Các chiến lược kiểm soát muỗi dựa trên thuốc trừ sâu

admin·09/11/2024·0 comments

Thuốc trừ sâu tổng hợp đã được sử dụng như một giải pháp để giảm sự lây truyền bệnh do muỗi trong nhiều thập kỷ. Hai biện pháp kiểm soát bằng thuốc trừ sâu chủ yếu đang được sử dụng để kiểm soát muỗi là: triển khai màn chống muỗi tẩm thuốc trừ sâu (ITNs) và phun tồn lưu trong nhà (IRS) bằng thuốc trừ sâu. Các biện pháp can thiệp này đã được sử dụng hiệu quả để tiêu diệt muỗi hoặc can thiệp vào hành vi tìm vật chủ của chúng để ngăn ngừa lây truyền bệnh trên toàn thế giới.

Bốn nhóm thuốc trừ sâu chủ yếu được sử dụng trong các chương trình kiểm soát muỗi bao gồm pyrethroid (ví dụ: deltamethrin, permethrin, cypermethrin, lambda-cyhalothrin), organochlorine (ví dụ: DTT), organophosphate (ví dụ: malathion, fenitrothion) và carbamate (ví dụ: propoxur, bendiocarb). Hầu hết các loại thuốc trừ sâu tổng hợp đều có tác động sinh lý hoặc hành vi đối với muỗi và chủ yếu nhắm vào hệ thống thần kinh trung ương của côn trùng.

  • Pyrethroid là thuốc trừ sâu được sử dụng rộng rãi nhất cho IRS và là thuốc trừ sâu tổng hợp duy nhất hiện đang được sử dụng trong màn và vải ITN, có hoạt tính gây kích ứng hoặc xua đuổi muỗi và ít gây độc cho động vật có vú. Chúng phá vỡ các kênh natri điện áp trong màng tế bào thần kinh.
  • Một số organochlorine cũng là chất ức chế các kênh natri điện áp của côn trùng. Dichlorodiphenyltrichloroethane (DDT) là một ví dụ nhắm vào các kênh natri, và nó là loại thuốc trừ sâu tổng hợp đầu tiên và được sử dụng phổ biến nhất của organochlorine trong phun tồn lưu.
  • Các organochlorine khác (như cyclodienes, dieldrin và fipronil) nhắm vào các thụ thể axit γ-amino butyric (GABA), là các kênh clorua có cổng dị hợp tử trong hệ thống thần kinh trung ương của côn trùng.
  • Organophosphate (OP) và carbamate là hai loại thuốc trừ sâu khác có chung cơ chế hoạt động tương tự. Chúng ức chế enzym acetylcholinesterase (AChE), ngăn chặn sự phân hủy chất dẫn truyền thần kinh acetylcholine, dẫn đến kích thích quá mức thần kinh cơ và gây chết côn trùng.

Mặc dù các chiến lược kiểm soát muỗi dựa trên thuốc trừ sâu đã được sử dụng hiệu quả trong nhiều thập kỷ, nhưng việc các dịch vụ xịt muỗi tại nhà sử dụng chúng lâu dài đang bị thách thức bởi chi phí cao, độc tính và quan trọng hơn là sự phát triển của khả năng kháng thuốc trừ sâu tổng hợp. Do đó, nghiên cứu sâu rộng về một nhóm thuốc trừ sâu khác để kiểm soát muỗi, được gọi là “thuốc trừ sâu sinh học”, là một quá trình đang diễn ra và các hợp chất tự nhiên mới đang được nghiên cứu để thay thế thuốc trừ sâu tổng hợp thông thường.

Kháng thuốc trừ sâu ở muỗi

Ngay sau lần sử dụng đầu tiên ở California vào năm 1945, tình trạng kháng DDT ở muỗi đã được báo cáo. Kể từ đó, tình trạng kháng thuốc trừ sâu ở muỗi đã được báo cáo, với sự gia tăng đáng kể từ năm 2010 đến năm 2016.

Các cơ chế kháng thuốc khác nhau đã được quan sát thấy ở muỗi:

  • Thay đổi trong quá trình trao đổi chất (thay đổi trong các enzym dẫn đến giải độc thuốc trừ sâu nhanh chóng),
  • Thay đổi vị trí mục tiêu (ngăn chặn thuốc trừ sâu đến vị trí mục tiêu của chúng),
  • Kháng thuốc xâm nhập (hàng rào lớp biểu bì làm giảm sự xâm nhập của thuốc trừ sâu) và
  • Kháng thuốc hành vi (thay đổi trong phản ứng của chúng đối với tác dụng của thuốc trừ sâu).

Ở muỗi, sự thay đổi các thụ thể thần kinh tại vị trí mục tiêu (ví dụ: đột biến ở các gen kdr, Rdl và Ace-1R) và giải độc do tăng hoặc biến đổi hoạt động của enzym (ví dụ: monooxygenases (P450s), glutathione-S-transferases và carboxylesterases) là hai cơ chế chính gây kháng thuốc trừ sâu.

  • Sự thay đổi vị trí mục tiêu ở muỗi liên quan đến các đột biến kháng hạ gục (kdr) (L1014F hoặc L1014S) trong gen kênh natri điện áp, gây ra tình trạng thuốc trừ sâu không thể liên kết với các thụ thể tương ứng của chúng. Sự xuất hiện của các đột biến kdr gây ra tình trạng không nhạy cảm với pyrethroid và DDT.
  • Một đột biến vị trí mục tiêu khác, đột biến gen AChE (Ace-1R), gây ra tình trạng kháng organophosphate và carbamate. Ở muỗi, đột biến G119S trong gen Ace-1R mã hóa AChE gây ra tình trạng kháng thuốc trừ sâu organophosphate và carbamate, và tần suất đột biến đang gia tăng trong quần thể muỗi tự nhiên.
  • Đột biến thay thế alanine thành serine/glycine (A296S/G), Rdl, trong miền xuyên màng thứ hai của tiểu đơn vị thụ thể GABA gây ra tình trạng kháng thuốc trừ sâu organochlorine và không nhạy cảm ở muỗi.

Muỗi có các enzym chuyển hóa, chủ yếu là “enzym giải độc” chịu trách nhiệm phân hủy sinh học thuốc trừ sâu và loại bỏ tác dụng trừ sâu của chúng. Khi tiếp xúc với thuốc trừ sâu tổng hợp, hoạt động của enzym giải độc tăng lên (do tăng cường khuếch đại gen hoặc điều hòa tăng) dẫn đến muỗi kháng thuốc trừ sâu. Ba nhóm enzym giải độc có liên quan đến khả năng kháng thuốc trừ sâu ở muỗi:

  • cytochrome P450 monooxygenases (CYP),
  • glutathione-S-transferases (GST) và
  • carboxylcholinesterases (CCE)

liên quan đến khả năng kháng pyrethroid, organochloride và OP và carbamate, tương ứng.

  • Các enzym Cytochrome P450 tham gia vào quá trình chuyển hóa của cả bốn nhóm thuốc trừ sâu.
  • Glutathione S-transferases bao gồm một họ enzym đa dạng tham gia vào quá trình giải độc thuốc trừ sâu (ví dụ: pyrethroid và DTT) ở muỗi.
  • Sự giải độc esterase gia tăng trong kháng OP đã được nghiên cứu rộng rãi nhất ở muỗi Culex. Các enzym này cô lập thuốc trừ sâu và cản trở sự liên kết của nó với AChE mục tiêu bằng cách liên kết nhanh và chuyển hóa chậm thuốc trừ sâu.

