КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ БОРЬБЫ С НАСЕКОМЫМИ, СОДЕРЖАЩАЯ АЛЬДЕГИД
INSECTICIDE COMPOSITION CONTAINING ALDEHYDE

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к применению карбонильной композиции для борьбы с насекомыми-переносчиками болезней, и к способу борьбы с насекомыми-переносчиками болезней с использованием указанной композиции.
Насекомые являются членистоногими, характеризующиеся тем, что по меньшей мере взрослые насекомые имеют хитиновый экзоскелет.
Некоторые насекомые, например термиты, комары, муравьи, вши, блохи или тараканы, являются известными насекомыми-вредителями или переносчиками болезней. Примечательными среди них являются комары, которые, как известно, являются переносчиками инфекционных вирусных и протозойных заболеваний, таких, например, как малярия, желтая лихорадка, лихорадка денге и вирус лихорадки Западного Нила. Однако комары являются не единственные переносчиками болезней. Другим примером является мошка, как переносчик речной слепоты (онхоцеркоза). Другим и актуальным примером являются постельные клопы и их продемонстрированный потенциал переносить MRSA (Methicillin - Resistant Staphylococcus Aureus; Метициллин-Резистентный Золотистый Стафилококк) и VRE (Vancomycin Resistant Enterococcus; Ванкомицин Резистентный Энтерококк).
Для иллюстрации распространенности проблемы заболеваний и борьбы с насекомыми - переносчиками в США, общий доход от услуг структурной отрасли по борьбе с вредителями в 2013 году составил 7,213 млрд. долл. США, что на 6% больше, чем в 2012 году. Работа служб по борьбе с вредителями была направлена, чаще всего, на термитов, постельных клопов и тараканов.
Что касается постельных клопов, в США 86,5% бизнес-респондентов из числа опрошенных заявили, что их компания проводила обработку против постельных клопов. Шесть из десяти респондентов в основном полагались на обработку инсектицидами для борьбы с постельными клопами. Каждый пятый респондент полагался на обработку теплом или паром.
Основными клиентами служб по борьбе с вредителями, получавшими обработку против постельных клопов были люди в частных домах и квартирах, за ними следовали отели и мотели.
Скопления термитов и крылатых муравьев варьируются от года к году, в зависимости от климатических условий. Тем не менее, обработка против термитов, как до, так и после строительства является растущим бизнесом в США, при этом, в прошлом году почти половина всех частных жилищных проектов в США прошла противотермитную обработку до строительства.
Несмотря на то, что существует ряд методов борьбы с заболеваниями человека и животных, связанными с насекомыми, такие как вакцинация и терапия, очевидно, что устойчивость к некоторым из этих методов лечения стала значительной проблемой.
Вакцинация является проблематичной с точки зрения возможности приобретения, доступности по цене и потенциальной возможности других неблагоприятных отдаленных последствий у людей и скота (животных на откорме).
Некоторые инсектициды были чрезмерно использованы, что в некоторых случаях сделало эти пестициды менее эффективными вследствие резистентности, причем резистентные насекомые вызывают все возрастающую проблему.
Также могут использоваться низкотехнологичные решения. Эти решения включают просто опрокидывание контейнера с содержащейся в нем водой и, в более крупном, более опасном для окружающей среды масштабе, крупномасштабное дренирование уровней болотных вод.
Ларвициды, как класс инсектицидов, прерывают жизненный цикл конкретного насекомого на незрелой стадии цикла, личинки не могут развиться во взрослое насекомое и распространиться на более широкую территорию.
Применение ларвицидов может снизить в целом использование пестицидов в рамках программы борьбы с насекомыми. Уничтожение, например, личинок комаров, прежде чем они превратятся во взрослые особи, может снизить или устранить необходимость наземного или воздушного применения пестицидов для уничтожения взрослых, например, комаров.
Для уничтожения насекомых на личиночных стадиях может быть использована комбинация химических мер (использование ларвицидов) и биологических мер, но многие из этих мер потенциально опасны для окружающей среды. Поэтому существует настоятельная потребность в экологически безопасных, но эффективных ларвицидах.
Идеальный ларвидицид обладает следующими свойствами: эффективность в низких дозах, быстрое уничтожение, эффективность против всех незрелых стадий насекомых, видовая специфичность, отсутствие влияния на нецелевые виды, экологическая безопасность, низкая токсичность для млекопитающих, отсутствие перекрестной резистентности к существующим активным ингредиентам, легкость составления, длительный срок годности, потенциал для остаточной активности, при этом, отсутствие биоаккумуляции, способность к самораспространению и однородность в толще воды.
Некоторые примеры ларвицидов включают:
(a) инсектициды широкого спектра действия - органофосфатный темефос, хлорпирифос, фентион, пиримифос-метил и тетрациклический макролидный нейротоксин спиносад;
(b) бактериальные ларвициды - Bacillus thuringiensis var israelensis) и Bacillus sphaericus;
с) регуляторы роста насекомых - s-метопрен, пирипроксифен, дифлубензурон и новалурон; а также
(d) мономолекулярные поверхностные пленки - изостеариловые спирты, минеральные масла.
Среди органофосфатных пестицидов, темефос (temephos) (известный под товарным знаком Abate) был зарегистрирован Агентством по охране окружающей среды США (US ЕРА, United States environmental protection agency) в 1965 году для борьбы с личинками комаров, и он представляет собой единственный органофосфат, применяемый в качестве ларвицида. Темефос является важным инструментом управления резистентностью в рамках программ борьбы с комарами, предотвращая развитие резистентности комаров к бактериальным ларвицидам.
