Вместо фумигатора: графеновый "щит" обеспечит двойную защиту от комаров

Комары являются переносчиками болезней во всём мире, и учёные пытаются найти нехимические способы защиты от их укусов.

Фото с сайта pixabay.com.

Исследователи создали экспериментальную установку, чтобы проверить, может ли графен защитить людей от укусов комаров.

Фото Brown University.

Чрезвычайно тонкий, но при этом твёрдый и прочный, отличный проводник тепла и электричества, обладает антибактериальными свойствами – это лишь немногие характеристики из "досье" на чудо-материал графен. Напомним, что он представляет собой слой углерода толщиной в один атом.

Сфера использования графена практически безгранична: от создания гибкой электроники и парусов для космических зондов до поиска взрывчатки и очистки воды.

Между тем учёные из Университета Брауна в США нашли новое, довольно оригинальное применение графену.

Как выяснилось, революционный материал поможет обеспечить двойную защиту от укусов комаров. Во-первых, ультратонкий графен действует как барьер, блокирующий укусы назойливых кровопийц. Во-вторых, он также "глушит" химические сигналы, которые комары используют для выбора жертвы.

Таким образом, материал притупляет желание насекомого впиться в кожу человека. Но даже если высадка комариного десанта произойдёт, атака закончится провалом.

Чтобы обеспечить такую защиту, исследователи предлагают создавать одежду с графеновой подкладкой. Отмечается, что такой вариант исключает присутствие токсинов, чем грешат многие репелленты.

"Комары являются переносчиками болезней во всём мире, и существует большой интерес к нехимической защите от их укусов. Мы работали над тканями, которые включают графен в качестве барьера против токсичных химикатов, и задумались, для чего ещё может пригодиться этот подход. Мы подумали, что, возможно, графен может обеспечить защиту от укусов комаров", – рассказывает старший автор статьи профессор Роберт Хёрт (Robert Hurt).

Чтобы выяснить, сработает ли такая защита, исследователи пригласили принять участие в эксперименте несколько отважных добровольцев. Они помещали руки в камеру, заполненную комарами, чтобы те могли кусать лишь небольшой участок кожи.

Кровопийц, известных как жёлтолихорадочные комары, разводили в лабораторных условиях, чтобы исключить заражение любыми инфекциями.

Исследователи создали экспериментальную установку, чтобы проверить, может ли графен защитить людей от укусов комаров.

Учёные сравнили количество укусов, полученных участниками с голой кожей, с кожей, покрытой марлей, и с кожей, покрытой плёнкой оксида графена (GO), укрытой сверху марлей.

Этот эксперимент показал, что наличие графена является сдерживающим фактором для комаров. В тех случаях, когда кожа добровольцев была покрыта графеновыми "щитами", участники не получили ни единого укуса. А вот на голой и покрытой марлей коже насекомые пировали.

Примечательно, что комары кардинально изменили своё поведение, когда руки участников были покрыты плёнкой из оксида графена. По словам учёных, насекомые не замечали потенциальную "добычу".

"Мы предполагали, что графен станет физическим барьером для укусов. Но когда мы просмотрели [видеозаписи] этих экспериментов, мы предположили, что он также стал химическим барьером", – вспоминает ведущий автор работы Синтия Кастильо (Cintia Castilho).

Чтобы подтвердить это предположение, команда нанесла немного человеческого пота на наружную сторону графенового покрытия и отправила в логово комаров. Последние среагировали на химические сигналы так же, как если бы перед ними была голая человеческая кожа. Таким образом, учёные пришли к выводу, что в предыдущем эксперименте графеновое покрытие мешало комарам улавливать те самые сигналы, исходящие от человеческого тела.

На следующем этапе авторы работы имитировали укусы комаров при помощи иглы а-ля хоботок и проводили компьютерное моделирование процесса укуса. Выяснилось, что комарам не хватает сил, чтобы проколоть графеновую плёнку, но лишь в том случае, если она сухая. А вот влажный материал (в тестах его пропитывали водой) становится уязвимым для проколов.

Однако было показано, что другая форма – rGO, или восстановленный оксид графена (с пониженным содержанием кислорода) – обеспечивает надёжную защиту не только в сухом, но и во влажном состоянии.

В дальнейшем специалисты хотят найти способ стабилизировать оксид графена, чтобы он сохранял прочность даже будучи влажным. Это необходимо потому, что обычный оксид графена имеет важные преимущества перед восстановленным.

"GO дышащий, то есть он позволяет потеть, а rGO – нет. Мы предпочитаем воплотить в жизнь эту технологию, отыскав способ механически стабилизировать GO, чтобы он оставался прочным во влажном состоянии. Так мы получим все преимущества: воздухопроницаемость и защиту от укуса", – пояснил Роберт Хёрт.

В конечном итоге команда надеется, что их технология найдёт применение в проектировании одежды. Правильно сконструированные графеновые подкладки защитят людей не только от укусов кровососущих насекомых, но и от опасных инфекций, которые те переносят.

Подробнее об этой разработке рассказывается в статье, опубликованной в журнале PNAS.

Кстати, ранее учёные отыскали более радикальный способ защиты от комаров: они вывели генетически модифицированных насекомых, неспособных переносить малярию и даже размножаться.

Также "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали о рекламных щитах, убивающих комаров, и о том, почему не стоит расчёсывать зудящие укусы кровопийц.