Bijtbestendig: Nieuw kledingmateriaal verslaat muggen, zeggen NCSU-onderzoekers

van Laura Oleniacz

Onderzoekers van de North Carolina State University hebben insecticidevrije, muggenbestendige kleding gemaakt van textielmaterialen waarvan ze in experimenten met levende muggen hebben bevestigd dat ze bijtbestendig zijn. Ze ontwikkelden de materialen met behulp van een rekenmodel naar eigen ontwerp, dat het bijtgedrag van dieren beschrijft Aedes aegypti, de mug die virussen bij zich draagt die ziekten bij de mens veroorzaken, zoals Zika, Dengue-koorts en gele koorts.

Uiteindelijk de onderzoekers gemeld in het journaal Insecten dat ze 100 procent van de beten konden voorkomen toen een vrijwilliger zijn kleding droeg – een basislaag en een gevechtsshirt dat oorspronkelijk voor het leger was ontworpen – in een kooi met 200 levende, ziektevrije muggen. Vectortextiel, een startend bedrijf uit NC State, heeft de bijbehorende patentrechten in licentie gegeven en is van plan kleding te maken voor commerciële verkoop in de Verenigde Staten.

Een schermafdruk van de NCSU-patentaanvraag.

De onderzoekers denken dat hun computermodel breder kan worden gebruikt om kleding te ontwikkelen om de overdracht van ziekten te verminderen.

“Het is bewezen dat de stof werkt – dat is het geweldige dat we hebben ontdekt”, zegt co-auteur van het onderzoek André West, universitair hoofddocent mode- en textielontwerp bij NC State en directeur van Zeis Textiles-extensie voor economische ontwikkeling. “Voor mij is dat revolutionair. We ontdekten dat we konden voorkomen dat de mug door de stof heen zou dringen, terwijl andere dik genoeg waren om te voorkomen dat hij de huid zou bereiken.”

Het ontwikkelen van een rekenmodel om textielmaterialen te ontwerpen die dit kunnen voorkomen A. aegypti beten, onderzoekers onderzochten de afmetingen van het hoofd, de antenne en de mond van A. aegypti, en de werking van hoe het bijt. Vervolgens gebruikten ze het model om textielmaterialen te voorspellen die beten zouden voorkomen, afhankelijk van hun dikte en poriegrootte. Onderzoekers zeiden dat ze geloven dat de materialen ook effectief kunnen zijn tegen andere muggensoorten A. aegypti vanwege overeenkomsten in biologie en bijtgedrag.

[Vijf professoren van de North Carolina State University dienden in 2019 een aanvraag in bij het Amerikaanse Patent and Trademark Office voor muggenbeetbestendige kleding: West, Marian G. McCord, Charles S. Apperson, Richard Michael Roe en Emiel A. DenHartog.]

"Er zijn verschillende toepassingen voor kleding", zegt de eerste auteur van het onderzoek Kun Luan, postdoctoraal onderzoeker van bosbiomaterialen bij NC State. “Het idee is om een model te hebben dat alle mogelijke kledingstukken omvat die iemand ooit zou willen hebben.”

Om de nauwkeurigheid van hun model te testen, testten de onderzoekers de materialen waarvan werd voorspeld dat ze bijtvast waren. In experimenten met levende, ziektevrije muggen omringden de onderzoekers een bloedreservoir met plastic materialen gemaakt volgens de door het model voorspelde parameters. Vervolgens telden ze hoeveel muggen volgepropt raakten met bloed.

Eén materiaal dat ze in eerste instantie testten was erg dun – minder dan een millimeter dik – maar had een zeer kleine poriegrootte om te voorkomen dat de mug zijn monddelen of slurf door het materiaal zou steken. Een ander materiaal had een gemiddelde poriegrootte om te voorkomen dat de mug zijn kop ver genoeg door het textiel stak om de huid te bereiken; en een derde materiaal had grotere poriën, maar was zo dik dat de mond van de mug de huid nog steeds niet kon bereiken.

In een daaropvolgende test kozen de onderzoekers een reeks gebreide en geweven stoffen die voldeden aan de bijtvaste parameters die door het model waren bepaald, en valideerden ze dat ze werkten in experimenten waarbij zowel het bloedreservoir als menselijke vrijwilligers werden gebruikt. De onderzoekers testten het aantal beten dat vrijwilligers ontvingen toen studiedeelnemers een arm bedekt met een beschermende hoes in een muggenkooi staken. De onderzoekers vergeleken ook het vermogen van de stoffen om beten te voorkomen en muggen af te weren met stoffen die met een insecticide waren behandeld.

Op basis van wat ze in vroege experimenten leerden, ontwikkelden onderzoekers het bijtbestendige, nauwsluitende ondergoed gemaakt van dun materiaal, evenals een shirt met lange mouwen, dat aanvankelijk bedoeld was als gevechtsshirt voor het leger.

Toen een vrijwilliger de kledingstukken 10 minuten lang droeg en 10 minuten stond in een inloopkooi met 200 hongerige muggen, ontdekte de vrijwilliger dat het gevechtsshirt 100 procent effectief was in het voorkomen van beten. Bij de eerste test met de basislaag kreeg de vrijwilliger beten op de rug en schouders – zeven beten voor 200 muggen. De onderzoekers schreven de beten toe aan het uitrekken en vervormen van de stof, waardoor ze de materiaallaag rond de schouders verdubbelden en uiteindelijk 100 procent van de beten konden voorkomen. Ze testten de kleding ook op comfort en om te zien hoe goed deze de warmte vasthield en vocht afgaf.

“De uiteindelijke kledingstukken die werden geproduceerd waren 100 procent bijtbestendig”, aldus Michaël Roe, William Neal Reynolds Vooraanstaand hoogleraar entomologie aan NC State. “Alledaagse kleding die je in de zomer draagt, is niet bijtbestendig tegen muggen. Ons werk heeft aangetoond dat dit niet zo hoeft te zijn. Kleding die u dagelijks draagt, kunt u bijtvast maken. Uiteindelijk is het idee om een model te hebben dat alle mogelijke kledingstukken omvat die iemand ooit zou willen hebben – zowel voor het leger als voor privégebruik.”

Het onderzoek ‘Mosquito-textielfysica: een wiskundige routekaart naar insecticidevrije, bijtvaste kleding voor het dagelijks leven’ werd gepubliceerd online 13 juli 2021, in het journaal Insecten. Het is geschreven door Luan, Roe, West, Charles Apperson, Marian McCord, Emiel DenHartog, Quan Shi, Nicholas Travanty, Robert Mitchell, Grayson Cave, John Strider en Youngxin Wang van NC State University en Isa Bettermann, Florian Neumann en Tobias Beck van Universiteit van Aken, Duitsland. De studie werd ondersteund door de National Science Foundation, het Department of Defense Deployed War Fighter Program, de Natick Contracting Division van het Amerikaanse ministerie van Defensie, het Chancellor's Innovation Fund bij NC State, het Southeast Center for Agricultural Health and Injury Prevention, PILOTS en de NC Landbouwonderzoeksexperimentstation.

(C) NCSU

Originele bron: WRAL TechWire