Útbreidd notkun tilbúinna skordýraeiturs hefur leitt til margra vandamála, þar á meðal tilkomu ónæmra lífvera, umhverfisspjöllunar og skaða á heilsu manna. Þess vegna eru nýjar örverur...skordýraeitursem eru örugg fyrir heilsu manna og umhverfið eru brýn þörf. Í þessari rannsókn var rhamnolipid lífvirkt efni, framleitt af Enterobacter cloacae SJ2, notað til að meta eituráhrif á lirfur moskítóflugna (Culex quinquefasciatus) og termita (Odontotermes obesus). Niðurstöðurnar sýndu að dánartíðni milli meðferða var skammtaháð. LC50 gildi (50% banvænn styrkur) eftir 48 klukkustundir fyrir lífvirk efni úr termítum og moskítóflugulirfum var ákvarðað með ólínulegri aðhvarfsgreiningu. Niðurstöðurnar sýndu að 48 klukkustunda LC50 gildi (95% öryggisbil) fyrir lirfudrepandi og termitahemjandi virkni lífvirka efnisins voru 26,49 mg/L (á bilinu 25,40 til 27,57) og 33,43 mg/L (á bilinu 31,09 til 35,68) talið í sömu röð. Samkvæmt vefjameinafræðilegri rannsókn olli meðferð með lífvirkum efnum alvarlegum skaða á vefjum lirfa og termita. Niðurstöður þessarar rannsóknar benda til þess að örverufræðilega yfirborðsvirkt efni sem Enterobacter cloacae SJ2 framleiðir sé frábært og hugsanlega áhrifaríkt tæki til að stjórna Cx. quinquefasciatus og O. obesus.
Í hitabeltislöndum eru fjölmargir sjúkdómar sem berast með moskítóflugum1. Mikilvægi sjúkdóma sem berast með moskítóflugum er útbreidd. Meira en 400.000 manns deyja úr malaríu á hverju ári og sumar stórborgir eru að upplifa faraldra alvarlegra sjúkdóma eins og dengue, gulu, chikungunya og Zika.2 Sjúkdómar sem berast með vektorum tengjast einni af hverjum sex sýkingum um allan heim, þar sem moskítóflugur valda algengustu tilfellunum3,4. Culex, Anopheles og Aedes eru þrjár ættkvíslir moskítóflugna sem oftast tengjast sjúkdómssmitum5. Tíðni dengue-sóttar, sýkingar sem berst með moskítóflugunni Aedes aegypti, hefur aukist á síðasta áratug og er veruleg ógn við lýðheilsu4,7,8. Samkvæmt Alþjóðaheilbrigðismálastofnuninni (WHO) eru meira en 40% íbúa heimsins í hættu á að fá dengue-sótt, þar sem 50–100 milljónir nýrra tilfella koma upp árlega í meira en 100 löndum9,10,11. Dengue-sótt hefur orðið stórt lýðheilsuvandamál þar sem tíðni hennar hefur aukist um allan heim12,13,14. Anopheles gambiae, almennt þekkt sem afríska Anopheles moskítóflugan, er mikilvægasti smitberi malaríu hjá mönnum í hitabeltis- og subtropískum svæðum15. Vestur-Nílarveiran, heilabólga í St. Louis, japansk heilabólga og veirusýkingar í hestum og fuglum berast með Culex moskítóflugum, oft kallaðar algengar húsmýflugur. Þar að auki bera þær einnig bakteríu- og sníkjudýrasjúkdóma16. Það eru meira en 3.000 tegundir termita í heiminum og þeir hafa verið til í meira en 150 milljónir ára17. Flestir meindýr lifa í jarðveginum og nærast á viði og viðarvörum sem innihalda sellulósa. Indverski termíturinn Odontotermes obesus er mikilvægur meindýr sem veldur miklum skaða á mikilvægum uppskerum og trjám í plantekrum18. Í landbúnaðarsvæðum geta termítaárásir á ýmsum stigum valdið miklu efnahagslegu tjóni á ýmsum uppskerum, trjátegundum og byggingarefnum. Termítar geta einnig valdið heilsufarsvandamálum hjá mönnum19.
