蚊胺的神经细胞种类后,研究人员可以利用这些神经细胞找到其他可能对蚊子有效的驱避剂。
随后,Reye等人使用计算机程序筛选了500,000多种化合物的结构生物活性,以查看哪些化合物具有与避蚊胺和其他已知驱虫剂相似的化学结构特征。他们从自然资源中筛选出200多种候选化合物。为了限制对人类安全的化合物,他们还选择了十种候选化合物进行实验,其中四种化合物对蚊子有很强的驱避作用,三种属于邻氨基苯甲酸盐。
由于避蚊胺是一种高挥发性的油性物质,为了防止蚊虫叮咬,人们需要反复使用大量的驱蚊剂。这样做不仅会损害健康,还会昂贵地驱蚊。高成本使得避蚊胺无法在最需要驱蚊剂的不发达国家和地区使用,而邻氨基苯甲酸酯化合物可以大量生产。这种低价驱蚊剂可以在疟疾流行的热带地区推广。