发明领域
本发明涉及适用于影响蚊子的行为的制剂。更具体地说,本发明涉及用于激活蚊子,如用于吸引蚊子的制剂。本发明进一步提供结合了这些制剂的方法和分配器。
发明背景
蚊子是人和动物中的疾病的载体。这些昆虫携带诸如疟疾、恶丝虫、登革热、脑炎、黄热病和西尼罗河病毒的疾病,从而每年造成全球数百万人死亡。
按蚊属的蚊子是疟疾的主要载体。疟疾是由疟原虫属引起的破坏性传染性疾病,所述疾病每年导致大约660,000例死亡。最近的证据表明,疟疾可能导致这一死亡人数加倍,因为它会使儿童衰弱并使他们易患致命的细菌性疾病,如肺炎、菌血症和脑炎。
镰状疟原虫是最致命形式的疟疾的原因,对目前使用的药物已经产生了耐药性。这进而导致疟疾发病率的增加以及用于治疗和预防所述疾病的药物较少。
埃及伊蚊是引起黄热病和登革热的病毒的主要载体。其他病毒(各种类型的脑炎、寨卡病毒、基孔肯亚病的致病因子)也被伊蚊属蚊子携带。班氏吴策线虫(Wuchereria bancrofti)和马来丝虫(Brugia malayi)(引起丝虫病的寄生蛔虫)通常通过库蚊(Culex)属、曼蚊(Mansonia)属以及疟蚊(Anopheles)属传播。
除了传播疾病之外,叮咬人的蚊子也会构成严重的滋扰和舒适性丧失,并且可由于对旅游和休闲活动的影响而造成经济损失。因此,化学引诱剂和驱避剂仍然是用于减少蚊虫叮咬以及由此引起的感染率和疾病传播的重要工具。
雌蚊部分基于复杂的化学提示选择其哺乳动物宿主。这些信号中的一些(如二氧化碳)已在分子水平上得到良好表征。例如,二氧化碳不仅是强效的蚊子刺激剂,而且增强蚊子的摄食行为并调节对其他人体气味的吸引力。因此,二氧化碳以前曾被用作抗感染的有效工具。然而,缺乏功能性CO2受体的冈比亚按蚊菌株仍然能够定位人宿主,从而表明另外的化学信号也驱动宿主偏好。此外,物流问题可使二氧化碳的供应变得困难,特别是在资源不足的地区。
因此需要提供用于影响蚊子行为的制剂。
发明内容
本发明人出人意料地发现存在于感染疟原虫属受试者中的化合物和相关化合物可用于影响蚊子的行为。
因此,在第一实施方案中,本发明提供一种包含硫代化合物的蚊子激活制剂。在一个实例中,所述硫代化合物是硫醚。例如,硫醚可以是式1的化合物:
其中R1和R2独立地选自任选取代的C1-6烷基和任选取代的C2-6烯基。在另一个实例中,R1和R2独立地选自未取代的C1-6烷基、未取代的C2-6烯基和被羟基取代的C1-6烷基。在另一个实例中,硫醚选自由以下各项组成的组:烯丙基甲基硫醚、1-甲硫基-丙烷、3-甲硫基-丙醇、(E)-1-甲硫基-1-丙烯、(Z)-1-甲硫基-1-丙烯、其衍生物或其两种或更多种的混合物。例如,蚊子激活制剂可包含(E)-1-甲硫基-1-丙烯和(Z)-1-甲硫基-1-丙烯。
本发明人还已经发现以上提及的化合物可用于吸引蚊子。因此,在另一方面,本发明提供一种吸引蚊子的制剂。在各种实例中,吸引蚊子的制剂可包含以上提及的硫代化合物中的一种。
在另一个实例中,本发明的制剂可包含一种或多种其他昆虫引诱剂。例如,另外一种或多种其他昆虫引诱剂可选自由以下各项组成的组:二氧化碳、1-辛烯-3-醇、氨、乳酸或其两种或更多种的混合物。
本发明人还已经发现,以上提及的化合物可在不存在二氧化碳的情况下影响蚊子行为。因此,另一方面,本发明的制剂不含二氧化碳。例如,本发明的制剂可单独提供或与其他不包含CO2的蚊子引诱剂如1-辛烯-3-醇、氨、乳酸或其两种或更多种的混合物组合提供。
在另一个实例中,所述制剂包含足够高浓度的硫代化合物以驱避蚊子。