Rõ ràng là tình trạng kháng chéo gây ra các vấn đề lớn trong việc kiểm soát tình trạng kháng thuốc trừ sâu thông qua các phương pháp được thảo luận ở trên. Những cơ chế này có thể gây ra tình trạng kháng nhiều hơn một nhóm thuốc trừ sâu (có phương thức hoạt động tương tự) do sử dụng kéo dài và chuyên sâu các hóa chất này. Hơn nữa, tình trạng kháng thuốc trừ sâu mang tính di truyền và có thể được cố định trong quần thể muỗi, chẳng hạn như những cá thể có gen kháng thuốc có thể sẽ có lợi thế chọn lọc khi có thuốc trừ sâu. Hơn nữa, những con muỗi sống sót sau khi tiếp xúc với thuốc trừ sâu có thể có cơ hội truyền những đặc điểm đó cho con cái của chúng, điều này làm tăng tỷ lệ phần trăm cá thể kháng thuốc ở các thế hệ tiếp theo trong quần thể đó. Nếu tần số gen kháng thuốc tăng lên trong quần thể, điều này có thể khiến nhiều cá thể kháng thuốc hơn né tránh được sự tiếp xúc với thuốc trừ sâu.

Sự xuất hiện và lan rộng của tình trạng kháng thuốc trừ sâu, kháng chéo và tăng tần số gen kháng thuốc trong quần thể muỗi ảnh hưởng đáng kể đến việc kiểm soát và loại bỏ bệnh do muỗi truyền, đồng thời nhấn mạnh sự cần thiết phải có các chiến lược thay thế. Đã có sự quan tâm lớn đối với các chiến lược kiểm soát sinh học an toàn và lành mạnh cũng như phát triển các biện pháp can thiệp mới để khắc phục các vấn đề liên quan đến thuốc trừ sâu tổng hợp. Do đó, nghiên cứu sâu về một nhóm thuốc trừ sâu khác để kiểm soát muỗi, được gọi là “thuốc trừ sâu sinh học”, là một quá trình đang diễn ra và các hợp chất tự nhiên mới đang được nghiên cứu để thay thế thuốc trừ sâu tổng hợp thông thường.

Thuốc trừ sâu sinh học từ thực vật

Thuốc trừ sâu sinh học có nguồn gốc từ các sản phẩm tự nhiên, chẳng hạn như các hợp chất hoạt tính sinh học của thực vật, pheromone và từ các vi sinh vật, chẳng hạn như vi khuẩn, nấm, vi rút hoặc động vật nguyên sinh. Có bốn nhóm thuốc trừ sâu sinh học chính dựa trên bản chất nguồn gốc của chúng:

  • Phytochemical
  • Thuốc trừ sâu vi sinh vật
  • Chất bảo vệ kết hợp thực vật (PIP) và
  • Pheromone

Chúng ít độc hại hơn, nhắm mục tiêu cụ thể, hiệu quả cao với số lượng nhỏ và có khả năng phân hủy sinh học, điều này khiến chúng trở thành chất thay thế tuyệt vời cho các hợp chất tổng hợp. Quan trọng hơn, muỗi đang phát triển khả năng kháng các hợp chất tổng hợp, một gánh nặng cần được giải quyết để kiểm soát bệnh do muỗi thành công. Vì thuốc trừ sâu sinh học ít gây ra tình trạng kháng côn trùng hơn, nên hầu hết các nghiên cứu hiện nay tập trung vào việc khám phá các hợp chất tự nhiên ứng cử viên có khả năng tác động lên muỗi để chống lại sự lây truyền bệnh do muỗi.

Thực vật đã tiến hóa để phát triển nhiều hợp chất hóa học phòng thủ chống lại các vi sinh vật gây bệnh và côn trùng. Các hợp chất hóa học hoạt tính sinh học này, được gọi là “phytochemical”, có chức năng như chất xua đuổi, độc tố, chất ngăn chặn thức ăn và chất điều hòa sinh trưởng chống lại côn trùng. Nhiều bộ phận khác nhau của thực vật bậc cao (lá, rễ, thân, hạt, vỏ cây, quả, vỏ quả và nhựa), toàn bộ cây thân thảo nhỏ hoặc hỗn hợp của các loại cây khác nhau có thể được sử dụng để làm thuốc trừ sâu sinh học hiệu quả. Hoạt tính của một phytochemical có thể thay đổi đáng kể tùy thuộc vào loài thực vật, bộ phận của cây và tuổi của nó, độ phân cực của dung môi được sử dụng trong quy trình chiết xuất và loài muỗi. Phytochemical thể hiện tác dụng của chúng thông qua việc nhắm mục tiêu vào các thành phần tế bào quan trọng và ảnh hưởng đến sinh lý côn trùng theo những cách khác nhau; thông qua việc ức chế hoạt động của AChE và kênh clorua có cổng GABA, phá vỡ quá trình trao đổi ion natri-kali và hoạt động của màng tế bào thần kinh, ngăn chặn các kênh canxi và kích hoạt các thụ thể nicotinic acetylcholine và các thụ thể octopamine. Hơn nữa, phytochemical có thể gây phá hủy tế bào biểu mô ở ruột giữa của muỗi và ảnh hưởng đến quá trình biến thái.

Một số phytochemical đã được báo cáo về hoạt động diệt muỗi của chúng. Các hợp chất hóa học này chủ yếu là các chất chuyển hóa thứ cấp, chẳng hạn như tinh dầu, alkaloid, phenol, terpenoid, steroid và phenolic từ các loại thực vật khác nhau. Phytochemical trong các loài thực vật rất đa dạng và việc khám phá những loại có hoạt tính diệt muỗi, được điều chỉnh bởi sự thay đổi mức độ biểu hiện của các enzym giải độc, có tầm quan trọng lớn trong việc kiểm soát muỗi.

Trong các phần tiếp theo, chúng tôi cung cấp kiến thức hiện tại về các hợp chất có nguồn gốc thực vật diệt muỗi và hoạt động của chúng để hiểu rõ hơn về hiệu quả của chúng trong việc ngăn ngừa các bệnh do muỗi truyền.

Các hợp chất từ thực vật và kiểm soát muỗi

Các hợp chất có nguồn gốc thực vật có hoạt tính diệt ấu trùng, diệt trứng và xua đuổi ở giai đoạn đầu hoặc trưởng thành của muỗi, ảnh hưởng đến hệ thần kinh, hô hấp, nội tiết và cân bằng nước. Các hợp chất xua đuổi có hiệu quả trong việc tránh vật chủ của con người khỏi bị muỗi đốt để hút máu. Do đó, hiểu hệ thống khứu giác của muỗi là rất quan trọng để xác định các hợp chất xua đuổi. Thuốc chống côn trùng ảnh hưởng đến tế bào thần kinh thụ thể khứu giác thông qua việc sửa đổi hoặc ngăn chặn phản ứng của nó, do đó gây ra hành vi tránh né hoặc thay đổi hành vi tìm kiếm vật chủ của muỗi. Có nhiều hợp chất thực vật có hoạt tính xua đuổi. Tinh dầu, alkaloid và các hợp chất thơm từ nhiều loại thực vật khác nhau thường được sử dụng cho các chất chống muỗi có nguồn gốc thực vật và chúng đã cho thấy khả năng can thiệp vào hành vi tìm kiếm vật chủ của muỗi khi bôi lên da người hoặc sử dụng để phun trong nhà.

Hoạt tính diệt côn trùng và xua đuổi của bốn chất chuyển hóa thực vật chính (tinh dầu, neem, pyrethrum, alkaloid) và các hợp chất thực vật khác (flavonoid và rotenone) sẽ được thảo luận chi tiết.

