Forskare har utvecklat sju kristallformer av imidakloprid - en av världens mest använda insekticider - i ett försök att kraftigt minska dess miljöpåverkan, enligt en studie publicerad i Journal of the American Chemical Society . De nya formulären fungerar upp till nio gånger snabbare än den ursprungliga versionen, vilket innebär att en mindre mängd kan användas för att bekämpa insekter som infektionssjukdomar som överför mygg, samtidigt som risken för skador på andra organismer minskas, såsom bin.

"Genom att använda modifierade former av imidakloprid, vi kan ha en hållbar strategi för att förbättra insekticidens förmåga att kontrollera myggsjukdomsvektorer samtidigt som vi minskar den mängd som behövs, sa Bart Kahr, en professor i kemi vid NYU som studerar kristalltillväxt, och vem som ledde denna forskning. "Detta ger en väg för att minimera exponering och skada för andra organismer, samt fördröja uppkomsten av resistensutveckling av myggor, en brådskande situation där malaria är endemisk."

Imidakloprid är en del av familjen neonicotinoid insekticider, som verkar på insekters centrala nervsystem genom att binda till samma receptor som nikotin. När insekter landar på ytor besprutade med imidakloprid, insekticidmolekylerna absorberas från kristaller genom deras fötter, stör deras nervsystem.

Imidakloprid används i en mängd olika miljöer, från att skydda grödor till att behandla husdjur för loppor; det sprutas även inomhus och utomhus i folkhälsoapplikationer. Tyvärr, den omfattande användningen av imidakloprid i jordbruksmiljöer har varit starkt inblandad i nedgången av bi -kolonier, vilket är oroande med tanke på pollinatorernas betydelse för grödor och blommor. Medan Europeiska unionen har förbjudit användningen av imidakloprid på grund av dess akuta toxicitet för bin, den säljs fortfarande i USA och används i stor utsträckning i mer än 100 andra länder runt om i världen.

"Med tanke på den utbredda användningen av imidakloprid, vi insåg värdet av att utveckla mer aktiva former, som kan användas i mindre mängder och förhoppningsvis extra pollinatorer, sa Michael Ward, professor i kemi vid NYU och en studieförfattare. "Vi har haft liknande framgång med att manipulera en annan insekticid, deltametrin, för att ge en snabbare kristallversion."

I den Journal of the American Chemical Society studie, forskarna upptäckte sju nya kristallformer av imidakloprid, lägga till de två befintliga versionerna, varav en används kommersiellt. Forskaren och studieförfattaren Xiaolong Zhu skapade de flesta av de nya kristallformerna genom att smälta och kyla de kommersiella formerna.

Forskarna testade sedan tre stabila, nya former av imidakloprid på tre typer av sjukdomsbärande myggor ( Aedes , som spred dengue, chikungunya, gul feber, och Zika; Anopheles, som bär malaria; och Culex , som bär lymfatisk filariasis) och fruktflugor. Alla tre formerna av imidakloprid fungerade mycket snabbare än den kommersiella formen, med en som dödar myggor nio gånger snabbare. Insekticider som agerar snabbt är viktiga för att snabbt bekämpa myggor innan de reproducerar eller fortsätter att sprida sjukdomar och kan minska sannolikheten för utveckling av insekticidresistens.

I synnerhet, den mest aktiva formen av imidakloprid visar lovande för användning utanför labbet och på fältet:dess kristaller var lätta att förbereda genom uppvärmning och kylning och förblev stabila vid rumstemperatur. Mer aktiva kristallformer tenderar att vara mindre stabila - ofta omvandlas till sina mer stabila motsvarigheter, som är mindre aktiva som insekticider - men den snabbast verkande versionen av imidakloprid kvarstod i minst sex månader.

"Imidakloprid är en mycket bekymmersam sammansättning av materia, men samtidigt är den extremt populär. Om tillsynsmyndigheter i Nordamerika inte kommer att förbjuda det, enkla ingrepp för att minimera miljöexponering kan ha värde, ", sade Kahr. "En närstudie av kristalltillväxt kan ge en strategi för att uppnå målen att förebygga infektionssjukdomar med imidakloprid samtidigt som risken för resistensutveckling minskar."