在其他实例中,所述制剂是溶液、油、凝胶、乳膏、蜡、固体、气体、喷雾剂或泡沫。在另一个实例中,所述制剂被配制用于硫代化合物的缓慢释放。在另一个实例中,所述硫代化合物被包埋在聚合物中。例如,所述聚合物可以是纤维素醚,如甲基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素或羟丙基纤维素;纤维素酯,如乙酰纤维素;高密度聚乙烯;低密度聚乙烯;生物可降解的热塑性聚氨酯;在主链中具有酯键联的生物可降解的乙烯聚合物;或聚(ε-己内酯)均聚物。在另一个实例中,所述制剂被配制用于通过加热释放化合物。
在一个实例中,以上提及的制剂可提供在分配器中。在一个实例中,所述分配器是诱捕器或诱饵。在一个实例中,所述诱捕器是容器诱捕器。在一个实例中,所述诱捕器和/或诱饵还包括含有杀虫剂的毒饵。
在一个实例中,本发明涉及以上提及的制剂或分配器用于激活蚊子的用途。在另一个实例中,本发明涉及一种用于激活蚊子的方法,所述方法包括释放以上提及的硫代化合物或硫醚。此类方法可涉及经由各种手段释放化合物。例如,化合物可通过蒸发、扩散、雾化或分散来释放。
在以上提及的制剂、分配器、用途和方法的另一个实例中,蚊子是按蚊属、伊蚊属、库蚊属、脉毛蚊属(Culiseta spp.)、趋血蚊属(Haemagogus spp)或其两种或更多种的组合。例如,蚊子可以是按蚊属。在这个实例中,按蚊属可以是阿拉伯按蚊(An.arabiensis)、不吉按蚊(An.funestus)、冈比亚按蚊(An.gambiae)、毛捷蒂按蚊(An.moucheti)、乌有按蚊(An.nili)、斯氏按蚊(An.stephensi)、挑战按蚊(An.bellator)、克鲁兹按蚊(An.cruzii)、法劳蒂按蚊(An.farauti)或其两种或更多种的组合。在另一个实例中,蚊子可以是伊蚊属。例如,蚊子可以是埃及伊蚊、白纹伊蚊或其组合。
除非另外明确陈述,否则本文的任何实例都应被视为向任何其他实例施加必要的变更。
本发明在范围上不受限于本文所述的具体实例,所述实例仅意图用于例示性目的。功能上等同的产物、组合物以及方法明显在如本文所描述的本发明的范围内。
在本说明书中,除非另外具体地说明或上下文另外要求,否则提及单个步骤、物质的组合物、步骤的组或物质组合物的组应视为涵盖那些步骤、物质组合物、步骤的组或物质组合物的组中的一个和多个(即一个或多个)。
在下文中,本发明借助于以下非限制性实施例且参照附图加以描述。
附图简述
图1.标记的Y形管嗅觉计。
图2.1-甲硫基-1-丙烯(MTPE)(作为E和Z对映异构体的混合物)激活。
图3.烯丙基甲基硫醚(AMS)激活。
图4.3-甲硫基-丙醇(MTPL)激活。
图5.(A)烯丙基甲基硫醚(AMS);(B)1-甲硫基-1-丙烯(作为E和Z对映异构体的混合物)(MTPE);(C)3-甲硫基-丙醇(MTPL)与1-辛烯-3-醇/CO2的蚊子吸引力比较。
图6.适用于本发明的硫醚的结构和离子片段化模式。
图7.适用于本发明的硫酯的结构和离子片段化模式。
图8.基于平均蚊子数量的MTPE+/-CO2的吸引力。
图9.与CO2标准相比,MTPE+/-CO2的吸引率。
图10.斯氏按蚊非血喂养雌性的电生理反应。EAG反应(n=6)所有化学品在1/10浓度,CO2 5%下测试。与矿物油对照相比,*p<0.05,**p<0.01t-检验。
图11.斯氏按蚊非血喂养雌性的电生理反应。EPG反应(n=7)。所有化学品在1/10浓度,CO2 5%下测试。与矿物油对照相比,*p<0.05,**p<0.01t-检验。