Tinh dầu

Tinh dầu đã được sử dụng hiệu quả chống lại nhiều loại sâu bệnh và để bảo vệ cây trồng trên thế giới và chúng là giải pháp thay thế tiềm năng cho thuốc trừ sâu tổng hợp được sử dụng để chống lại muỗi. Tinh dầu là hỗn hợp tự nhiên rất phức tạp bao gồm nhiều loại phân tử dễ bay hơi, là hydrocarbon (terpen và sesquiterpene), hydrocarbon oxy hóa và phenylpropene.

Xem thêm  Khả năng kháng thuốc của muỗi - vấn đề và giải pháp

Tinh dầu nhắm vào hệ thần kinh của côn trùng và gây ra các tác động gây độc thần kinh thông qua một số cơ chế bằng cách ức chế hoạt động của AChE và ngăn chặn các thụ thể octopamine và kênh clorua có cổng GABA. Khoảng 90% tinh dầu bao gồm monoterpen, được xác định là thành phần hoạt tính cho thuốc diệt ấu trùng tiềm năng từ thực vật và gây ức chế hoạt động của AChE ở côn trùng. Monoterpene, chẳng hạn như linalool, cuminaldehyde, 1,8-cineole, limonene và fenchone, gây ức chế AChE và tích tụ acetylcholine trong khớp thần kinh và trạng thái kích thích vĩnh viễn, dẫn đến mất điều hòa.

Hệ thống octopaminergic của côn trùng là một mục tiêu khác của tinh dầu ngăn chặn các thụ thể octopamine và gây ra các tác động hành vi cấp tính và bán nguy hiểm đối với côn trùng. Sự gia tăng nồng độ AMP vòng, được tạo ra khi octopamine liên kết với các thụ thể octopamine, có thể bị ức chế bởi hỗn hợp các loại tinh dầu (eugenol, γ-terpineol và rượu cinnamic). Hơn nữa, sự liên kết thụ thể octopamine giảm đáng kể chỉ với liều lượng eugenol thấp. Một mục tiêu khả thi khác của tinh dầu là các kênh clorua có cổng phối tử. Tinh dầu bao gồm các monoterpen, chẳng hạn như linalool, methyl eugenol, estragole, citronellal, ức chế các kênh clorua có cổng GABA bằng cách liên kết tại vị trí thụ thể và tăng dòng anion clorua vào tế bào thần kinh, dẫn đến kích thích quá mức hệ thống thần kinh trung ương, co giật , và cuối cùng là cái chết của côn trùng.

Nhiều loại dầu thực vật có hoạt tính diệt trứng, diệt ấu trùng, diệt nhộng và xua đuổi chống lại nhiều loài muỗi khác nhau. Tinh dầu của các loài thực vật thuộc họ Lamiaceae, Poaceae, Rutaceae và Myrtaceae nổi tiếng với hoạt tính xua đuổi. Tinh dầu thu được từ sả, chanh và bạch đàn có bán trên thị trường và được Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (US EPA) khuyến nghị là thành phần xua đuổi để bôi lên da vì chúng có độc tính thấp.

  • Hầu hết các monoterpen và sesquiterpene của tinh dầu được biết đến với hoạt tính xua đuổi. Trong số các monoterpen, α-pinene, γ-pinene, p-cymene, eugenol, limonene, thymol, terpinolene, citronellol, long não và citronellal là nguyên nhân gây ra hiện tượng muỗi xua đuổi.
  • Các phân tử đại diện của sesquiterpene là guaiol, α-bisabolol, α-cadinol, germacrene D, β-caryophyllene và nootkatone. β-caryophyllene được biết là có hoạt tính xua đuổi mạnh mẽ chống lại muỗi Aedes.
  • Bên cạnh monoterpen và sesquiterpene, phytol (một loại rượu diterpene) và coumarin (một loại phenol thơm) đều được xác định là nguyên nhân gây ra tác dụng ngăn chặn vết cắn ở Ae. aegypti.

Hoạt tính xua đuổi của tinh dầu thường được cho là do các hợp chất hóa học riêng lẻ, nhưng tác dụng hiệp đồng của các chất chuyển hóa thực vật đã được quan sát thấy khi tác dụng của một hợp chất hoạt động được tăng cường bởi các hợp chất chính khác hoặc được điều chỉnh bởi các hợp chất phụ. Hiệu quả của các hợp chất chính được tăng cường bởi các hợp chất phụ thông qua các cơ chế khác nhau, có thể gây ra khả năng phản ứng sinh học cao hơn so với các hợp chất phân lập của tinh dầu. Tác dụng hiệp đồng cũng được quan sát thấy với hỗn hợp các loại dầu. Tác dụng hiệp đồng của các hợp chất chính trong tinh dầu dẫn đến hoạt tính xua đuổi và diệt ấu trùng cao hơn cũng như độc tính đối với côn trùng. Một sự kết hợp của các hỗn hợp được thử nghiệm trên muỗi An. gambiae chỉ ra rằng hỗn hợp dầu cho thấy khả năng xua đuổi cao hơn so với dầu riêng lẻ được sử dụng. Người ta cũng báo cáo rằng tinh dầu bao gồm hỗn hợp các thành phần hoạt tính có thể làm giảm khả năng kháng thuốc trong quần thể muỗi bằng cách tác động vào các vị trí mục tiêu khác nhau hoặc với một phương thức hoạt động khác.

Neem

Neem là một loại thuốc trừ sâu có nguồn gốc thực vật được sử dụng rộng rãi để bảo vệ chống lại các loại sâu bệnh khác nhau trên toàn thế giới. Cây neem, Azadirachta indica, là một thành viên của họ Meliaceae và có nguồn gốc từ Ấn Độ và được phân bố khắp các nước Nam Á và Đông Nam Á, bao gồm Pakistan, Sri Lanka, Thái Lan, Malaysia và Indonesia. Sản phẩm chính của neem là dầu được chiết xuất từ hạt và chứa ít nhất 100 hợp chất hoạt tính, bao gồm azadirachtin, meliantriol, salannin, desacetyl salannin, nimbin, desacetyl nimbin, nimbidin và nimbolide. Limonoid là hợp chất hoạt tính chính của dầu neem và hoạt động như một chất ức chế sinh trưởng của côn trùng. Azadirachtin là một triterpenoid và limonoid bị oxy hóa cao, một trong những hợp chất hoạt tính mạnh nhất của chiết xuất neem và được tìm thấy với nồng độ cao hơn (0,2–0,6%) trong hạt neem so với các bộ phận khác của cây neem. Các đồng phân khác nhau của azadirachtin (azadirachtin A đến G) đã được xác định và các đồng phân azadirachtin A và B là các đồng phân phong phú nhất trong các mô thực vật. Ngoài ra, azadirachtin A là thành phần hoạt tính sinh học mạnh nhất thể hiện hoạt tính diệt côn trùng so với các chất tương tự khác.

Nói chung, các sản phẩm có nguồn gốc từ neem có hiệu quả ở giai đoạn non của côn trùng. Azadirachtin có cấu trúc tương tự như hormone côn trùng được gọi là ecdysone có liên quan đến quá trình biến thái. Cơ chế hoạt động chính của azadirachtin là làm suy yếu cân bằng nội môi của hormone côn trùng bằng cách can thiệp vào hệ thống nội tiết. Azadirachtin hoạt động như một chất ngăn chặn ecdysone và gây ra sự sai lệch nghiêm trọng về tăng trưởng và lột xác bằng cách ảnh hưởng đến ecdysteroid và mức độ hormone vị thành niên. Hoạt động ngăn chặn thức ăn của azadirachtin được thực hiện thông qua sự can thiệp của azadirachtin với các chất kích thích thực bào, những chất quan trọng trong hành vi kiếm ăn bình thường của muỗi.

