A prova di morso: il nuovo materiale per indumenti sconfigge le zanzare, affermano i ricercatori della NCSU

di Laura Oleniacz

I ricercatori della North Carolina State University hanno creato indumenti resistenti alle zanzare e privi di insetticidi, utilizzando materiali tessili che hanno confermato essere a prova di morso in esperimenti con zanzare vive. Hanno sviluppato i materiali utilizzando un modello computazionale di loro progettazione, che descrive il comportamento del morso Aedes aegizi, la zanzara che trasporta virus che causano malattie umane come Zika, febbre dengue e febbre gialla.

In definitiva, i ricercatori riportato nel diario insetti che sono stati in grado di prevenire il 100% dei morsi quando un volontario ha indossato i suoi vestiti – uno strato intimo e una camicia da combattimento inizialmente progettata per i militari – in una gabbia con 200 zanzare vive e indenni da malattie. Tessili vettoriali, una startup dello Stato NC, ha concesso in licenza i relativi diritti di brevetto e intende produrre abbigliamento per la vendita commerciale negli Stati Uniti.

Uno screenshot del deposito del brevetto NCSU.

I ricercatori ritengono che il loro modello computazionale potrebbe essere utilizzato più ampiamente per sviluppare indumenti in grado di ridurre la trasmissione di malattie.

"Il tessuto ha dimostrato di funzionare: questa è la cosa grandiosa che abbiamo scoperto", ha affermato il coautore dello studio André West, professore associato di design della moda e tessile alla NC State e direttore della Zeis Textiles Estensione per lo sviluppo economico. “Per me questo è rivoluzionario. Abbiamo scoperto che possiamo impedire alla zanzara di penetrare attraverso il tessuto, mentre altri sono abbastanza spessi da impedirgli di raggiungere la pelle”.

Sviluppare il modello computazionale per progettare materiali tessili che potrebbero prevenire A. aegizi morsi, i ricercatori hanno studiato le dimensioni della testa, dell'antenna e della bocca A. aegizie i meccanismi di come morde. Quindi, hanno utilizzato il modello per prevedere i materiali tessili che avrebbero impedito i morsi, a seconda del loro spessore e della dimensione dei pori. I ricercatori ritengono che i materiali potrebbero essere efficaci anche contro altre specie di zanzare A. aegizi a causa delle somiglianze nella biologia e nel comportamento mordace.

[Cinque professori della North Carolina State University hanno presentato una domanda all'Ufficio brevetti e marchi degli Stati Uniti per gli indumenti resistenti alle punture di zanzara nel 2019: West, Marian G. McCord, Charles S. Apperson, Richard Michael Roe ed Emiel A. DenHartog.]

"Esistono diversi usi per l'abbigliamento", ha affermato il primo autore dello studio Kun Luan, ricercatore post-dottorato sui biomateriali forestali presso la NC State. "L'idea è quella di avere un modello che copra tutti i possibili capi di abbigliamento che una persona vorrebbe mai."

Per testare l'accuratezza del loro modello, i ricercatori hanno testato i materiali che si prevede fossero a prova di morso. Negli esperimenti con zanzare vive e indenni da malattie, i ricercatori hanno circondato un serbatoio di sangue con materiali plastici realizzati secondo i parametri previsti dal modello. Hanno poi contato quante zanzare si erano riempite di sangue.

Un materiale inizialmente testato era molto sottile – meno di un millimetro di spessore – ma aveva una dimensione dei pori molto piccola per impedire alla zanzara di infilare l’apparato boccale, o proboscide, attraverso il materiale. Un altro materiale aveva pori di media dimensione per impedire alla zanzara di inserire la testa attraverso il tessuto abbastanza in profondità da raggiungere la pelle; e un terzo materiale aveva pori più grandi, ma era sufficientemente spesso perché la bocca della zanzara non potesse ancora raggiungere la pelle.

In un test successivo, i ricercatori hanno scelto una serie di tessuti a maglia e tessuti che soddisfacevano i parametri a prova di morso determinati dal modello e hanno convalidato che funzionassero in esperimenti utilizzando sia il serbatoio del sangue che volontari umani. I ricercatori hanno testato il numero di punture ricevute dai volontari quando i partecipanti allo studio hanno inserito un braccio coperto da una manica protettiva in una gabbia per zanzare. I ricercatori hanno anche confrontato la capacità dei tessuti di prevenire le punture e di respingere le zanzare con quella dei tessuti trattati con un insetticida.

Da ciò che hanno appreso nei primi esperimenti, i ricercatori hanno sviluppato l’indumento intimo resistente ai morsi e aderente realizzato con un materiale sottile, nonché una camicia a maniche lunghe, inizialmente concepita come una camicia da combattimento per i militari.

Quando un volontario ha indossato gli indumenti seduto per 10 minuti e in piedi per 10 minuti in una gabbia con 200 zanzare affamate, ha scoperto che la maglietta da combattimento era efficace al 100% nel prevenire i morsi. Nel primo esperimento, testando lo strato di base, il volontario ha ricevuto morsi sulla schiena e sulle spalle: sette morsi per 200 zanzare. I ricercatori hanno attribuito i morsi allo stiramento e alla deformazione del tessuto, quindi hanno raddoppiato lo strato di materiale attorno alle spalle e alla fine sono stati in grado di prevenire il 100% dei morsi. Hanno anche testato il comfort degli indumenti e per vedere quanto bene intrappolavano il calore e rilasciavano umidità.

"Gli indumenti finali prodotti erano resistenti al 100% ai morsi", ha affermato Michael Capriolo, William Neal Reynolds Distinguished Professor of Entomology presso NC State. “L’abbigliamento quotidiano che indossi in estate non è resistente ai morsi delle zanzare. Il nostro lavoro ha dimostrato che non deve essere così. I vestiti che indossi ogni giorno possono essere resi resistenti ai morsi. In definitiva, l’idea è quella di avere un modello che copra tutti i possibili indumenti che una persona vorrebbe, sia per uso militare che per uso privato”.

È stato pubblicato lo studio “Fisica tessile-zanzare: una tabella di marcia matematica per indumenti senza insetticidi e a prova di morso per la vita di tutti i giorni” in linea 13 luglio 2021, sulla rivista insetti. È stato scritto da Luan, Roe, West, Charles Apperson, Marian McCord, Emiel DenHartog, Quan Shi, Nicholas Travanty, Robert Mitchell, Grayson Cave, John Strider e Youngxin Wang della NC State University e Isa Bettermann, Florian Neumann e Tobias Beck di Università di Aquisgrana, Germania. Lo studio è stato sostenuto dalla National Science Foundation, dal Deployed War Fighter Program del Dipartimento della Difesa, dalla Natick Contracting Division del Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti, dal Chancellor's Innovation Fund presso NC State, dal Southeast Center for Agricultural Health and Injury Prevention, PILOTS e dal Stazione sperimentale di ricerca agricola NC.

(C) NCSU

Fonte originale: WRAL TechWire