Темефос используется в местах стоячей воды, мелководных прудах, болотах, маршах и прилегающих зонах и может использоваться вместе с другими мерами борьбы с комарами в рамках программы Комплексной Борьбы с Переносчиками (IVC, Integrated Vector Control). Темефос применяется чаще всего с вертолета, но его можно наносить с помощью ранцевых опрыскивателей, самолетов и трассовых распылителей в жидкой или гранулированной форме.
Темефос, применяемый в соответствии с инструкциями на этикетке для борьбы с комарами, не имеет необоснованного риска для здоровья человека. Он вносится в воду, и используемое количество Темефоса, по отношению к площади применения, очень невелико. Темефос разлагается в воде в течение нескольких дней, и его воздействие после внесения является минимальным. Однако в высоких дозах Темефос, как и другие органофосфаты, может чрезмерно стимулировать нервную систему, вызывая тошноту, головокружение и спутанность сознания.
Поскольку темефос вносится непосредственно в воду, он не должен оказывать прямого воздействия на наземных животных или птиц. Однако применение темефос все-таки представляет определенный риск для нецелевых водных видов и водных экосистем. Несмотря на то, что темефос представляет относительно низкий риск для птиц и наземных видов, имеющаяся информация свидетельствует о том, что, он более токсичен для водных беспозвоночных, чем альтернативные ларвициды. По этой причине, его использование ограничивается областями, в которых менее опасные альтернативы не будут эффективными. В этом случае, снижение рисков включает ограничение использования высоких доз внесения путем установления интервалов между внесениями.
Спиносад является современным биологическим инсектицидом. Спиносад представляет собой смесь двух типов тетрациклического макролидного нейротоксина спинозина. Спинозин продуцируется при ферментации почвенного актиномицета Saccharopolyspora spinosa. Спиносад эффективен против личинок насекомых и не обладает перекрестной резистентностью к существующим инсектицидам. Было показано, что у Спиносада более благоприятный токсикологический профиль, чем у темефоса.
Природные ларвициды, такие как хищные рыбы, или бактериальные инсектициды, такие как bacillus thuringiensis israelensis и bacillus sphaericus, могут быть использованы в качестве эффективного решения для борьбы с комарами. Однако их использование не всегда практично или подходит для среды обитания, используемой насекомыми для незрелых стадий их жизненного цикла. Кроме того, в случае микробных ларвицидов, которые не имеют остаточной эффективности, затраты на еженедельные внесения следует рассматривать в связи со снижением интенсивности передачи болезни. Эффективность бактериальных ларвицидов также зависит от температуры воды и от численности личинок.
Bacillus thuringiensis israelensis представляют собой природные почвенные бактерии, которые продуцируют четыре типа токсичных спор. Споры поедаются личинками комаров, но не куколками или появляющимися насекомыми. Этот способ очень специфичен и имеет низкий уровень токсичности.
Bacillus sphaericus также представляет собой природную почвенную бактерию, которая эффективна против комаров Culex и некоторых видов Annopheles и Aedes. Бактерия Bacillus sphaericus полезна в ситуациях, когда существует высокое органическое загрязнение.
Метопрен представляет собой соединение, впервые зарегистрированное Агентством по охране окружающей среды США (US ЕРА) в 1975 году, которое имитирует действие гормона, регулирующего рост насекомых и препятствует нормальному созреванию личинок насекомых. Метопрен вносится в воду, чтобы уничтожить личинки комаров. Он может использоваться вместе с другими мерами борьбы с комарами в рамках программы Комплексной Борьбы с Переносчиками (IVC). Препарат метопрена, используемый в борьбе с комарами, известен как Altosid и применяется в виде брикетов, пеллет, гранул и жидкостей. Жидкие и гранулированные составы могут распространяться с самолетов и вертолетов.
Метопрен, используемый в программах борьбы с комарами, не представляет необоснованных рисков для диких животных или окружающей среды. При использовании для борьбы с комарами в соответствии с указаниями на этикетке, не создает необоснованных рисков для здоровья человека. Метопрен низкотоксичен для птиц и рыб, и нетоксичен для пчел. Метопрен быстро разлагается в воде и почве и не будет вымываться в грунтовые воды. Метопреновые препараты для борьбы с комарами представляют минимальный острый и хронический риск для пресноводных рыб, пресноводных беспозвоночных и эстуарных видов.
Масла используют в качестве пестицида путем формирования покрытия поверх воды для утопления личинок, куколок и появляющихся взрослых комаров. Указанные масла специально получены из нефтяных дистиллятов и многие годы используются в Соединенных Штатах для уничтожения тлей на сельскохозяйственных культурах и садовых деревьях, и для борьбы с комарами. Они могут использоваться вместе с другими мерами борьбы с комарами в рамках программы Комплексной Борьбы с Переносчиками (IVC). Примерами масел, используемых для борьбы с комарами, являются (известные по торговым наименованиям) Bonide, BVA2 и Golden Bear-1111 (GB-1111).
Масла, используемые в соответствии с указаниями на этикетке для борьбы с личинками и куколками, не представляют опасности для здоровья человека. В дополнение к низкой токсичности, воздействие на человека является маловероятным, поскольку материал вносится непосредственно в канавы, пруды, болота или затопленные участки, которые не являются источниками питьевой воды. Однако, масла, если они неправильно применены, могут быть токсичными для рыб и других водных организмов. По этой причине, Агентство по охране окружающей среды США (US ЕРА) установило особые меры предосторожности на этикетке для снижения таких рисков.