Thuốc trừ sâu sinh học có nguồn gốc từ neem có nhiều tác dụng chống lại côn trùng, chẳng hạn như xua đuổi, ngăn chặn kiếm ăn, hoạt động diệt trứng, ức chế khả năng sinh sản, độc tính, điều hòa sinh trưởng của côn trùng, ngăn chặn đẻ trứng, phá vỡ sự phát triển và sinh sản, và ức chế quá trình biến thái.

  • Hoạt tính diệt ấu trùng của dầu neem đã được báo cáo trong việc kiểm soát ấu trùng muỗi ở các địa điểm sinh sản khác nhau trong điều kiện tự nhiên ngoài đồng ruộng.
  • Dầu của neem và karanj cũng được phát hiện là có hoạt tính diệt ấu trùng, diệt trứng và ngăn chặn muỗi đẻ trứng đối với muỗi Ae. aegypti và Ae. albopictus.
  • Một chiết xuất neem, neemarin, cũng cho thấy tỷ lệ tử vong đáng kể ở giai đoạn ấu trùng, nhộng và trưởng thành của Cx. quinquefasciatus và An. stephensi, trong đó loài trước cho thấy tỷ lệ tử vong thấp hơn.

Ưu điểm:

  • Thân thiện với môi trường hơn so với thuốc trừ sâu tổng hợp
  • Ít có khả năng gây ra kháng thuốc do nhiều cách thức hoạt động trên côn trùng
  • Một ưu điểm khác của các công thức dầu neem là nó gây tử vong ở nồng độ tương đối thấp, khiến chúng trở thành chất thay thế tiềm năng cho thuốc trừ sâu tổng hợp trong việc kiểm soát các vectơ sốt rét.
  • Việc đóng gói vi nang dầu hạt neem và dầu karanja đã được sử dụng để kiểm soát ấu trùng của muỗi Ae. aegypti

Nhược điểm:

  • Liều lượng của nó cần được xem xét khi áp dụng trên đồng ruộng vì neem có thể gây ra rủi ro cho các sinh vật không phải mục tiêu ở liều lượng cao hơn.Pyrethrum

Pyrethrum là một loại thuốc trừ sâu có nguồn gốc thực vật được lấy từ đầu hoa của cây Tanacetum cinerariifolium. Chiết xuất Pyrethrum bao gồm sáu thành phần hoạt chất có nguồn gốc từ este của axit chrysanthemic: pyrethrin I, cinerin I và jasmolin I, và este của axit pyrethric: pyrethrin II, cinerin II và jasmolin II.

Cơ chế hoạt động:

Chúng nhắm vào hệ thần kinh của côn trùng và gây ra các tác động gây độc thần kinh thông qua việc ngăn chặn các kênh natri điện áp trong sợi trục thần kinh, từ đó gây ra hoạt động quá mức và co giật bởi hiệu ứng hạ gục nhanh chóng.

Ưu điểm:

  • Cách thức hoạt động của pyrethrin tương tự như DDT và nhiều loại thuốc trừ sâu organochlorine tổng hợp
  • Có thể được sử dụng thay thế cho organophosphate và organochlorine
  • Ít độc hơn đối với động vật có vú

Nhược điểm:

  • Có độc tính cao hơn đối với cá và động vật không xương sống dưới nước
  • Khi được sử dụng cùng với chất hiệp đồng thông thường, chẳng hạn như piperonyl butoxide (PBO), hoạt tính của chúng sẽ tăng lên và giảm tác hại đối với các sinh vật không phải mục tiêu

Việc sử dụng pyrethrin tự nhiên trong kiểm soát muỗi được hỗ trợ bởi phát hiện rằng pyrethrum có tác dụng hạ gục, xua đuổi và ức chế hút máu ở các chủng An. gambiae kháng pyrethroid. Phản ứng điện cực của pyrethrum ở muỗi Ae. aegypti và An. gambiae đã được phát hiện trong khi không có phản ứng nào được quan sát thấy ở các palp hàm trên, cho thấy tác dụng xua đuổi của pyrethrum được điều chỉnh bởi hệ thống khứu giác của muỗi. Hơn nữa, cơ chế phân tử của khả năng xua đuổi pyrethrum đã được nghiên cứu và một cơ chế hiệp đồng liên quan đến việc kích hoạt kép các con đường xua đuổi khứu giác và các kênh natri điện áp đã được xác định.

Pyrethrin hiện được coi là một giải pháp thay thế tiềm năng cho DTT tổng hợp và có thể khắc phục các tác động nguy hiểm của pyrethroid. Tuy nhiên, chúng có những nhược điểm chính bao gồm tính không ổn định cao và khả năng phân hủy nhanh chóng khi có ánh sáng mặt trời. Mối lo ngại về tính ổn định và thời gian ngắn của hiệu ứng hạ gục của chúng khiến việc áp dụng trên đồng ruộng chống lại quần thể muỗi vào ban ngày là không đủ. Tuy nhiên, việc áp dụng thuốc trừ sâu có nguồn gốc từ pyrethrin sau khi mặt trời lặn đối với Culex và Anopheles đã cho thấy sự giảm quần thể muỗi và bảo vệ chống lại côn trùng không phải mục tiêu. Pyrethrin cũng hiệu quả hơn khi được sử dụng với chất hiệp đồng. Chúng có thể dễ dàng bị phân hủy trước khi tác động đến muỗi, do đó nên được áp dụng cùng với chất hiệp đồng có nguồn gốc phi tổng hợp. Vì các hóa chất gốc pyrethrin được phát hiện thông qua cơ quan khứu giác của muỗi và được xử lý thông qua cơ chế truyền tín hiệu khứu giác, nên các phân tử thuốc chống muỗi gốc pyrethrin nên được phát triển và triển khai để can thiệp vào hành vi tìm kiếm vật chủ của muỗi nhằm giảm hiệu quả sự lây truyền dịch bệnh.

Alkaloid

Alkaloid là các sản phẩm tự nhiên chứa nitơ được tìm thấy trong vi khuẩn, nấm, động vật và thực vật. Chúng thường được phân lập từ thực vật và được tìm thấy với số lượng lớn trong nhiều thành viên của họ Berberidaceae, Fabaceae, Solanaceae và Ranunculaceae. Các alkaloid thu được từ các loại cây này được sử dụng rộng rãi trong các chất chống côn trùng thông thường.

Cơ chế hoạt động:

Phương thức hoạt động của alkaloid khác nhau tùy thuộc vào loại alkaloid và can thiệp vào các chức năng tế bào và sinh lý chính bằng cách ảnh hưởng đến các thụ thể AChE trong hệ thần kinh, điều chỉnh hoạt động nội tiết tố và gây độc.

Ưu điểm:

  • Alkaloid không bay hơi như tinh dầu
  • Có thể được sử dụng làm chất xua đuổi muỗi bằng cách đốt cây để tạo ra khói trừ sâu có tác dụng xua đuổi côn trùng và trực tiếp gây độc.

Một số loại Alkaloid:

  • Chiết xuất từ hạt thầu dầu (Ricinus communis, Euphorbiaceae) chứa alkaloid ricinine và có tác dụng diệt côn trùng mạnh. Nó cho thấy hoạt tính diệt ấu trùng mạnh mẽ chống lại ấu trùng của An. Arabiensis.
  • Pyridine alkaloid từ R. communis cũng cho thấy hoạt tính sinh học chống lại ấu trùng và con trưởng thành An. gambiae.
  • Hoạt tính diệt ấu trùng của alkaloid chống lại Ae. albopictus, Cx. pipiens pallens và Ae. aegypti cũng đã được xác định.
  • Alkaloid từ cây Arachis hypogaea cũng có độc tính diệt ấu trùng đối với muỗi An. Stephensi và Ae. aegypti.
  • Nicotine là một alkaloid có nguồn gốc từ cây thuốc lá (Nicotiana tobacco) chủ yếu bao gồm các hợp chất phenolic, chẳng hạn như nicotine và diterpene. Nicotine, nornicotine và anabasine bắt chước chất dẫn truyền thần kinh acetylcholine, gây ra các triệu chứng tương tự như thuốc trừ sâu organophosphate hoặc carbamate.