Vandamálið varðandi ónæmi örvera og meindýra í lyfja- og landbúnaðargeiranum í dag er flókið20,21. Þess vegna ættu bæði fyrirtækin að leita að nýjum hagkvæmum sýklalyfjum og öruggum lífrænum skordýraeitri. Tilbúin skordýraeitur eru nú fáanleg og hafa reynst smitandi og hrinda frá sér gagnlegum skordýrum sem ekki eru skotmörk22. Á undanförnum árum hafa rannsóknir á lífrænum yfirborðsvirkum efnum aukist vegna notkunar þeirra í ýmsum atvinnugreinum. Lífræn yfirborðsvirk efni eru mjög gagnleg og mikilvæg í landbúnaði, jarðvegshreinsun, jarðolíuvinnslu, bakteríu- og skordýraeyðingu og matvælavinnslu23,24. Lífræn yfirborðsvirk efni eða örverufræðileg yfirborðsvirk efni eru lífræn yfirborðsvirk efni sem framleidd eru af örverum eins og bakteríum, gerjum og sveppum í strandsvæðum og olíumenguðum svæðum25,26. Efnafræðilega unnin yfirborðsvirk efni og lífræn yfirborðsvirk efni eru tvær gerðir sem eru fengnar beint úr náttúrulegu umhverfi27. Ýmis lífræn yfirborðsvirk efni eru unnin úr sjávarbúsvæðum28,29. Þess vegna eru vísindamenn að leita að nýrri tækni til framleiðslu á lífrænum yfirborðsvirkum efnum sem byggja á náttúrulegum bakteríum30,31. Framfarir í slíkum rannsóknum sýna fram á mikilvægi þessara líffræðilegu efnasambanda fyrir umhverfisvernd32. Bacillus, Pseudomonas, Rhodococcus, Alcaligenes, Corynebacterium og þessar bakteríuættkvíslir eru vel rannsakaðir fulltrúar23,33.
Til eru margar gerðir af líffræðilegum yfirborðsvirkum efnum með fjölbreytt notkunarsvið34. Mikilvægur kostur þessara efnasambanda er að sum þeirra hafa bakteríudrepandi, lirfudrepandi og skordýraeiturvirkni. Þetta þýðir að þau geta verið notuð í landbúnaðar-, efna-, lyfja- og snyrtivöruiðnaði35,36,37,38. Þar sem líffræðileg yfirborðsvirk efni eru almennt niðurbrjótanleg og umhverfisvæn, eru þau notuð í samþættum meindýraeyðingaráætlunum til að vernda uppskeru39. Þannig hefur verið aflað grunnþekkingar um lirfudrepandi og termítaeyðandi virkni örverufræðilegra yfirborðsvirkra efna sem framleidd eru af Enterobacter cloacae SJ2. Við skoðuðum dánartíðni og vefjafræðilegar breytingar þegar þau voru útsett fyrir mismunandi styrk rhamnolipid líffræðilegra yfirborðsvirkra efna. Að auki metum við víðtæka tölvuforritið Quantitative Structure-Activity (QSAR) Ecological Structure-Activity (ECOSAR) til að ákvarða bráða eituráhrif á örþörunga, halafníur og fiska.