Мономолекулярные пленки представляют собой пестициды с низкой токсичностью, которые покрывают тонкой пленкой поверхность воды, что затрудняет прикрепление к поверхности воды личинок, куколок и появляющийся взрослых комаров. Указанные химические вещества оказывают «смачивающее» действие на трахеальные структуры насекомого и, в конечном счете, расстройство естественной дыхательной системы комаров, вызывая их утопление. Пленки могут оставаться активными как правило в течение 10-14 дней в стоячей воде, и использовались в Соединенных Штатах в паводковых водах, солоноватых водах и прудах. Эффект не является немедленным. Они могут использоваться вместе с другими мерами борьбы с комарами в рамках программы Комплексной Борьбы с Переносчиками (IVC). Примерами этих пленок являются известные под торговыми наименованиями Arosurf MSF и Agnique MMF.
Мономолекулярные пленки, используемые в соответствии с указаниями на этикетке для борьбы с личинками и куколками, не представляют опасности для здоровья человека. В дополнение к низкой токсичности, воздействие на человека является маловероятным, поскольку материал применяется непосредственно к канавам, прудам, болотам или затопленным участкам, которые не являются источниками питьевой воды для людей.
Мономолекулярные пленки, используемые в соответствии с указаниями на этикетке для борьбы с личинками и куколками, создают минимальные риски для окружающей среды. Они недолговечны в окружающей среде и обычно применяются только к стоячей воде, такой как придорожные канавы, лесные водоемы или контейнеры, которые содержат мало нецелевых организмов.
Недостатком использования масел и пленок является то, что они влияют на другие формы жизни в водном объекте, и они, как правило, не подвергаются биологическому разложению.
Задача изобретения состоит в том, чтобы по меньшей мере частично решить вышеупомянутые проблемы.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение в целом относится к применению стабильного водного раствора, содержащего карбонильное соединение, или к смеси растворов, содержащих различные карбонильные соединения, в рамках программы комплексной борьбы с переносчиками (IVC).
Далее в настоящем документе «карбонильное соединение» относится к органическому соединению, содержащему по меньшей мере одну карбонильную функциональную группу.
Далее в настоящем документе «стабильный», в контексте изобретения относится к водному раствору, который может храниться в течение по меньшей мере 12 месяцев без снижения рН ниже 5 или полимеризации молекул, в результате чего продукт становится неэффективным в качестве биоцида.
Далее в настоящем документе ссылка на термин «незрелая форма насекомого» означает по меньшей мере одну из следующих стадий жизненного цикла насекомых: яйцо, личинка, нимфа и куколка.
Далее в настоящем документе ссылка на «борьбу с насекомыми» или «контролирование насекомых» относится к способности поддерживать популяции насекомых на уровне, который сократит или предупредит причинение вреда или передачу конкретного заболевания популяцией насекомых.
Далее в настоящем документе ссылка на «образовывать комплекс» относится к способу, посредством которого соответствующие реагенты химически взаимодействуют или связываются, и взаимодействие включает мицеллизацию, то есть образование мицелл.
Соединения, химические молекулы или группы, описанные в связи с конкретным аспектом, вариантом реализации или примером изобретения, следует понимать применимыми к любому другому аспекту, варианту реализации или примеру, описанному здесь, если они не являются несовместимыми с ним.
Согласно одному аспекту, в изобретении предложен способ борьбы с насекомыми путем уменьшения поверхностного натяжения воды в водном объекте, содержащем стадию яйца насекомого, причем способ включает стадию нанесения стабильного водного раствора, содержащего карбонильное соединение, на поверхность водного объекта, где раствор включает:
a) по меньшей мере одно карбонильное соединение;
b) поверхностно-активное вещество или детергент;
c) регулятор рН; а также
d) буфер.
Раствор может быть приготовлен перед применением путем:
(a) добавления поверхностно-активного вещества к объему воды, нагретой до температуры от 30 до 70°С;
(b) добавления регулятора рН для поддержания рН раствора в интервале от 6,0 до 8,5
(c) добавления по меньшей мере одного карбонильного соединения в водный объект, чтобы позволить карбонильному соединению и поверхностно-активному веществу образовать комплекс при поддержании температуры в интервале от 30°С до 70°С в течение по меньшей мере 10 минут;
(d) снижения температуры водного объекта до температуры ниже 30°С для замедления дальнейшего комплексообразования карбонильного соединения с поверхностно-активным веществом; а также
(e) добавления буфера в раствор для буферизации рН и получения стабильного водного раствора карбонильного соединения.
Карбонильное соединение может быть, по меньшей мере, одним из следующих: альдегидом, кетоном, терпеноидом и лактоном.
Согласно второму аспекту, в изобретении предложен способ борьбы с насекомыми, включающий стадию внесения в среду, содержащую незрелую форму насекомого, стабильного водного раствора, содержащего карбонильное соединение, включающего:
a) по меньшей мере одно карбонильное соединение.
b) поверхностно-активное вещество или детергент;
c) регулятор рН; а также
d) буфер.
Карбонильное соединение может быть по меньшей мере одним из следующих: альдегидом, кетоном, терпеноидом и лактоном.
Раствор можно вносить в окружающую среду путем распыления дисперсанта (диспергент).
Дисперсант может представлять собой разбавленную форму стабильного водного карбонильного раствора, разбавленного либо дистиллированной, либо питьевой водой, спиртом или растворителем. Дисперсант может иметь более высокую биоцидную эффективность при более низких температурах, чем стабильный водный карбонильный раствор в неразбавленном состоянии.
Альтернативно или дополнительно, раствор или дисперсант можно вводить в форме спрея, тумана, пены или водяной пыли.
Если среда представляет собой водный объект, раствор можно вносить в виде быстрорастворимых или разлагающихся гранул или пеллетов. Гранулами могут быть, например, прессованные торфяные гранулы или пеллеты.
Способ включает стадию получения пены раствора до нанесения.
Согласно третьему аспекту, в изобретении предложена инсектицидная композиция, которая включает:
a) по меньшей мере одно карбонильное соединение;
b) поверхностно-активное вещество или детергент;
c) регулятор рН; а также
d) буфер.