Nghiên cứu về Alkaloid:

  • Ở Ae. aegypti, tác dụng ức chế của alkaloid tự nhiên đối với hoạt động của AChE đã được xác định bằng cách sử dụng các nghiên cứu gắn kết phân tử. Trong số 25 alkaloid khác nhau được thử nghiệm, alpha-solanine đã được phát hiện là phù hợp với túi liên kết AChE1 và có khả năng là chất ức chế tốt nhất của AChE1.
  • Chiết xuất lá thuốc lá được trộn với dầu sinh học và hoạt tính xua đuổi cao đã được quan sát thấy đối với Ae. aegypti. Hơn nữa, nicotine đã được phát hiện là hợp chất chiếm ưu thế nhất trong số các hợp chất hoạt tính khác của hỗn hợp thuốc chống muỗi, bao gồm nicotine, d-limonene, indole và pyridine. Ngoài ra, hợp chất xua đuổi này vô hại đối với da người như đã được xác nhận bằng các thử nghiệm độ nhạy trên tình nguyện viên.Các hợp chất thực vật khác
Xem thêm  AN TOÀN CỦA THUỐC DIỆT MUỖI ĐƯỢC SỬ DỤNG ĐỂ KIỂM SOÁT MUỖI TRƯỞNG THÀNH

Bên cạnh các loại thuốc trừ sâu sinh học phổ biến nhất có nguồn gốc thực vật được đề cập ở trên, còn có các chất chuyển hóa thực vật tự nhiên khác có đặc tính diệt côn trùng.

  • Flavonoid tạo ra hoạt tính diệt ấu trùng bằng cách ức chế AChE ở ấu trùng muỗi. Chúng cũng có thể hoạt động như chất ức chế hô hấp và dẫn đến sự rối loạn hệ hô hấp của ấu trùng. Alkaloid có nhiều tác dụng bao gồm ức chế enzym AChE, làm suy giảm màng tế bào và chúng có thể hoạt động như chất độc dạ dày.
  • Rotenone là một isoflavonoid được chiết xuất từ rễ và thân của cây Derris (Derris elliptica, Derris involute), Lonchocarpus (Lonchocarpus utilis, Lonchocarpus urucu) và Tephrosia virginiana. Nó từ lâu đã được sử dụng làm thuốc trừ sâu sinh học do ít gây hại cho môi trường. Rotenone có khả năng được sử dụng làm thuốc diệt ấu trùng để kiểm soát muỗi và can thiệp vào hệ thống hô hấp tế bào của côn trùng và ngăn chặn sản xuất năng lượng.

Nghiên cứu về các hợp chất thực vật khác:

  • Người ta đã chỉ ra rằng các thành phần flavonoid và alkaloid của chiết xuất thân rễ cây Bangle từ Zingiber montanum hoạt động khác nhau chống lại Ae. aegypti.
  • Flavonoid từ chiết xuất Derris trifoliata cũng thể hiện hoạt tính diệt ấu trùng chống lại Ae. aegypti.

Tóm lại, mặc dù chúng ta ngày càng hiểu biết về các hợp chất hoạt tính sinh học từ thực vật và nhiều cách thức hoạt động của chúng trên côn trùng, nhưng một số ít trong số chúng, chẳng hạn như thuốc trừ sâu có nguồn gốc từ tinh dầu và neem, đã có sẵn trên thị trường để quản lý dịch hại. Một trong những lý do khiến việc sử dụng chúng trên đồng ruộng bị hạn chế là vấn đề công thức để khắc phục các tác dụng gây độc thực vật. Thành phần hóa học của từng hợp chất nên được pha chế theo cách sao cho nó có hoạt tính sinh học đối với côn trùng đích và không độc hại đối với các sinh vật không phải mục tiêu.

Đánh giá hiệu quả của thuốc trừ sâu sinh học từ thực vật trong kiểm soát muỗi

Trước khi có thể sử dụng hiệu quả các loại thuốc trừ sâu sinh học ứng cử viên để chống lại quần thể muỗi, cần phải đánh giá hoạt tính vốn có của chúng. Tổ chức Y tế Thế giới đã thiết lập các phương pháp để sàng lọc hiệu quả và khả năng chấp nhận ứng dụng thực địa của các hợp chất mới như thuốc diệt ấu trùng và thuốc diệt muỗi trưởng thành tiềm năng (đối với IRS và ITN); chúng là các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, thử nghiệm thực địa quy mô nhỏ và quy mô lớn.

Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm

Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm tập trung vào việc xác định khả năng sinh học, hiệu quả, hoạt tính còn lại, đặc tính gây kích ứng hoặc xua đuổi, nồng độ chẩn đoán và khả năng kháng chéo có thể có của thuốc diệt ấu trùng hoặc thuốc diệt muỗi trưởng thành ứng cử viên.

  • Trong các xét nghiệm sinh học trong phòng thí nghiệm, ấu trùng muỗi được tiếp xúc với các nồng độ khác nhau của thuốc diệt ấu trùng và tỷ lệ tử vong dựa trên nồng độ gây chết (LC) của thuốc diệt ấu trùng đối với tỷ lệ tử vong 50% và 90% (LC50 và LC90) hoặc đối với 50% và 90% ức chế sự xuất hiện của con trưởng thành (IE50 và IE90) được ghi lại. Các giá trị LC được xác định và sau đó có thể được so sánh với các giá trị LC50 hoặc LC90 của các loại thuốc trừ sâu khác để đánh giá hoạt tính của hợp chất là “đủ hiệu quả”.
  • Đối với thuốc diệt muỗi trưởng thành, LC được xác định bằng cách tiếp xúc cổ chân với giấy đã xử lý. “Thời gian cất cánh đầu tiên” (FT) để 50% và 90% số muỗi cất cánh (FT50 và FT90) sau khi tiếp xúc với giá thể đã xử lý được đo để xác định hoạt tính gây kích ứng hoặc xua đuổi của thuốc diệt muỗi trưởng thành.
  • Màn chống muỗi tẩm thuốc trừ sâu được sử dụng để thử nghiệm sinh học đối với muỗi trưởng thành nhằm xác định hiệu quả và hoạt tính còn lại của các liều lượng khác nhau của các hợp chất ứng cử viên.
  • Hơn nữa, hiệu quả và khả năng chống rửa của ITN đối với các loài muỗi nhạy cảm nên được xác định bằng cách sử dụng các xét nghiệm sinh học hình nón tiêu chuẩn của WHO hoặc thử nghiệm đường hầm. Các tiêu chí hiệu quả đối với các xét nghiệm sinh học hình nón là tỷ lệ tử vong ≥80% hoặc hạ gục ≥95%, và đối với thử nghiệm đường hầm là tỷ lệ tử vong ≥80% hoặc ức chế hút máu ≥90%.
  • Các loại thuốc diệt ấu trùng và thuốc diệt muỗi trưởng thành ứng cử viên cũng được thử nghiệm trên các chủng muỗi kháng đa thuốc và một chủng tham chiếu nhạy cảm để đánh giá khả năng kháng chéo, và nếu phát hiện, các phương pháp sinh hóa, miễn dịch và phân tử được sử dụng để xác định cơ chế kháng thuốc

Thử nghiệm thực địa quy mô nhỏ

Khi các hợp chất ứng cử viên được chọn từ các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, chúng sẽ được thử nghiệm thực địa quy mô nhỏ ở các địa điểm sinh sản tự nhiên (chẳng hạn như cống rãnh, bể nước thải, ao, ruộng lúa, v.v.) hoặc trong điều kiện mô phỏng thực địa (bình chứa nhân tạo chứa đầy nước, lều thí nghiệm).