Í þessari rannsókn var virkni (eituráhrif) hreinsaðra líffræðilegra yfirborðsvirkra efna (O. obesus) við mismunandi styrkleika á bilinu 30 til 50 mg/ml (með 5 mg/ml millibilum) prófuð gegn indíánskum termítum, O. obesus og fjórðu tegundinni. Metið. Lirfur af Cx-stigi. Lirfur moskítóflugna quinquefasciatus. LC50 styrkur líffræðilegs yfirborðsvirks efnis yfir 48 klukkustundir gegn O. obesus og Cx. C. solanacearum. Moskítóflugulirfur voru greindar með ólínulegri aðhvarfsgreiningu. Niðurstöðurnar sýndu að dánartíðni termíta jókst með aukinni styrk líffræðilegs yfirborðsvirks efnis. Niðurstöðurnar sýndu að lífræna yfirborðsvirka efnið hafði lirfudrepandi virkni (mynd 1) og termítaeyðandi virkni (mynd 2), með 48 klukkustunda LC50 gildum (95% öryggisbil) upp á 26,49 mg/L (25,40 til 27,57) og 33,43 mg/l (mynd 31,09 til 35,68), talið í sömu röð (Tafla 1). Hvað varðar bráðaeitrun (48 klukkustundir) er lífræna yfirborðsvirka efnið flokkað sem „skaðlegt“ fyrir prófaðar lífverur. Lífræna yfirborðsvirka efnið sem framleitt var í þessari rannsókn sýndi framúrskarandi lirfudrepandi virkni með 100% dánartíðni innan 24-48 klukkustunda frá útsetningu.
Reiknið LC50 gildi fyrir lirfudrepandi virkni. Ólínuleg aðhvarfsgreining (óbrotin lína) og 95% öryggisbil (skyggt svæði) fyrir hlutfallslega dánartíðni (%).
Reiknið LC50 gildi fyrir virkni gegn termítum. Aðlögun ólínulegrar aðhvarfsgreiningar (óbrotin lína) og 95% öryggisbil (skyggt svæði) fyrir hlutfallslega dánartíðni (%).
Í lok tilraunarinnar voru formfræðilegar breytingar og frávik skoðaðar undir smásjá. Formfræðilegar breytingar sáust í samanburðarhópnum og meðhöndlaða hópnum við 40-falda stækkun. Eins og sést á mynd 3 kom vaxtarskerðing fram hjá meirihluta lirfanna sem meðhöndlaðar voru með líffræðilegum yfirborðsvirkum efnum. Mynd 3a sýnir eðlilega Cx. quinquefasciatus, mynd 3b sýnir frávik í Cx. Veldur fimm þráðormalirfum.
Áhrif nærbanvænna (LC50) skammta af lífvirkum efnum á þroska lirfa af tegundinni Culex quinquefasciatus. Ljóssmásjármynd (a) af eðlilegri Cx við 40× stækkun. quinquefasciatus (b) Óeðlileg Cx. Veldur fimm þráðormalirfum.
Í þessari rannsókn leiddi vefjagreining á meðhöndluðum lirfum (mynd 4) og termítum (mynd 5) í ljós nokkrar frávik, þar á meðal minnkun á kviðsvæði og skemmdir á vöðvum, þekjulögum og húð í miðgirni. Vefjagreining leiddi í ljós hömlunarvirkni líffræðilega yfirborðsvirka efnisins sem notað var í þessari rannsókn.
Vefjafræðileg meinafræði eðlilegra, ómeðhöndlaðra quinquefasciatus lirfa í 4. stigi Cx lirfa (viðmiðun: (a, b)) og meðhöndlaðra með lífvirku yfirborðsefni (meðferð: (c, d)). Örvar gefa til kynna meðhöndlaðan þarmaþekju (epi), kjarna (n) og vöðva (mu). Súlur = 50 µm.
Vefjafræðileg meinafræði eðlilegs, ómeðhöndlaðs O. obesus (viðmiðunarhópur: (a, b)) og meðhöndluðs lífvirks efnis (meðferð: (c, d)). Örvar gefa til kynna þarmaþekju (epi) og vöðva (mu), talið í sömu röð. Súlur = 50 µm.
Í þessari rannsókn var ECOSAR notað til að spá fyrir um bráðaeitrun líffræðilegra yfirborðsvirkra efna, sem innihalda ramnolipíð, á frumframleiðendur (grænþörunga), frumneytendur (vatnsflóa) og aukaneytendur (fiska). Þetta forrit notar háþróaðar megindlegar byggingar-virknilíkön efnasambanda til að meta eituráhrif út frá sameindabyggingu. Líkanið notar byggingar-virknihugbúnað (SAR) til að reikna út bráða- og langtímaeituráhrif efna á vatnategundir. Tafla 2 sýnir sérstaklega áætlaðan meðal banvænan styrk (LC50) og meðal virkan styrk (EC50) fyrir nokkrar tegundir. Grunur um eituráhrif var flokkaður í fjögur stig með því að nota alþjóðlega samræmda flokkunar- og merkingarkerfið fyrir efni (Tafla 3).