Карбонильное соединение может быть, по меньшей мере, одним из следующих: альдегидом, кетоном, терпеноидом и лактоном.
Согласно четвертому аспекту, в изобретении предложено применение стабильного водного раствора альдегида для борьбы с насекомыми, раствор включает:
a) по меньшей мере одно карбонильное соединение
b) поверхностно-активное вещество или детергент;
c) регулятор рН; а также
d) буфер.
Карбонильным соединением может быть по меньшей мере одно из следующих: альдегид, кетон, терпеноид и лактон.
В отношении каждого аспекта изобретения, в растворе могут присутствовать следующие вещества в следующих диапазонах концентраций:
a) карбонильное соединение - от 0,001% до 45% м/об;
b) поверхностно-активное вещество или детергент - от 0,1% до 45% м/об; а также
c) буфер - от 0,05% до 25% м/об.
Поверхностно-активное вещество или детергент может быть выбрано из одного или нескольких следующих: поверхностно-активное вещество на основе этоксилата спирта, поверхностно-активное вещество нонилфенол, алкилгликозид, сульфоновая кислота, лаурилэтилсульфат натрия, лаурилсульфат натрия, двухцепочечное четвертичное аммониевое соединение, кокопропилдиамид (CPAD), сложные эфиры алкилсульфата, бензолсульфокислота, С10-13-алкильные производные и их натриевые соли, D-глюкопираноза, олигомерные гликозиды и сорбитан моностеарат.
Предпочтительно, поверхностно-активное вещество или детергент может быть одним или несколькими из следующих: поверхностно-активное вещество на основе этоксилата спирта, линейное или разветвленное; производное углеводов на основе глюкозы, например алкилполиглюкозид, глюкамид или оксид глюкамина; смесь альтернативных неионных поверхностно-активных веществ или смесь, которая включает анионные или амфотерные поверхностно-активные вещества, такие как, например, лаурилсульфат натрия или сложный эфир сорбитана, этанол и пропанол.
Поверхностно-активное вещество на основе этоксилата спирта может включать от 3 до 12 этоксилатных групп в зависимости от состава стабильного водного раствора карбонила и пенообразующих свойств, необходимых для конкретного применения стабильного водного карбонильного раствора.
В отношении каждого аспекта изобретения, буфер может включать по меньшей мере одно из следующих: ацетат кальция, ацетат магния, ацетат натрия, тригидрат ацетата натрия, ацетат калия, ацетат лития, пропиленгликоль, гексаленгликоль, фосфат натрия, трифосфат натрия, фосфат калия, фосфат лития, перхлорат цинка, сульфат цинка, хлорат меди и сульфат меди.
Предпочтительно, буфер может представлять собой буферную смесь, которая включает по меньшей мере тригидрат ацетата натрия и ацетат калия.
Тригидрат ацетата натрия и ацетат калия могут иметь концентрацию в буферной смеси от 0,250 до 1,5 г/л.
В отношении каждого аспекта изобретения, когда по меньшей мере одно карбонильное соединение представляет собой альдегид, альдегид может быть одним или несколькими из следующих: формальдегид, ацетальдегид, глицеральдегид, пропиональ, бутираль, пентаналь, метилпентаналь, этилпентаналь, тиглиновый альдегид, валериановый альдегид, изовалериановый альдегид, гексаналь, гептаналь, октаналь, нонаналь, 2-этилгексаналь, деканаль, ундеканаль, додеканаль, куминовый альдегид, бензальдегиды, изо-валериановый альдегид, хлоральгидрат, фурфурол, параформальдегид, этандиальдегид, глиоксаль, янтарный альдегид, глутаральдегид, адипальдегид, изофтал альдегид, ортофталальдегид, циннамальдегид, салицилальдегид и малональдегид.
Терпеноид может представлять собой цитраль, а кетон может быть ацетоном.
Раствор может включать более одного типа карбонильного соединения. Раствор может включать смесь альдегида, кетона, терпеноида и лактонов.
Альтернативно, раствор может включать смесь одного или нескольких альдегидов, например: глутаральдегид и этандиальдегид; этандиальдегид и хлоральтригидрат; ацетальдегид и этандиальдегид; параформальдегид и глутаральдегид; глутаральдегид и янтарный альдегид; глутаральдегид и адипальдегид и этандиальдегид и янтарный альдегид.
В отношении каждого аспекта изобретения, регулятором рН может быть любой один или несколько из следующих: гидроксид калия, гидроксид натрия, фосфат натрия и бикарбонат натрия.
Предпочтительно, регулятором рН является гидроксид калия в одномолярном растворе.
Двухцепочечное четвертичное аммониевое соединение со стерически затрудненными аммониевыми группами может быть добавлено к стабильному водному раствору альдегида для его фунгицидных и вспенивающих свойств.
В отношении каждого аспекта изобретения, раствор может включать в себя аттрактант насекомых, такой как ацетон.
В отношении каждого аспекта изобретения, раствор может включать адъювант, который помогает при применении или улучшает эффективность раствора. Адъювант может быть смачивающим агентом, дисперсантом или агентом, усиливающим растекание, эмульгатором, дозирующим агентом, вспенивающим агентом, пеногасителем, пенетрантом, загустителем, антифризом, дезинфицирующим средством и носителем.
Адъювант может быть комплементарным или симбиотическим инсектицидом, таким как, например, пиретрин.