  • Hiệu quả diệt ấu trùng được xác định bởi mức độ ức chế sự xuất hiện của con trưởng thành và tỷ lệ phần trăm giảm mật độ ấu trùng và nhộng
  • Trong khi hiệu quả diệt muỗi trưởng thành có thể được đánh giá về mức độ tử vong, tác dụng còn sót lại, khả năng ngăn chặn, ức chế hút máu và gây ra hiện tượng di cư.

Các thử nghiệm này làm sáng tỏ hiệu quả của các hợp chất ứng cử viên chống lại các loài muỗi khác nhau ở các địa điểm sinh sản khác nhau, xác định liều lượng ứng dụng tối ưu trên đồng ruộng của hợp chất và tác động có thể có đến hành vi của muỗi. Các thông số phi sinh học có thể ảnh hưởng đến hiệu quả của sản phẩm và tác động đối với các sinh vật không phải mục tiêu cũng có thể được quan sát.

Thử nghiệm thực địa quy mô lớn

Các loại thuốc diệt ấu trùng và thuốc diệt muỗi trưởng thành cho thấy nhiều hứa hẹn trong các thử nghiệm thực địa quy mô nhỏ nên được xác nhận trong các thử nghiệm thực địa quy mô lớn hơn đối với quần thể muỗi tự nhiên trong môi trường sống sinh sản tự nhiên bằng cách sử dụng liều lượng tối ưu trên đồng ruộng. Ở giai đoạn này, việc bảo quản, xử lý và áp dụng công thức thuốc trừ sâu cần được xem xét để hoạt động đúng cách của việc áp dụng và phân tán thuốc trừ sâu sinh học trong hệ sinh thái tự nhiên.

Ngoài ra còn có những hạn chế tiềm ẩn đối với hiệu quả của thuốc trừ sâu sinh học, chẳng hạn như điều kiện môi trường, sức khỏe của muỗi, khả năng kháng muỗi cũng như các bộ phận của cây được sử dụng, dung môi được sử dụng trong các bước chiết xuất, liều lượng thuốc trừ sâu và thời gian tiếp xúc. Cần xem xét những tác động này để đánh giá thành công các loại thuốc trừ sâu sinh học mới trong kiểm soát muỗi. Mặc dù các thử nghiệm hiệu quả cung cấp thông tin đầy hứa hẹn về tác dụng diệt muỗi có thể có, nhưng các hợp chất mới có nguồn gốc thực vật, việc xác định thành phần hoạt tính thực tế cho hiệu quả và phương thức hoạt động của chúng vẫn đang chờ được giải quyết.

Sử dụng hiệu quả thuốc trừ sâu sinh học từ thực vật trong quần thể muỗi kháng thuốc

Hầu hết các loại thuốc trừ sâu sinh học hiện nay đều là giải pháp thay thế hiệu quả cho thuốc trừ sâu hóa học và đã trở thành một phần không thể thiếu trong các chương trình quản lý muỗi tổng hợp (IMM) vì khả năng kháng thuốc đối với thuốc trừ sâu sinh học thấp do nhiều phương thức hoạt động của chúng. Hỗn hợp hiệp đồng các hợp chất hoạt tính trong chiết xuất thực vật cũng giảm thiểu sự phát triển của kháng thuốc. Tuy nhiên, tình trạng kháng thuốc đã phát triển đối với thuốc trừ sâu hóa học được sử dụng rộng rãi là một vấn đề lớn hạn chế tỷ lệ thành công của thuốc trừ sâu sinh học mới đối với quần thể muỗi. Cần giảm hoặc phục hồi khả năng kháng thuốc trừ sâu (mất nhiều thời gian) để áp dụng thuốc trừ sâu sinh học mới và hiệu quả trong quần thể kháng thuốc. Giám sát tình trạng kháng muỗi và các chiến lược quản lý kháng thuốc hiệu quả nên được thực hiện thường xuyên để xác định mức độ, cơ chế và sự phân bố địa lý của tình trạng kháng thuốc trong quần thể muỗi ngoài đồng ruộng nhằm tăng hiệu quả của thuốc trừ sâu sinh học. Hơn nữa, các công nghệ ứng dụng thích hợp nên được xem xét vì chúng ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả của thuốc trừ sâu sinh học.

Giám sát sự phát triển của kháng thuốc

Việc giám sát sự phát triển của tình trạng kháng thuốc đối với nhiều loại thuốc trừ sâu khác nhau được xác định bằng các xét nghiệm sinh học về liều lượng-tỷ lệ tử vong, thử nghiệm ống của Tổ chức Y tế Thế giới và xét nghiệm sinh học bằng chai của Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa Dịch bệnh (CDC) đối với muỗi.

  • Trong xét nghiệm liều lượng-tỷ lệ tử vong, tỷ lệ kháng thuốc (RR) được xác định trong một quần thể nhạy cảm để theo dõi những thay đổi về khả năng kháng thuốc theo thời gian. RR được tính toán từ các giá trị LC50 của quần thể ngoài đồng ruộng và quần thể nhạy cảm, trong đó RR nhỏ hơn 5 cho biết khả năng nhạy cảm hoặc kháng thuốc thấp và giá trị RR cao hơn 10 cho biết khả năng kháng thuốc cao.
  • Trong thử nghiệm ống của WHO, trạng thái nhạy cảm với thuốc trừ sâu của muỗi được chọn được đánh giá thông qua các thử nghiệm về tính nhạy cảm, đo tỷ lệ tử vong 24 giờ sau khi tiếp xúc. Tỷ lệ tử vong dưới 98% cho thấy sự xuất hiện của kháng thuốc và cần được xác nhận bằng phân tích sinh hóa và phân tử. Tỷ lệ tử vong dưới 90% xác nhận sự tồn tại của các gen kháng thuốc trong quần thể muỗi được thử nghiệm.
  • Xét nghiệm sinh học bằng chai của CDC là một thước đo về hiệu quả của thuốc trừ sâu, trong đó liều chẩn đoán (DD) và thời gian chẩn đoán (DT) được xác định cho các hợp chất ứng cử viên bằng cách sử dụng muỗi nhạy cảm trước khi thử nghiệm trên quần thể muỗi ngoài đồng ruộng. DD là thước đo liều lượng thuốc trừ sâu tiêu diệt 100% số muỗi nhạy cảm trong một khoảng thời gian nhất định (DT). Tỷ lệ tử vong dưới 97% là dấu hiệu của kháng thuốc cần được xác nhận và dưới 80% cho thấy khả năng kháng thuốc mạnh ở DT khuyến nghị. Các giá trị DD và DT cho một số thành phần hoạt tính có sẵn cho quần thể muỗi Anopheles và Aedes và các thông số này nên được xác định cho một loại thuốc trừ sâu và quần thể muỗi cụ thể.