Stjórnun á sjúkdómum sem berast með vektorum, sérstaklega afbrigðum af moskítóflugum og Aedes moskítóflugum. Egyptar, nú erfitt verk 40,41,42,43,44,45,46. Þó að sum efnafræðilega fáanleg skordýraeitur, svo sem pýretróíð og lífræn fosföt, séu að einhverju leyti gagnleg, þá skapa þau verulega áhættu fyrir heilsu manna, þar á meðal sykursýki, æxlunarfærasjúkdóma, taugasjúkdóma, krabbamein og öndunarfærasjúkdóma. Ennfremur geta þessi skordýr með tímanum orðið ónæm fyrir þeim13,43,48. Þannig munu árangursríkar og umhverfisvænar líffræðilegar stjórnunaraðgerðir verða vinsælli aðferð til að stjórna moskítóflugum49,50. Benelli51 benti á að snemmbúin stjórnun á moskítóflugum væri árangursríkari í þéttbýli, en þeir mæltu ekki með notkun lirfueyðandi efna í dreifbýli52. Tom o.fl.53 bentu einnig á að það væri örugg og einföld aðferð að stjórna moskítóflugum á óþroskuðum stigum þar sem þær eru næmari fyrir stjórnunarefnum54.
Framleiðsla á líffræðilegu yfirborðsefni með öflugum stofni (Enterobacter cloacae SJ2) sýndi samræmda og efnilega virkni. Fyrri rannsókn okkar sýndi að Enterobacter cloacae SJ2 hámarkar framleiðslu á líffræðilegu yfirborðsefni með því að nota efnafræðilega breytur26. Samkvæmt rannsókn þeirra voru bestu skilyrðin fyrir framleiðslu á líffræðilegu yfirborðsefni með hugsanlegu E. cloacae einangruðu efni ræktun í 36 klukkustundir, hristing við 150 snúninga á mínútu, pH 7,5, 37°C, selta 1 ppt, 2% glúkósi sem kolefnisgjafi, 1% ger. Útdrátturinn var notaður sem köfnunarefnisgjafi til að fá 2,61 g/L af líffræðilegu yfirborðsefni. Að auki voru líffræðilegu yfirborðsefnin einkennd með TLC, FTIR og MALDI-TOF-MS. Þetta staðfesti að rhamnolipid er líffræðilegt yfirborðsefni. Glýkólipíð líffræðileg yfirborðsefni eru sá flokkur annarra gerða líffræðilegra yfirborðsefna sem hefur verið rannsakaður hvað mest55. Þau samanstanda af kolvetnis- og lípíðhlutum, aðallega fitusýrukeðjum. Meðal glýkólípíða eru helstu fulltrúarnir ramnólípíð og sófórólípíð56. Ramnólípíð innihalda tvær ramnósaeiningar sem tengjast mónó- eða dí-β-hýdroxýdekansýru 57. Notkun ramnólípíða í læknis- og lyfjaiðnaði er vel þekkt 58, auk þess að þau hafa verið notuð sem skordýraeitur nýlega 59.
Samspil líffræðilega yfirborðsvirka efnisins við vatnsfælið svæði öndunarvegarins gerir vatni kleift að fara í gegnum loftaugarholið og auka þannig snertingu lirfanna við vatnið. Nærvera líffræðilegra yfirborðsvirkra efna hefur einnig áhrif á barkann, sem er nálægt yfirborðinu, sem auðveldar lirfunum að skríða upp á yfirborðið og anda. Fyrir vikið minnkar yfirborðsspenna vatnsins. Þar sem lirfurnar geta ekki fest sig við yfirborð vatnsins falla þær á botn tanksins og raska vatnsþrýstingnum, sem leiðir til óhóflegrar orkunotkunar og dauða vegna drukknunar38,60. Svipaðar niðurstöður fengust með Ghribi61, þar sem líffræðilegt yfirborðsvirkt efni framleitt af Bacillus subtilis sýndi lirfudrepandi virkni gegn Ephestia kuehniella. Á sama hátt mátu lirfudrepandi virkni Cx. Das og Mukherjee23 einnig áhrif hringlaga lípópeptíða á lirfur af tegundinni quinquefasciatus.