В отношении каждого аспекта изобретения, раствор может включать в себя аттрактант насекомых, например аттрактант на основе кетона.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Изобретение описано со ссылкой на следующие чертежи, на которых:
На фиг. 1, 2 и 3 показаны фотографии яиц постельных клопов, сделанные под микроскопом, взятые до и через 24 часа после нанесения инсектицидной композиции по изобретению; а также
На фиг. 4 показана фотография чашки Петри, в которую помещают фильтровальную бумагу, пропитанную инсектицидной композицией по изобретению, и на которую помещают нимф.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА РЕАЛИЗАЦИИ
Биоцидная эффективность альдегидов заключается в альдегидной функциональной группе. Указанная функциональная группа реагирует со свободными аминогруппами, например, с клеточной мембраной организма. Альдегиды обладают биоцидной эффективностью, так как они нарушают клеточный процесс в клетках-мишенях, что в конечном итоге убивает организм. Однако до настоящего изобретения, не было известно об использовании альдегидов и, в частности, стабилизированных альдегидов, для борьбы с насекомыми - переносчиками болезней.
Без буферизации и стабилизации, альдегиды (за исключением формальдегида и альдегидов с длиной углеродной цепи от 2 до 4 атомов углерода) имеют тенденцию, особенно при низких концентрациях, принимать циклическую молекулярную конфигурацию, которая приводит к потере молекулой альдегида ее биоцидной эффективности, а в относительно более высоких концентрациях в течение определенного периода времени, растворы альдегидов склонны полимеризоваться с другими молекулами альдегида. Полимеризация ускоряется при температурах выше 50°С (и при температуре менее 4°С для альдегидов с длиной цепи менее 5 атомов углерода). Полимеризация альдегидов также приводит к потере биоцидного эффекта. Известно, что для преодоления проблемы полимеризации, продукт, содержащий раствор альдегида, перед использованием нужно разбавить.
Повышение рН альдегидного раствора активирует раствор, что повышает реакционность альдегидных функциональных групп с аминогруппами и связанный с ней биоцидный эффект на клеточных мембранах. Однако стабильность раствора альдегида снижается при повышении рН. Растворы с альдегидом более высокого рН устойчивы только в течение нескольких дней.
С учетом укзаных присущих недостатков, изобретение относится к разработке нового набора биодеградируемых инсектицидов и ларвицидов и к способам их применения, которые являются высокоэффективными в их способности уничтожать яйца, личинки, нимфы и куколки многих видов насекомых, до метаморфоза развития во взрослого насекомого. Поэтому заболеваемость и распространенность заболеваний, которые могут быть вызваны насекомыми, могут быть снижены из-за уменьшения концентрации насекомых и естественных скоростей распространения.
Насекомые, которые могут контролироваться в соответствии с одним или несколькими аспектами изобретения, включают как летающих, так и наземных насекомых, таких как: муравьи, тли, постельные клопы, цикады, тараканы, блохи, мухи, вши, микроскопические клещи, комары, мотыльки, щитники, чешуйницы и термиты.
Заболевания, которые могут косвенно контролироваться в результате использования соответствующих аспектов изобретения в рамках программы Комплексной Борьбы с Переносчиками (IVC), включают: желтую лихорадку, малярию, лихорадку денге, лихорадку Западного Нила, восточный и западный энцефалиты лошадей, дирофиляриоз сердца у собак и миаз.
Однако, для иллюстрации полного потенциала изобретения, ниже представлена Таблица насекомых-переносчиков, освещающая возможный диапазон заболеваний, которые потенциально могут контролироваться путем применения инсектицидной композиции или способа борьбы с насекомыми по изобретению.
Показано, что инсектицидная композиция по изобретению является высокоэффективной для борьбы с насекомыми, ликвидируя одну или несколько незрелых форм насекомого. Инсектицидная композиция контролирует инвазию насекомых на этих этапах развития без неблагоприятного воздействия на окружающую среду; поскольку компоненты композиций легко разлагаемы, не являются едкими и агрессивными.
Полагают, что инсектицидная композиция по изобретению действует в борьбе с инвазией насекомых путем:
a) связывания и восстановления белков и других источников азота на поверхности или на поверхности яиц насекомых, личинок, нимф и куколок (незрелых стадий насекомых), которые контактируют со стабилизированным активным карбонильным раствором композиции, и
b) в случае, когда насекомые откладывают яйца на поверхность воды, нарушения поверхностного натяжения поверхности воды и результирующей дестабилизации и разрушения плавающей «яичной лодки».
С учетом указанной последней гипотезы, полагают, что стабильный водный карбонильный раствор, при получении способом, описанным ниже, нарушает образование и целостность плавающей «яичной лодки». Как только целостность нарушается, цитоплазма яиц и появляющихся личинок и куколок связывается восстановленной карбонильной функциональной группой. Патогены, находящиеся в этих насекомых, также связываются. Результатом является смерть насекомого в его незрелом состоянии и находящегося в нем патогена. Поэтому жизненный цикл прерывается, и происходит снижение концентрации жизнеспособных насекомых-переносчиков, например комаров. Благодаря уменьшению концентрации жизнеспособных насекомых-переносчиков на территории, снижается частота новых патогенных инфекций, а также общая распространенность заболевания.
Стабильный водный карбонильный раствор по изобретению получают в виде концентрированного раствора, предпочтительно, с использованием альдегида.
Концентрированный раствор представляет собой, по определению, раствор, в котором концентрация альдегида составляет от 2% до 20% масс/об.
Например, к заданному объему воды добавляют неионогенное поверхностно-активное вещество, то есть этоксилат спирта (из 3, 5, 7 или 9 этоксилатных групп). Смесь нагревают до температуры от 40 до 50°С, а затем добавляют альдегид или смесь альдегидов. Без ограничения, единичные альдегиды из следующего списка были отобраны и стабилизированы с использованием методологии описанной ниже, чтобы выполнить ряд тестов, описанных ниже: глутаральдегид, фурфурол, нонаналь, глиоксил, янтарный альдегид или ортофталальдегид, изофталальдегид и адипальдегид. Также был выбран карбонил, представляющий собой терпеноид цитраль.