Chiến lược kiểm soát

Rõ ràng là không có chiến lược đơn lẻ nào đủ hiệu quả để giải quyết tình trạng kháng thuốc trừ sâu của muỗi. Theo WHO, một chiến lược để ngăn chặn vấn đề kháng thuốc là sử dụng luân phiên các nhóm thuốc trừ sâu sinh học khác nhau với các phương thức hoạt động khác nhau. Có một số loại thuốc diệt ấu trùng mới có nguồn gốc thực vật với các phương thức hoạt động khác nhau và chúng có thể là giải pháp thay thế tốt để kiểm soát muỗi ở giai đoạn ấu trùng. Ngoài ra, nhiều biện pháp can thiệp ảnh hưởng đến các giai đoạn khác nhau của muỗi (chẳng hạn như ấu trùng và con trưởng thành) có thể được sử dụng cùng nhau để kiểm soát tình trạng kháng thuốc trừ sâu. Người ta cũng gợi ý rằng các nhóm thuốc trừ sâu khác nhau với các phương thức hoạt động khác nhau có thể được sử dụng ở các vị trí địa lý lân cận. Để thực hiện thành công các chiến lược này, điều cần thiết là phải hiểu rõ về phương thức hoạt động của thuốc trừ sâu sinh học mới. Cơ chế kháng thuốc do quần thể muỗi địa phương phát triển cũng cần được xác định để giảm tác động kháng chéo.

Xem thêm  Công nghệ pha chế thuốc trừ sâu - hướng dẫn phối trộn thuốc hiệu quả

Công nghệ hỗ trợ

  • Kỹ thuật mất chức năng qua trung gian RNA can thiệp (RNAi) đã được đề xuất cho các chương trình quản lý dịch hại và để nghiên cứu khả năng kháng thuốc trừ sâu. Các gen chịu trách nhiệm cho sự phát triển của khả năng kháng thuốc ở côn trùng (ví dụ: gen kháng DDT hoặc pyrethroid) có thể được xác định và sử dụng làm mục tiêu để phát triển các loại thuốc trừ sâu mới dựa trên RNAi. Một số phương pháp phân phối bao gồm không vi sinh vật và vi sinh vật được sử dụng thường xuyên để tạo ra RNAi ở ấu trùng muỗi.
  • Một công nghệ khác được sử dụng để điều khiển hành vi của côn trùng là “Công nghệ ứng dụng Pheromone và Thuốc dẫn dụ chuyên dụng (SPLAT)”. SPLAT là một công nghệ nhũ tương giải phóng hóa học có kiểm soát và nó đã được sử dụng như một chiến lược quản lý thay thế để nhắm mục tiêu vào giai đoạn sống dưới nước của muỗi. Nhũ tương SPLAT có thể được pha chế bằng cách sử dụng nhiều loại hợp chất khác nhau, chẳng hạn như pheromone giới tính, chất hấp dẫn, chất xua đuổi, chất kích thích thực bào và thuốc trừ sâu. SPLAT bao gồm cả thành phần nước và không phải nước. Thành phần nước của nhũ tương SPLAT liên quan đến tính chất lỏng của sản phẩm và bay hơi trong vòng 3 giờ sau khi sử dụng. Thành phần không chứa nước của nhũ tương là thiết bị giải phóng có kiểm soát, giải phóng các thành phần hoạt tính (ví dụ: thuốc trừ sâu hoặc thuốc trừ sâu) với tốc độ có kiểm soát trong 2 tuần đến 6 tháng bằng cách bảo vệ các thành phần hoạt tính khỏi sự phân hủy môi trường, hóa học và sinh học. Đã có báo cáo rằng sự kết hợp của các tác nhân hấp dẫn và diệt ấu trùng trong một công thức duy nhất và ma trận có thể phân hủy sinh học làm tăng đáng kể tỷ lệ tử vong của ấu trùng muỗi, đặc biệt là Cx. quinquefasciatus, so với các công thức chỉ bao gồm các tác nhân diệt ấu trùng đơn lẻ trong các thử nghiệm bán thực địa (ví dụ: nhà kính lớn được sàng lọc và mô phỏng điều kiện thực địa). Những lợi ích chính của công nghệ này là giải phóng pheromone và thuốc trừ sâu một cách kịp thời, giảm khả năng kháng thuốc trừ sâu và tồn tại lâu trên đồng ruộng.Làm thế nào để cải thiện hiệu quả của thuốc trừ sâu sinh học từ thực vật trong các chiến lược kiểm soát muỗi?

Các hóa chất tổng hợp được sử dụng để kiểm soát muỗi hiện đang gây ra các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng và quan trọng hơn là muỗi kháng thuốc dẫn đến việc tìm kiếm các giải pháp tự nhiên hiệu quả hơn, lành mạnh hơn, an toàn hơn và thân thiện với môi trường hơn. Phytochemical có nguồn gốc từ thực vật đã trở nên quan trọng để khắc phục các vấn đề kiểm soát muỗi vì chúng được coi là tự nhiên, an toàn với môi trường, ít độc hại, rẻ tiền và quan trọng hơn là ít có khả năng kháng muỗi. Nhiều loại chiết xuất thực vật đã được báo cáo là có hoạt tính diệt muỗi hoặc xua đuổi chống lại các vectơ muỗi, chủ yếu phụ thuộc vào các xét nghiệm trong phòng thí nghiệm, nhưng có những hạn chế về hiệu quả và khả năng áp dụng của chúng trên thực địa. Các vấn đề liên quan đến công thức và thương mại hóa của chúng, không tiêu chuẩn hóa trong việc đánh giá hoạt tính sinh học của chúng và khả năng tồn tại lâu dài của chúng cần được giải quyết để phát triển các phương pháp hiệu quả và bền vững để sử dụng chúng. Không còn nghi ngờ gì nữa, có nhiều hợp chất hoạt tính sinh học hơn cần được khám phá và nghiên cứu trong tương lai nên tập trung vào việc tìm kiếm các sản phẩm có nguồn gốc thực vật với mục tiêu cuối cùng là triển khai chúng như một phương thuốc đáng tin cậy để kiểm soát quần thể muỗi và các bệnh do muỗi truyền.

Trong số các phytochemical, tinh dầu được nghiên cứu rộng rãi và hoạt tính xua đuổi muỗi của chúng khiến chúng trở thành hóa chất tự nhiên được ưa chuộng. Tuy nhiên, chúng là những hợp chất dễ bay hơi, và điều này gây ra các vấn đề trong việc ứng dụng lâu dài của chúng trong kiểm soát muỗi. Trong những năm gần đây, các công nghệ mới, chẳng hạn như vi bao bọc và nanoemulsion, đã được sử dụng để khắc phục vấn đề này bằng cách tăng cường thời gian và hiệu quả của tinh dầu. Vì ITN là một trong những phương pháp can thiệp chính để kiểm soát muỗi, nên việc kết hợp các chất chống côn trùng có nguồn gốc thực vật vào vải dường như là một cách nhanh chóng và thay thế để bảo vệ an toàn hơn chống lại muỗi đốt.

  • Vải được xử lý bằng tinh dầu sả đã được báo cáo là cung cấp hoạt tính xua đuổi cao hơn và khả năng bảo vệ lâu hơn, lên đến ba tuần, chống lại côn trùng so với vải được phun bằng dung dịch etanol của tinh dầu.
  • Grancaric và cộng sự cũng báo cáo rằng dầu immortelle vi bao bọc có hiệu quả xua đuổi cao nhất đối với Ae. aegypti so với dầu immortelle đơn lẻ trên các mẫu bông.
  • Trong một nghiên cứu khác, các vi nang bao gồm hai loại thuốc trừ sâu sinh học, cụ thể là tinh dầu sả và citriodiol, đã được điều chế và áp dụng cho hàng dệt may cotton bằng nhiều kỹ thuật khác nhau. Kết quả là, vải cotton được xử lý bằng citriodiol có độ bền kéo dài và hoạt tính xua đuổi 100% trong hơn 30 ngày sau khi áp dụng.
  • Ngoài ra, việc đóng gói dầu sả vào các vi nang của poly ε-caprolactone đã được coi là một hệ thống giải phóng hiệu quả và bền vững với ứng dụng tiềm năng trong việc bảo vệ chống lại muỗi.
  • Các nanoemulsion dầu sả được đóng gói được điều chế bằng phương pháp đồng nhất hóa áp suất cao với lượng chất hoạt động bề mặt và glycerol khác nhau đã được thử nghiệm khả năng xua đuổi muỗi. Đã chỉ ra rằng việc tăng nồng độ glycerol và chất hoạt động bề mặt giúp cải thiện độ ổn định của nhũ tương, giúp kéo dài thời gian bảo vệ muỗi.