Niðurstöður þessarar rannsóknar varða lirfudrepandi virkni rhamnolipid líffræðilegra yfirborðsvirkra efna gegn Cx. Dráp á quinquefasciatus moskítóflugum er í samræmi við áður birtar niðurstöður. Til dæmis eru notuð líffræðileg yfirborðsvirk efni sem eru byggð á yfirborðsvirkum efnum, framleidd af ýmsum bakteríum af ættkvíslinni Bacillus og Pseudomonas spp. Sumar fyrri skýrslur64,65,66 greindu frá lirfudrepandi virkni lípópeptíð líffræðilegra yfirborðsvirkra efna úr Bacillus subtilis23. Deepali o.fl.63 komust að því að rhamnolipid líffræðilegt yfirborðsvirkt efni einangrað úr Stenotropomonas maltophilia hafði öfluga lirfudrepandi virkni við styrk 10 mg/L. Silva o.fl.67 greindu frá lirfudrepandi virkni rhamnolipid líffræðilegs yfirborðsvirks efnis gegn Ae við styrk 1 g/L. Aedes aegypti. Kanakdande o.fl. Í 68 var greint frá því að lípópeptíð-yfirborðsefni, framleidd af Bacillus subtilis, ollu heildardánartíðni í Culex-lirfum og termítum með fitusæknum hluta Eucalyptus. Á sama hátt greindu Masendra o.fl. 69 frá 61,7% dánartíðni vinnumaura (Cryptotermes cynocephalus Light.) í fitusæknum n-hexan- og EtOAc-hlutum úr hráu E.-þykkni.
Parthipan o.fl. 70 greindu frá notkun skordýraeiturs á lípópeptíðum, líffræðilegum yfirborðsvirkum efnum framleiddum af Bacillus subtilis A1 og Pseudomonas stutzeri NA3, gegn Anopheles Stephensi, sem ber malaríusníkjudýrið Plasmodium. Þeir komust að því að lirfur og púpur lifðu lengur, höfðu styttri eggjasetningartíma, voru dauðhreinsaðar og höfðu styttri líftíma þegar þær voru meðhöndlaðar með mismunandi styrk líffræðilegra yfirborðsvirkra efna. LC50 gildi sem mæld voru fyrir B. subtilis líffræðilega yfirborðsvirka efnið A1 voru 3,58, 4,92, 5,37, 7,10 og 7,99 mg/L fyrir mismunandi lirfustig (þ.e. lirfur I, II, III, IV og púpustig) talið í sömu röð. Til samanburðar voru líffræðileg yfirborðsvirk efni fyrir lirfustig I-IV og púpustig Pseudomonas stutzeri NA3 2,61, 3,68, 4,48, 5,55 og 6,99 mg/L, talið í sömu röð. Talið er að seinkað fenólógía lifandi lirfa og púpa sé afleiðing verulegra lífeðlisfræðilegra og efnaskiptatruflana af völdum skordýraeitursmeðferðar71.
Wickerhamomyces anomalus stofn CCMA 0358 framleiðir lífrænt yfirborðsvirkt efni með 100% lirfudrepandi virkni gegn Aedes moskítóflugum. Sólarhringsbil 38 af aegypti var hærra en Silva o.fl. greindu frá. Sýnt hefur verið fram á að lífrænt yfirborðsvirkt efni, framleitt úr Pseudomonas aeruginosa með sólblómaolíu sem kolefnisgjafa, drepur 100% lirfa innan 48 klukkustunda 67. Abinaya o.fl.72 og Pradhan o.fl.73 sýndu einnig fram á lirfudrepandi eða skordýraeiturandi áhrif yfirborðsvirkra efna sem framleidd eru af nokkrum einangruðum stofnum af ættkvíslinni Bacillus. Áður birt rannsókn eftir Senthil-Nathan o.fl. leiddi í ljós að 100% moskítóflugulirfa sem urðu fyrir áhrifum af plöntulónum voru líkleg til að deyja. 74.