Выбранный альдегид, лактон, кетон или терпеноид (в дальнейшем просто называемый «альдегидом») смешивают с выбранным этоксилатом спирта в течение 15-30 минут, поддерживая при этом температуру объема воды в интервале от 30°С до 70°С. В результате, получается раствор альдегид-поверхностно-активное вещество. В течение указанного периода нагревания, альдегид связывается в комплекс с этоксилатом спирта по существу полностью.
В течение указанного периода, дополнительное количество воды при температуре ниже 25°С добавляют к раствору комплекса альдегид-поверхностно-активное вещество для снижения температуры раствора ниже 30°С, тем самым замедляя и останавливая реакцию комплексообразования этоксилата спирта с альдегидом.
Затем, в достаточном количестве добавляют регулятор рН, такой как гидроксид калия, для поддержания рН раствора комплекса альдегид- поверхностно-активное вещество в интервале от 7,0 до 8,5. Гидроксид калия используют в одномолярном растворе.
Наконец, к раствору комплекса альдегид-поверхностно-активное вещество добавляют буферную смесь, предпочтительно содержащую тригидрат ацетата натрия и ацетат калия, с получением стабильного водного раствора альдегида в виде концентрата. Однако, в следующем Примере 1 используется буферная смесь ацетата калия и бикарбоната натрия.
Тригидрат ацетата натрия и ацетат калия, каждый имеют концентрацию в буферной смеси от 0,250 до 1,5 г/л. Этот концентрированный раствор разбавляют при добавлении к раствору комплекса альдегид- поверхностно-активное вещество в интервале от 0,005 до 0,1% масс/об.
Полагают, что указанный способ продуцирует в ходе комплексообразования мицеллы альдегида и ПАВ в водном растворе.
В качестве инсектицидной или ларвицидной композиции (далее «инсектицидные» и «ларвицидные» используются взаимозаменяемо), изобретение предлагает способ предотвращения вылупления яиц насекомых или уничтожения личинок насекомых, куколок или нимф при контакте со стабильным водным альдегидным раствором композиции.
Применение инсектицидной композиции по изобретению, при добавлении ее в качестве концентрата в систему орошения культур, будет направлено на патогены растений, полученные, например, из паутинных клещей, долгоносиков, жуков и псиллид. В другом применении, композиция полезна при обработке белья, матрацев и постельных принадлежностей, для устранения инвазии вредных насекомых постельных клопов, блох, клещей и вшей.
Также, применение инсектицидной композиции по изобретению возможно до и после строительства домов и сооружений, где последующие возможные инвазии муравьев, термитов, клопов и других насекомых могут быть устранены и контролироваться у источника, то есть в кладках яиц, Нанесение, при этом применении, может быть в виде пены инсектицидной композиции.
Инсектицидная композиция также может быть нанесена путем распыления на землю, аэрозольного распыления или путем ручного или механического разбрасывания, включая, но не ограничиваясь, рюкзаком или другими ручными устройствами, гидравлическими или воздушными распылителями, аппаратом для внесения гранул, электростатическими аппликаторами, аппликаторами с контролируемым размером капель (CDA) или аппликаторами с ультранизким объемом (ULV). Разумеется, метод нанесения будет зависеть от конкретного контекста. Композиция также пригодна для нанесения путем распыления под низким давлением, так что можно легко обрабатывать большие площади, включая воду или водно-болотные угодья.
Композицию можно наносить однократно или повторно до тех пор, пока целевая инвазия насекомых насекомыми не будет эффективно подавлена. Условия, приводящие к эффективному ингибированию насекомых, зависят, в частности, от окружающей среды. В некоторых случаях достаточно одного нанесения композиции, в другом случае может потребоваться множество нанесений. Это часто зависит от климатических условий.
В последующих примерах применяли различные тестовые протоколы при обработке инсектицидной композицией по изобретению комаров и клопов. Указанные два насекомых-переносчика были выбраны из-за множества заболеваний, связанных с ними, и актуальных проблем, связанных с этими конкретными насекомыми. Выбор не претендует на то, чтобы быть ограничивающим.
В испытаниях с постельными клопами, для установления высокого уровня инсектицидной эффективности инсектицидной композиции, в качестве незрелой стадии указанного конкретного насекомого были выбраны яйца, так как известно, что яйца очень трудно уничтожить из-за их минерализованного поверхностного покрытия.
В испытаниях с комарами (Примеры 1 и 2, в частности), количество жизнеспособных личинок и куколок в жидком образце используется в качестве идентификатора относительной заболеваемости патогенными заболеваниями в районе. В Примере 1, вследствие выбора видов комаров, патогенным заболеванием является вирусное заболевание, например, желтая лихорадка. В Примере 2, опять же вследствие выбора видов комаров, болезнью является протозойная болезнь, например, малярия.
В указанных тестах, лабораторные анализы проводились на колонии выращенных в инсектарии личинок, изначально полученных от взятых из природы комаров, содержащихся в лаборатории Южно-Африканского Бюро Стандартов («SABS»). Личинок кормили путем добавления щепотки измельченного корма для рыб Tetramin (Tetra, Germany), равномерно распределенного на поверхности воды дважды в день.
Анализы проводили для определения минимальных эффективных доз 20%-ного стабильного водного раствора альдегида. Для тестирования были выбраны четыре группы по пятнадцать личинок. Концентрат разбавляли до пяти различных тестовых концентраций, по одному разведению для каждого эксперимента. Каждый эксперимент выполняли одновременно в четырех параллельных повторностях. Личинок кормили во время экспериментов, и все испытания проводили при температуре окружающей среды в интервале от 21°С до 34°С. После 24-часового периода были подсчитаны личинки и летальность оценена.