Những kết quả này chỉ ra rõ ràng rằng thông qua công nghệ vi bao bọc và nanoemulsion, có thể đạt được hiệu quả và thời gian sử dụng tinh dầu lâu hơn trên vải cotton hoặc ITN.

Thuốc trừ sâu có nguồn gốc từ neem cũng có thể được sử dụng hiệu quả để kiểm soát muỗi. Chúng được coi là thân thiện với môi trường hơn thuốc trừ sâu tổng hợp và ít có khả năng gây kháng thuốc do nhiều cách thức hoạt động trên côn trùng. Một ưu điểm khác của các công thức dầu neem là nó gây tử vong ở nồng độ tương đối thấp, khiến chúng trở thành chất thay thế tiềm năng cho thuốc trừ sâu tổng hợp trong việc kiểm soát các vectơ sốt rét. Việc đóng gói vi nang dầu hạt neem và dầu karanja đã được sử dụng để kiểm soát ấu trùng của Ae. aegypti. Hạn chế chính của việc sử dụng dầu neem là liều lượng của nó cần được xem xét khi áp dụng trên đồng ruộng vì neem có thể gây ra rủi ro cho các sinh vật không phải mục tiêu ở liều lượng cao hơn.

Pyrethrin tự nhiên hiện nay được coi là một giải pháp thay thế tiềm năng cho DTT tổng hợp và có thể khắc phục các tác động nguy hiểm của pyrethroid. Tuy nhiên, chúng có những nhược điểm chính bao gồm tính không ổn định cao và khả năng phân hủy nhanh chóng khi có ánh sáng mặt trời. Mối lo ngại về tính ổn định và thời gian ngắn của hiệu ứng hạ gục của chúng khiến việc áp dụng trên đồng ruộng chống lại quần thể muỗi vào ban ngày là không đủ. Tuy nhiên, việc áp dụng thuốc trừ sâu có nguồn gốc từ pyrethrin sau khi mặt trời lặn đối với Culex và Anopheles đã cho thấy sự giảm quần thể muỗi và bảo vệ chống lại côn trùng không phải mục tiêu. Pyrethrin cũng hiệu quả hơn khi được sử dụng với chất hiệp đồng. Chúng có thể dễ dàng bị phân hủy trước khi tác động đến muỗi, do đó nên được áp dụng cùng với chất hiệp đồng có nguồn gốc phi tổng hợp. Vì các hóa chất gốc pyrethrin được phát hiện thông qua cơ quan khứu giác của muỗi và được xử lý thông qua cơ chế truyền tín hiệu khứu giác, nên các phân tử thuốc chống muỗi gốc pyrethrin nên được phát triển và triển khai để can thiệp vào hành vi tìm kiếm vật chủ của muỗi nhằm giảm hiệu quả sự lây truyền dịch bệnh.

Mặc dù chúng ta ngày càng hiểu biết về các hợp chất hoạt tính sinh học từ thực vật và nhiều cách thức hoạt động của chúng trên côn trùng, nhưng một số ít trong số chúng, chẳng hạn như thuốc trừ sâu có nguồn gốc từ tinh dầu và neem, đã có sẵn trên thị trường để quản lý dịch hại. Một trong những lý do khiến việc sử dụng chúng trên đồng ruộng bị hạn chế là vấn đề công thức để khắc phục các tác dụng gây độc thực vật. Thành phần hóa học của từng hợp chất nên được pha chế theo cách sao cho nó có hoạt tính sinh học đối với côn trùng đích và không độc hại đối với các sinh vật không phải mục tiêu. Ngoài ra, công thức của thuốc trừ sâu sinh học từ thực vật nên đảm bảo rằng nó có thể được sản xuất với số lượng lớn thông qua sản xuất sinh khối thực vật và được quản lý ở liều lượng khuyến cáo để giảm thiểu tác dụng độc hại, và hoạt tính sinh học có thể được duy trì để có thời hạn sử dụng lâu hơn. Như đã thảo luận ở trên, công nghệ vi bao bọc và nanoemulsion có lợi ích trong việc giải quyết các vấn đề về công thức của phytochemical. Một công thức mới dưới dạng viên nén có chứa chế phẩm lectin cho thấy hoạt tính diệt muỗi chống lại các giai đoạn phát triển khác nhau của muỗi Ae. aegypti, và phương pháp bào chế này được đề xuất như một chiến lược kiểm soát mới đối với quần thể Ae. aegypti. Phytochemical bị phân hủy nhanh chóng và điều này gây ra nhu cầu ứng dụng liên tục và thường xuyên hơn trên đồng ruộng để có tác động thỏa đáng đến việc kiểm soát muỗi. Cần có các nghiên cứu sâu hơn với việc thực hiện các phương pháp mới để phát triển thuốc trừ sâu sinh học hiệu quả từ các hợp chất hoạt tính sinh học khác từ thực vật.

Kết luận

Muỗi là vật trung gian truyền bệnh quan trọng gây ra những căn bệnh tàn phá và tác hại của chúng vượt xa khả năng diệt trừ. Sự xuất hiện/tái xuất hiện của muỗi ở các khu vực lưu hành bệnh, không lưu hành bệnh và các khu vực mới trên thế giới đã dẫn đến việc sử dụng rộng rãi các hóa chất tổng hợp để kiểm soát sự lây truyền các bệnh do muỗi truyền. Với sự gia tăng của muỗi kháng thuốc và các vấn đề về độc tính đối với sinh vật đích và không phải mục tiêu, các giải pháp thay thế an toàn hơn, có thể phân hủy sinh học, đặc hiệu mục tiêu đã được xem xét để thay thế các chiến lược kiểm soát muỗi thông thường.

Phytochemical ngày càng trở nên quan trọng để khắc phục các vấn đề kiểm soát muỗi vì chúng được coi là tự nhiên, an toàn với môi trường, ít độc hại, rẻ tiền và quan trọng hơn là ít có khả năng kháng muỗi. Nhiều loại chiết xuất thực vật đã được báo cáo là có hoạt tính diệt muỗi hoặc xua đuổi chống lại các vectơ muỗi, chủ yếu phụ thuộc vào các xét nghiệm trong phòng thí nghiệm, nhưng có những hạn chế về hiệu quả và khả năng áp dụng của chúng trên thực địa. Các vấn đề liên quan đến công thức và thương mại hóa của chúng, không tiêu chuẩn hóa trong việc đánh giá hoạt tính sinh học của chúng và khả năng tồn tại lâu dài của chúng cần được giải quyết để phát triển các phương pháp hiệu quả và bền vững để sử dụng chúng.

Không còn nghi ngờ gì nữa, có nhiều hợp chất hoạt tính sinh học hơn cần được khám phá và nghiên cứu trong tương lai nên tập trung vào việc tìm kiếm các sản phẩm có nguồn gốc thực vật với mục tiêu cuối cùng là triển khai chúng như một phương thuốc đáng tin cậy để kiểm soát quần thể muỗi và các bệnh do muỗi truyền.

admin