Að meta nærbanvæn áhrif skordýraeiturs á líffræði skordýra er mikilvægt fyrir samþættar meindýraeyðingaráætlanir þar sem nærbanvænir skammtar/styrkir drepa ekki skordýr en geta dregið úr skordýrastofnum í komandi kynslóðum með því að raska líffræðilegum eiginleikum10. Siqueira o.fl.75 komust að því að lifandi yfirborðsefni af gerðinni rhamnolipid (300 mg/ml) hafði fullkomið lirfueyðandi virkni (100% dánartíðni) þegar það var prófað í ýmsum styrkjum á bilinu 50 til 300 mg/ml. Lirfustig Aedes aegypti stofna. Þeir greindu áhrif tíma til dauða og nærbanvæns styrks á lifun lirfa og sundvirkni. Að auki komust þeir að því að sundhraði minnkaði eftir 24–48 klukkustunda útsetningu fyrir nærbanvænum styrk líffræðilegs yfirborðsefnis (t.d. 50 mg/ml og 100 mg/ml). Eiturefni sem hafa efnileg nærbanvæn hlutverk eru talin vera áhrifaríkari við að valda margvíslegum skaða á útsettum meindýrum76.
Vefjafræðilegar athuganir á niðurstöðum okkar benda til þess að líffræðileg yfirborðsvirk efni, framleidd af Enterobacter cloacae SJ2, breyti verulega vefjum lirfa moskítóflugna (Cx. quinquefasciatus) og termita (O. obesus). Svipuð frávik voru af völdum undirbúnings basilolíu í An. gambiaes.s og An. arabica og voru lýst af Ochola77. Kamaraj o.fl.78 lýstu einnig sömu formfræðilegum frávikum í An. Lirfur Stephanie voru útsettar fyrir gullnanóögnum. Vasantha-Srinivasan o.fl.79 greindu einnig frá því að ilmkjarnaolía úr hirðistösku skemmdi alvarlega hólfið og þekjulögin í Aedes albopictus. Aedes aegypti. Raghavendran o.fl. greindu frá því að moskítóflugulirfur voru meðhöndlaðar með 500 mg/ml sveppaþykkni úr staðbundnum Penicillium svepp. Ae sýna alvarleg vefjafræðileg skaða. aegypti og Cx. Dánartíðni 80. Áður, Abinaya o.fl. Lirfur í fjórða stigi An voru rannsakaðar. Stephensi og Ae. aegypti fundu fjölmargar vefjafræðilegar breytingar í Aedes aegypti sem meðhöndlaðar voru með B. licheniformis fjölsykrum, þar á meðal magabólga, vöðvarýrnun, skemmdir og óskipulag á taugaknúin gangliur72. Samkvæmt Raghavendran o.fl., eftir meðferð með P. daleae sveppaþykkni, sýndu miðþarmsfrumur prófuðu moskítóflugnanna (lirfur af 4. stigi) bólgu í þarmaholum, minnkun á millifrumuinnihaldi og kjarnahrörnun81. Sömu vefjafræðilegar breytingar sáust í moskítóflugulirfum sem meðhöndlaðar voru með echinacea laufþykkni, sem bendir til skordýraeitursáhrifa meðhöndluðu efnasambandanna50.
Notkun ECOSAR hugbúnaðar hefur hlotið alþjóðlega viðurkenningu82. Núverandi rannsóknir benda til þess að bráð eituráhrif ECOSAR líffræðilegra yfirborðsvirkra efna á örþörunga (C. vulgaris), fiska og vatnaflóa (D. magna) falli undir flokkinn „eituráhrif“ sem Sameinuðu þjóðirnar skilgreina83. Vistfræðilegt eituráhrifalíkan ECOSAR notar SAR og QSAR til að spá fyrir um bráð og langtíma eituráhrif efna og er oft notað til að spá fyrir um eituráhrif lífrænna mengunarefna82,84.
