▎药明康德内容团队编辑
夏日除了炎热,蚊子肯定算最恼人的事物之一。这种烦人的小东西不仅会冷不丁咬你一口,使皮肤瘙痒红肿,还可能传播各种疾病。比如埃及伊蚊(Aedes aegypti),这种蚊子能传播引起寨卡、登革热和黄热病等多种疾病的病毒。
近日,美国北卡罗来纳州立大学(North Carolina State University)的研究人员利用设计的计算模型,开发了一种无杀虫剂的新型防蚊织物,用它制作的服装看起来和日常服装一样。在实际研究中,面对200只活埃及伊蚊,这种织物能够提供100%的防叮咬保护!
不仅如此,由于蚊子具有相似的生物学和叮咬行为,科学家认为,这种织物对其他蚊子也有效!
为了防蚊,人们尝试在衣服和皮肤上喷洒杀虫剂,然而化学制剂可能对身体有潜在的健康影响。那么,有没有可能从衣服本身的织物材料物理结构入手,以抵挡蚊子的进攻呢?
该论文的第一作者Kun Luan博士说:“我们的想法是,设计一个模型,能够覆盖人们想要的所有服装类型。”
研究人员测量了埃及伊蚊头部、触角和喙的上唇尺寸,以并计算了它们叮咬行为的力学性质,开发出一款计算模型,以决定防叮咬纺织材料的厚度和孔径。
为了测试模型的准确性,他们用根据模型预测参数制作的测试材料包住一个血液储存器,然后统计有多少未携带疾病病毒的活埃及伊蚊能够穿透屏障织物,吸到血。
研究人员最初测试了三种材料:第一种非常薄,厚度不到一毫米,并且孔径小于蚊子唇径(labrum diameter);第二种孔径大于唇径但小于头径;第三种孔径大于头径,小于唇径与头径之和,但足够厚。
接下来,研究人员选择了一系列符合模型确定的防咬伤参数的织物,并通过血液储存器和志愿者继续进行了测试。活体试验的评估方式是当志愿者套着织物做的保护套时,手臂插入蚊子笼后的被叮咬次数。
最后,研究团队制作出一款薄内衣,以及一种长袖衬衫。
一名志愿者分别穿着这两种衣服,站在一个装满200只饥饿活埃及伊蚊的笼子里10分钟。研究人员发现,长袖衬衫能100%有效地防止叮咬。但穿着薄内衣时,志愿者的背部和肩部的被叮咬了7次。他们认为这是由于织物的拉伸和变形,因此将肩部周围的材料层加倍,最终设计出了同样100%有效防叮咬的薄内衣。
▲防蚊服装的纺织结构原理、设计步骤与进行的各项测试与试验(图片来源:参考资料[1])
此外,研究人员还比较了相比经杀虫剂处理的织物,这种织物在防止叮咬和驱赶蚊子上的能力。结果表明,这种织物的抗叮咬性要高出3倍!
并且,舒适性测试表明,这种织物具有优越的热生理性能,能够很好地捕获热量(保暖)与蒸发水分(散汗)。
研究人员认为,未来可以利用这个计算模型更广泛地开发不同种类的服装。这些服装将不仅舒适,便于日常穿着,而且能够仅基于纺织结构,有效地防止蚊子叮咬。
让我们期待可以每日穿着的“抗蚊神器”能够早日提供给普通群众,让我们从此无惧蚊子叮咬!
参考资料:
[1] Luan, K。, et, al。 (2021)。 Mosquito-Textile Physics: A Mathematical Roadmap to Insecticide-Free, Bite-Proof Clothing for Everyday Life。 Insects, 12(7), 636。 https://doi.org/10.3390/insects12070636
[2] Mosquito-resistant clothing prevents bites in trials。 Retrieved July 13, 2021, from https://www.eurekalert.org/pub_releases/2021-07/ncsu-mcp071321.php