Door een eenvoudig proces van verwarmen en koelen, Onderzoekers van de New York University hebben een nieuwe kristalvorm van deltamethrin ontwikkeld - een veelgebruikt insecticide dat wordt gebruikt om malaria te bestrijden - wat resulteert in een insecticide dat tot 12 keer effectiever is tegen muggen dan de bestaande vorm.

De bevindingen, gepubliceerd in het tijdschrift Proceedings van de National Academy of Sciences (PNAS) , kan een broodnodig en betaalbaar alternatief voor insecticiden bieden in het licht van de groeiende resistentie onder muggen.

"Het gebruik van actievere kristalvormen van insecticiden is een eenvoudige en krachtige strategie voor het verbeteren van in de handel verkrijgbare verbindingen voor malariabestrijding, het omzeilen van de noodzaak om nieuwe producten te ontwikkelen in de voortdurende strijd tegen door muggen overgedragen ziekten, " zei Bart Kahr, hoogleraar scheikunde aan de NYU en een van de senior auteurs van het onderzoek.

"Verbeteringen in de malariabestrijding zijn net zo dringend nodig als altijd tijdens de wereldwijde COVID-19-crisis, " voegde Kahr toe. "Het aantal sterfgevallen als gevolg van malaria in Afrika zal dit jaar naar verwachting verdubbelen als gevolg van aan het coronavirus gerelateerde verstoringen van de toeleveringsketens. We hebben volksgezondheidsmaatregelen nodig om zowel infectieziekten, en voor malaria, dit omvat effectievere insecticiden."

Malaria is wereldwijd een grote uitdaging voor de volksgezondheid, met meer dan 200 miljoen gevallen en 400, 000 doden gemeld per jaar. Insecticiden zoals deltamethrin kunnen de verspreiding van door muggen overgedragen ziekten voorkomen en worden vaak binnenshuis en op muskietennetten gespoten. Echter, muggen worden steeds meer resistent tegen insecticiden, waardoor onderzoekers en volksgezondheidsfunctionarissen op zoek gaan naar alternatieven met nieuwe werkingsmechanismen.

Veel insecticiden, inclusief deltamethrin, zijn in de vorm van kristallen - de onderzoeksfocus voor Kahr en collega NYU-professor scheikunde Michael Ward. Wanneer muggen op insecticidekristallen trappen, het insecticide wordt geabsorbeerd door hun voeten en, indien effectief, doodt de muggen.

Als onderdeel van hun onderzoek naar kristalvorming en groei, Kahr en Ward bestuderen en manipuleren insecticidekristallen, het verkennen van hun alternatieve vormen. In hun PNAS-onderzoek de onderzoekers verhitten de in de handel verkrijgbare vorm van deltamethrin enkele minuten tot 110°C/230°F en lieten het afkoelen tot kamertemperatuur; dit resulteerde in een nieuwe gekristalliseerde vorm van deltamethrin, samengesteld uit lange, kleine vezels die uit een enkel punt stralen.

Wanneer getest op Anopheles quadrimaculatus en Aedes aegypti muggen - die beide malaria overbrengen - en fruitvliegen, de nieuwe kristalvorm van deltamethrin werkte tot 12 keer sneller dan de bestaande vorm. Snelwerkende insecticiden zijn belangrijk om muggen snel te bestrijden voordat ze zich voortplanten of ziekten blijven verspreiden.

De nieuwe vorm bleef ook stabiel - en in staat om muggen snel te doden - gedurende ten minste drie maanden.

Om te simuleren hoe de twee vormen van deltamethrin zouden presteren bij het indammen van de verspreiding van malaria, de onderzoekers wendden zich tot epidemiologische modellering die suggereert dat het gebruik van de nieuwe vorm bij binnenshuis spuiten in plaats van de oorspronkelijke vorm de overdracht van malaria aanzienlijk zou onderdrukken, zelfs in regio's met een hoge resistentie tegen insecticiden. Bovendien, minder van de nieuwe vorm zou moeten worden gebruikt om hetzelfde effect te bereiken, mogelijk de kosten van programma's voor de bestrijding van muggen verlagen en de blootstelling van het milieu aan het insecticide verminderen.

"Deltamethrin is een toonaangevend hulpmiddel geweest in de strijd tegen malaria, maar het gaat een onzekere toekomst tegemoet, bedreigd door de ontwikkeling van resistentie tegen insecticiden. De eenvoudige bereiding van deze nieuwe kristalvorm van deltamethrin, in combinatie met zijn stabiliteit en duidelijk grotere werkzaamheid, laat ons zien dat de nieuwe vorm kan dienen als een krachtig en betaalbaar instrument voor de bestrijding van malaria en andere door muggen overgedragen ziekten, " zei Ward.