Ряд стабильных водных растворов альдегида, отличающихся выбранным альдегидом, были изучены на предмет их относительной эффективности, путем проведения с ними того же испытания или протокола, как описано выше. Был изучен представитель каждого из следующих типов низкомолекулярных альдегидов (<12 атомов углерода): моноальдегид, диальдегид, альдегид с прямой цепью, альдегид с разветвленной цепью, циклический альдегид, галогенсодержащий альдегид и нерастворимый в воде альдегид.
Другие компоненты, в частности биодеградируемое двухцепочечное четвертичное аммониевое соединение и ПАВ, также изучались отдельно, чтобы понять их относительный вклад в инсектицидный/ларвицидный эффект.
ПРИМЕР 1
Указанное испытание проводили для определения биологической эффективности образца (обозначенного «20% Aqua Cure») в отношении личинок комаров Aedes aegypti и Anopheles arabiensis. Aqua Cure является товарным названием композиции глутаральдегида, поверхностно-активного вещества тергитол 15S9, полимера (поливинилпирролидон («PVPK»)), буфера ацетата калия и бикарбоната натрия и Arquad. Aqua Cure произведен в соответствии с изобретением.
Испытание проводили в лабораториях SABS. Первому воздействию подвергли личинки последнего возраста Aedes aegypti. Использовали пятнадцать личинок на контейнер (повторность). Для каждой из трех используемых концентраций использовали четыре повторности. Они были разведены, 1:10 и 1:100. В качестве разбавителя использовали деионизированную воду, и там, где ее использовали, личинки помещали в воду до добавления образца. Отдельный набор из четырех контейнеров с личинками в деионизированной воде служил необработанным контролем. Личинки были обеспечены лабораторным кормом в качестве пищи. На следующий день оценивали летальность.
Вторую серию воздействий на личинки Aedes начинали на следующий день, используя разведения 1:500, 1:1000 и 1:2000 таким же образом, как и в первый день. Используя вышеприведенные разведения, воздействию также подвергали 30 личинок Anopheles arabiensis на один повтор.
Результаты приведены в Таблице ниже:
ПРИМЕР 2
Указанное испытание проводили для определения биоцидной эффективности каждого из перечисленных ниже образцов против личинок Aedes aegypti.
Протестированные образцы:
1. Оригинальный продукт №1012 30/11/08 6-месячной давности с кодировкой «1» (глутаральдегид + PVPK + тригидрат ацетата натрия + бикарбонат натрия);
2. 2-фурфурол 10% комплексный 16/3/9 с кодировкой «2» (фурфурол + тергитол 15S9 + тригидрат ацетата натрия + бикарбонат натрия);
3. N-нонаналь-комплексный 16/3/9 с кодировкой «3» (нонаналь + Тергитол™ 15S9 + тригидрат ацетата натрия + бикарбонат натрия);
Глиоксил комплекс 16/3/9 с кодировкой «4» (глиоксил + Тергитол™ 15S9 + тригидрат ацетата натрия + бикарбонат натрия);
5. Arquad Q.A.L 4001094749 с кодировкой «5» (двухцепочечное четвертичное аммониевое соединение);
6. GK 10 ВВ 1060 с кодировкой «6» (глутаральдегид + Тергитол™ 15S9 + ацетат калия + бикарбонат натрия);
7. 20% Aqua Cure (глутаральдегид + PVPK + Arquad + Тергитол™ 15S9 + ацетат калия + бикарбонат натрия).
Каждый из образцов, подвергнутых этому испытанию, был изготовлен в соответствии с методикой, описанной выше.
Испытание проводили в лабораториях SABS. Воздействие начинали на личинки последнего возраста. По пятнадцать личинок помещали в каждый из 60 пластиковых контейнеров (каждая «повторность»), заполненный 500 мг деионизированной воды. Содержимое контейнеров с образцами встряхивали перед добавлением правильного объема в контейнеры с деионизированной водой и личинками для получения разведений 1:2000 и 1:4000, соответственно. Для каждой обработки использовали четыре повторности. Остальные четыре контейнера с личинками служили необработанными контролями. Личинки были обеспечены лабораторным кормом в качестве пищи. Оценку летальности проводили через 48 часов.
Пример 3.
Все необработанные контрольные личинки были живы после периода воздействия.
Это испытание проводили для определения биологической эффективности перечисленных ниже образцов в отношении личинок, куколок и яиц комаров.
Протестированные образцы:
1. пластиковая бутылка емкостью 200 мл с 30 мл жидкости, с кодировкой «7»;
2. пластиковая бутылка емкостью 200 мл с 60 мл жидкости, с кодировкой «8»; и
3. 20% Aqua Cure™.
Это испытание проводили в лабораториях SABS и начинали с воздействия на личинки Aedes aegypti (+/- 10 мм), начиная с 30 марта 2009 года. По десять личинок помещали в каждый из 28 пластиковых контейнеров («повторностей»), заполненных 500 мл деионизированной воды. Содержимое контейнеров с образцами встряхивали перед добавлением правильного объема в контейнеры с деионизированной водой и личинками, для получения разведений 1:2000 и 1:4000, соответственно. Для каждой обработки использовали четыре повторности. Остальные четыре контейнера с личинками служили в качестве необработанного контроля. Личинки были обеспечены лабораторным кормом в качестве пищи. Летальность оценивали через 48 часов.
Вторая часть теста, включала куколки Anopheles arabiensis, где 5 куколок были помещены в каждую из первых двух повторностей каждой обработки. Количество взрослых, которые вылуплялись, подсчитывали через 48 часов.
