Forskare vid School of Science vid IUPUI har funnit att flugor kan användas som kemiska sensorer, med särskilt fokus på upptäckt av kemiska krigföringsmedel.

Trots omfattande förbud har kemiska vapen utplacerats i de senaste konflikterna som det syriska inbördeskriget, och vissa experter fruktar att de kan komma att användas i kriget i Ukraina. En IUPUI-studie visar att blåsflugor kan användas som ett säkrare alternativ för att undersöka användningen av dessa vapen – såväl som andra kemikalier i miljön – för att hålla människor borta från potentiellt farliga situationer.

Verket visas i tidskriften Environmental Science and Technology . Forskningen finansierades genom ett anslag från U.S. Defense Advanced Research Projects Agency.

"Slungor är allestädes närvarande, och de är väldigt skickliga på att ta prover på miljön omkring oss", säger Christine Picard, docent i biologi och chef för Forensic and Investigative Sciences Program vid School of Science vid IUPUI. "De kommer att flyga genom miljön, smaka på den och den informationen kommer att lagras i deras tarmar. Genom en serie experiment kunde vi titta på hur olika miljöfaktorer skulle påverka deras upptäckt av kemiska vapensimulanter."

Teamet av studenter som genomförde experimenten med en kemisk vapensimulant leddes av Nick Manicke, en docent i kemi och kemisk biologi och i kriminaltekniska och undersökande vetenskaper vid IUPUI. En simulator för kemiska vapen delar egenskaper hos faktiska kemiska krigföringsmedel – men är inte giftig för människor – såväl som bekämpningsmedel, som kemiskt liknar kemiska krigföringsmedel när det gäller deras molekylers beteende.

"Vi använde en masspektrometer för att avgöra vilka kemikalier som fanns i blåflugornas tarmar," sa Manicke. "Vi kunde upptäcka simulatorerna för kemisk krigföring, och även några av de saker som kemiska medel bryts ner till när de väl är i miljön. Om en fluga skulle stöta på en vattenkälla med ett kemiskt medel hydrolyserat i vatten, det skulle vi hitta i flugan."

Medan kemiska krigföringsmedel inte kvarstår länge i miljön, fann forskarna att de är bevarade tillräckligt väl i flugans tarmar för kemisk analys. De kunde också upptäcka simulatorerna för kemisk krigföring upp till 14 dagar efter en flugas första exponering – vilket illustrerar ett säkrare alternativ för insamling av prover, utan att riskera människoliv.

"Om ett område är för farligt, för avlägset eller i ett område med begränsad tillgång - eller om man bara ville samla prover i hemlighet - så behöver man bara sätta ut lite bete och flugorna kommer till betet," sa Manicke. "Vi kan skanna genom stora områden genom att dra in flugorna i en fälla och analysera vad som finns i deras tarmar."

Denna forskning har också viktiga tillämpningar för miljöforskare som vill förstå hur föroreningar, såsom bekämpningsmedel, rör sig genom miljön.

"På grund av samarbetet mellan Dr. Manicke och Dr. Picard kunde vi arbeta med ett projekt med potential att ha en direkt inverkan", säger Sarah Dowling, en Ph.D. student som var medförfattare till studien. "Det är tillfredsställande att veta att det arbete vi gjorde under det här projektet kan förbättra säkerheten för krigskämpar och andra som hanterar kemikalier i miljön."

Därefter planerar forskarna att tillämpa det de lärt sig från denna studie mot ett nytt tvåårigt projekt finansierat av Army Research Office on Environmental Chemistry. Detta arbete kommer att fokusera på detektering av molekyler från "okänslig ammunition", som är en ny typ av explosiva föreningar som är mindre benägna att detonera av misstag. På grund av detta tenderar de dock att avsätta mer i miljön.

Genom att använda flugor från områden som är avlägsna eller farliga kommer Manicke och Picard att leta efter spår av okänsliga ammunitionsföreningar i flugorna, vilket tyder på miljöförorening. + Utforska vidare

Studien har hittat en saknad länk mellan spyflugor och eventuell patogenöverföring