Paraformaldehýð, natríumfosfatlausn (pH 7,4) og öll önnur efni sem notuð voru í þessari rannsókn voru keypt frá HiMedia Laboratories á Indlandi.
Framleiðsla á líffræðilegu yfirborðsvirku efni var framkvæmd í 500 ml Erlenmeyer-flöskum sem innihéldu 200 ml af dauðhreinsuðu Bushnell Haas-miðli bætt við 1% hráolíu sem eina kolefnisgjafa. Forræktun af Enterobacter cloacae SJ2 (1,4 × 104 CFU/ml) var sáð og ræktuð á hristara við 37°C, 200 snúninga á mínútu í 7 daga. Eftir ræktunartímann var líffræðilega yfirborðsvirka efnið dregið út með því að skilvindu ræktunarmiðilsins við 3400×g í 20 mínútur við 4°C og ofanfljótandi vökvinn notaður til skimunar. Bestunaraðferðirnar og einkenni líffræðilegra yfirborðsvirkra efna voru teknar upp úr fyrri rannsókn okkar26.
Lirfur af tegundinni Culex quinquefasciatus voru fengnar frá Center for Advanced Study in Marine Biology (CAS) í Palanchipetai í Tamil Nadu (Indlandi). Lirfurnar voru alaðar upp í plastílátum fylltum með afjónuðu vatni við 27 ± 2°C og ljóstímabil 12:12 (ljós:dökk). Mýflugulirfum var gefið 10% glúkósalausn.
Lirfur af tegundinni Culex quinquefasciatus hafa fundist í opnum og óvörðum rotþróm. Notið staðlaðar flokkunarleiðbeiningar til að bera kennsl á og rækta lirfur í rannsóknarstofu85. Tilraunir til að drepa lirfur voru gerðar í samræmi við ráðleggingar Alþjóðaheilbrigðismálastofnunarinnar86. SH. Lirfur af tegundinni quinquefasciatus í fjórða stigi voru safnaðar í lokuðum rörum í 25 ml og 50 ml hópum með loftbili sem nam tveimur þriðju af rúmmáli þeirra. Líffræðilegt yfirborðsvirkt efni (0–50 mg/ml) var bætt í hvert rör fyrir sig og geymt við 25°C. Í samanburðarrörinu var aðeins notað eimað vatn (50 ml). Dauðar lirfur voru taldar þær sem sýndu engin merki um að synda á meðgöngutímanum (12–48 klukkustundir)87. Reiknið út hlutfall lirfudauða með því að nota jöfnuna. (1)88.
Ættin Odontotermitidae inniheldur indverska termítann Odontotermes obesus, sem finnst í rotnandi trjábolum á landbúnaðarháskólanum (Annamalai háskólinn, Indland). Prófið þetta lífræna yfirborðsvirka efni (0–50 mg/ml) með venjulegum aðferðum til að ákvarða hvort það sé skaðlegt. Eftir þurrkun í laminar loftstreymi í 30 mínútur var hver ræma af Whatman pappír húðuð með lífrænu yfirborðsvirku efni í styrk 30, 40 eða 50 mg/ml. Forhúðaðar og óhúðaðar pappírsræmur voru prófaðar og bornar saman í miðjum Petri-skál. Hver Petri-skál inniheldur um þrjátíu virka termíta O. obesus. Viðmiðunar- og prófunartermítum var gefinn blautur pappír sem fæðugjafi. Allar plötur voru geymdar við stofuhita allan ræktunartímann. Termítar dóu eftir 12, 24, 36 og 48 klukkustundir89,90. Jafna 1 var síðan notuð til að meta hlutfall termítadauða við mismunandi styrk lífrænna yfirborðsvirkra efna. (2).