Третья часть испытания включала в себя плавающие яйца Anopheles arabiensis, помещенные в повторности, по три на обработку. Каждый контейнер с яйцами был обеспечен пищей. Через три дня, каждый контейнер исследовали на наличие живых личинок.
Результаты приведены в Таблице ниже:
ПРИМЕР 4
Яйца постельного клопа были собраны через пять дней после того, как клопы получили пищу. Яйца, которые были использованы, были белые и гладкие на вид, как показано на Фиг. 1. 10 яиц постельного клопа помещали в чашку Петри, содержащую 1 мл или контрольного раствора, или раствора Microbidex-G. Все яйца погружали в раствор на 24 часа. После 24-часового периода инкубации при 25°С (относительная влажность 60%) яйца постельного клопа помещали на сухую фильтровальную бумагу и оставляли для инкубации еще на 14 дней.
Microbidex-G является товарным знаком композиции, изготовленной в соответствии с изобретением, которая включает глутаральдегид, тергитол 15S9 и буфер из тригидрата ацетата натрия и ацетата калия.
Фиг. 2 показывает яйца постельного клопа после 24 часов инкубации с контролем, а Фиг. 3 показывает яйца постельного после 24 часов инкубации с концентрированным (10%) Microbidex-G.
Как можно видеть на Фиг. 3, яйца постельного клопа, инкубированные с Microbidex-G, поменяли цвет на коричневый по сравнению с яйцами, инкубированными с контролем. Это указывает на то, что яйца являются нежизнеспособными.
ПРИМЕР 5
Десять нимф первого возраста постельных клопов, были помещены на фильтровальную бумагу, пропитанную 1 мл или контрольного раствора, или 10% Microbidex-G, в разведении 1/100 или 1/1000 в течение 24 часов при 25°С (относительная влажность 60%). Через 24 часа нимфы первого возраста были проверены на жизнеспособность путем подталкивания с помощью набора пинцетов.
Приведенная выше диаграмма описывает количество мертвых и живых нимф первого возраста после 24 часов инкубации либо с контрольным раствором, либо с раствором Microbidex-G. Инкубация с Microbidex-G повысила летальность среди нимф первого возраста по сравнению с контролем.
ПРИМЕР 6
Указанное испытание включало подсчет количества выживших постельных клопов в течение 24 часов после 1-минутного воздействия ряда тестовых растворов 30% Microbidex-G при разных разведениях.
Образцы тестировались на стадии нимфы. За неделю до указанного нимфы получали кровь человека.
Примечателен высокий уровень летальности в концентрате и образцах Tide НЕ, и указанный уровень достигнут только через минуту воздействия.
ПРИМЕР 7
Для указанного испытания были заказаны 120 спаренных, самок (лабораторных) постельных клопов. Время доставки (транспортировки) составляло от 7 до 10 дней, в течение которых самки постельных клопов откладывали яйца на кусок белой, гофрированной бумаги. Бумагу, содержащую всех клопов, нимф и яйца, помещали на одноразовую чашку Петри (60×15 мм). Все нимфы и взрослые насекомые были удалены с помощью гибких пинцетов и помещены обратно во флакон. С использованием пинцетов, яйца постельных клопов были тщательно очищены от бумаги и собраны в чашку Петри.
В этом исследовании использовались пять составов Microbidex (Microbidex «С», Microbidex, «G», Microbidex «I», Microbidex «N», Microbidex «S»). Каждый состав представляет собой композицию, изготовленную в соответствии с изобретением, содержащую цитраль, глутаровый альдегид, изофталальдегид, нонаналь и янтарный альдегид, соответственно.
Microbidex «С», «G», «N» и «S» испытывали в 100%, 50% и 10% концентрациях предоставленных образцов. Препараты разбавляли с помощью ацетона, а в качестве контроля использовали только раствор ацетона. Microbidex «I» не оставался в растворе, поэтому его разбавляли до концентрации 10%, 5% и 1% предоставленного образца.
Фильтровальную бумагу 5,5 см ватман №1 (Cat No Whatman, 1001-055) помещали в чашку Петри и по 25 мкл каждой концентрации распределяли по фильтровальной бумаге с помощью пипетки, до обеспечения полной насыщенности фильтровальной бумаги. Каждый образец и ацетоновый контроль повторяли три раза. Яйца постельных клопов проверяли под микроскопом, для определения их жизнеспособности. Жизнеспособные яйца можно идентифицировать по их жемчужно-серому цвету, и яйца должны казаться округлыми и гладкими с видимыми красными глазами развивающейся нимфы. Яйца, которые были разрушены или помяты, были нежизнеспособными, а вылупившиеся яйца были белыми и прозрачными. Три-пять жизнеспособных яиц собирали и помещали в центр каждой фильтровальной бумаги и чашки Петри закрывали крышками. Регистрировали исходное количество яиц для каждого образца.
Каждый образец ежедневно исследовали под микроскопом в течение 6 дней для определения летальности яиц. Яйца регистрировали как жизнеспособные, мертвые или вылупившиеся (нимфы). В конце эксперимента, образцы и материалы были помещены в морозильник при температуре -40°С для уничтожения всех оставшихся живых яиц и нимф. Столы, лотки и оборудование были опрысканы с помощью Ortho Home Defence Dual-Action Bug Killer после каждого дня испытаний.
Результаты приведены в Таблице ниже:
Примечательным в этом испытании является применение высокого барьера инсектицидной эффективности, выбор яиц в качестве незрелой стадии, и то, что соответствующая инсектицидная композиция была нанесена на фильтровальную бумагу до помещения яиц на бумагу. Композиция не была нанесена непосредственно на яйца путем замачивания или окунания. Указанный тест имитировал применение композиции в реальной жизни, где композиция была бы нанесена, например, на постельные принадлежности, на которых впоследствии могли бы появиться клопы.