Sýnin voru geymd á ís og pakkað í örglös sem innihéldu 100 ml af 0,1 M natríumfosfatlausn (pH 7,4) og send til Miðlægu rannsóknarstofunnar í fiskeldi (CAPL) í Rajiv Gandhi-miðstöðinni fyrir fiskeldi (RGCA). Vefjafræðirannsóknarstofunni í Sirkali, Mayiladuthurai-héraði, Tamil Nadu, Indlandi til frekari greiningar. Sýnin voru þegar í stað fest í 4% paraformaldehýði við 37°C í 48 klukkustundir.
Eftir festingarfasann var efnið þvegið þrisvar sinnum með 0,1 M natríumfosfatlausn (pH 7,4), þurrkað í etanóli í áföngum og lagt í bleyti í LEICA plastefni í 7 daga. Efnið er síðan sett í plastmót fyllt með plastefni og fjölliðunarefni og síðan sett í ofn sem hituð var í 37°C þar til blokkin sem inniheldur efnið er alveg fjölliðuð.
Eftir fjölliðun voru blokkirnar skornar með LEICA RM2235 míkrótómi (Rankin Biomedical Corporation 10,399 Enterprise Dr. Davisburg, MI 48,350, Bandaríkjunum) í 3 mm þykkt. Sniðin eru flokkuð á glærur, með sex sneiðum á hverri glæru. Glærurnar voru þurrkaðar við stofuhita, síðan litaðar með hematoxýlíni í 7 mínútur og þvegnar með rennandi vatni í 4 mínútur. Að auki var eósínlausnin borin á húðina í 5 mínútur og skolað með rennandi vatni í 5 mínútur.
Bráð eituráhrif voru spáð með því að nota vatnalífverur frá mismunandi hitabeltissvæðum: 96 klukkustunda LC50 fyrir fisk, 48 klukkustunda LC50 fyrir D. magna og 96 klukkustunda EC50 fyrir grænþörunga. Eituráhrif rhamnolipid líffræðilegra yfirborðsvirkra efna á fiska og grænþörunga voru metin með ECOSAR hugbúnaði útgáfu 2.2 fyrir Windows sem þróaður var af Umhverfisstofnun Bandaríkjanna. (Aðgengilegt á netinu á https://www.epa.gov/tsca-screening-tools/ecological-struct-activity-relationships-ecosar-predictive-model).
Allar prófanir á lirfudrepandi og termitaeyðandi virkni voru framkvæmdar í þríriti. Ólínuleg aðhvarfsgreining (logaritmi skammtasvörunarbreyta) á dánartíðni lirfa og termita var framkvæmd til að reikna út miðgildi banvæns styrks (LC50) með 95% öryggisbili og styrksvörunarferlar voru búnir til með Prism® (útgáfa 8.0, GraphPad Software) Inc., Bandaríkjunum) 84, 91.
Þessi rannsókn leiðir í ljós möguleika örverufræðilegra yfirborðsvirkra efna, framleidd af Enterobacter cloacae SJ2, sem lirfueyðandi og termitaeyðandi efni gegn moskítóflugum, og þessi vinna mun stuðla að betri skilningi á verkunarháttum lirfueyðandi og termitaeyðandi áhrifum. Vefjafræðilegar rannsóknir á lirfum sem meðhöndlaðar voru með yfirborðsvirkum efnum sýndu skemmdir á meltingarvegi, miðþörmum, heilaberki og ofvöxt þarmaþekjufrumna. Niðurstöður: Eiturefnafræðilegt mat á termitaeyðandi og lirfueyðandi virkni rhamnolipid yfirborðsvirks efnis, framleitt af Enterobacter cloacae SJ2, leiddi í ljós að þetta einangrað efni er mögulegt lífrænt skordýraeitur til að stjórna vektorbornum sjúkdómum í moskítóflugum (Cx quinquefasciatus) og termítum (O. obesus). Þörf er á að skilja undirliggjandi umhverfiseiturverkanir yfirborðsvirkra efna og hugsanleg umhverfisáhrif þeirra. Þessi rannsókn veitir vísindalegan grunn til að meta umhverfisáhættu yfirborðsvirkra efna.
Birtingartími: 9. apríl 2024