图12.斯氏按蚊非血喂养雌性的剂量依赖性反应a)1-甲硫基-1-丙烯(菱形)和1-辛烯-3-醇(正方形)的EAG剂量反应(n=7)。b)1-甲硫基-1-丙烯的EPG剂量反应(n=6)。
图13.法劳蒂按蚊非血喂养雌性的电生理反应。EAG反应(n=5)。所有化学品在1/10浓度,CO2 5%下测试。与矿物油对照相比,*p<0.05,**p<0.01t-检验。
图14.法劳蒂按蚊非血喂养雌性的电生理反应。EPG反应(n=6)。所有化学品在1/10浓度,CO2 5%下测试。与矿物油对照相比,*p<0.05,**p<0.01t-检验。
图15.C.annulirostis非血喂养雌性的EAG反应(n=5)。
图16.埃及伊蚊非血喂养雌性的EAG反应(n=5)。
发明详述
通用技术和选定的定义
除非另外明确定义,否则本文使用的所有技术和科学术语都应视为具有与由本领域(例如生理学、有机化学、生物化学、昆虫制剂、昆虫诱捕器设计和蚊子行为)普通技术人员通常所理解的含义相同的含义。
如本领域所理解,关于1-甲硫基-1-丙烯(MTPE)的“E”和“Z”的使用是用于描述1-甲硫基-1-丙烯中的双键的几何异构或立体化学的标记。因此,设想在本发明中提及MTPE涵盖E对映异构体、Z对映异构体或其混合物。
如将理解的,“芳族”基团是指具有4m+2π电子的环状基团,其中m是等于或大于1的整数。如本文所用,“芳族”可与“芳基”互换使用以指芳族基团,而不管芳族基团的化合价。杂芳族基团是含有一个或多个杂原子,如N、O、S、Se、Si或P的芳香族基团或环。如本文所用,“杂芳族”可与“杂芳基”互换使用。
无论是单独使用还是在复合词如芳烷基、芳氧基或芳硫基中使用的“芳基”表示任选取代的芳族碳环部分。
无论单独使用还是在复合词如杂环基氧基中使用的“杂环基”或“杂环”表示任选取代的碳环基团,其中碳环原子中的一个或多个已被除碳以外的元素(例如氮、氧、硫或硅)取代。术语杂环基涵盖杂芳基。
无论是单独使用还是在复合词如杂芳基氧基中使用的“杂芳基”表示任选取代的芳族有机部分,其中环成员中的一个或多个是除碳之外的元素,例如氮、氧、硫或硅;所述杂原子间断碳环结构并具有足够数量的离域π电子以提供芳族性,条件是所述环不包含相邻的氧和/或硫原子。
术语“任选取代的”是指官能团在任何可用的位置被取代或未被取代。
无论是单独使用还是在复合词如卤代烷基、卤代烷氧基或卤代烷基磺酰基中使用的术语“卤代”或“卤素”表示氟、氯、溴或碘。此外,当用于复合词如卤代烷基、卤代烷氧基或卤代烷基磺酰基中时,烷基可以是部分卤化的或完全被可独立地相同或不同的卤素原子取代。卤代烷基的实例包括但不限于-CH2CH2F、-CF2CF3和-CH2CHFCl。
无论是单独使用还是在复合词如烷氧基、烷硫基、烷基氨基、二烷基氨基或卤代烷基中使用的“烷基”表示单价直链或支链烃基。因此烷基部分包括例如,甲基、乙基、正丙基、异丙基和/或丁基、戊基和己基。
无论是单独使用还是在复合词如烯氧基或卤代烯基中使用的“烯基”表示含有至少一个碳-碳双键的单价直链或支链烃基,包括乙烯、1-丙烯基、2-丙烯基和/或丁烯基、戊烯基和己烯基。
无论是单独使用还是在复合词如炔氧基中使用的“炔基”表示含有至少一个碳-碳三键的单价直链或支链烃基,包括乙炔基、1-丙炔基、2-丙炔基和/或丁炔基、戊炔基和己炔基。
“环烷基”表示碳环系统,例如环丙基、环丁基、环戊基或环己基。
“亚烷基”表示二价直链或支链饱和烃基。
“亚烯基”表示具有至少一个碳-碳双键的二价直链或支链不饱和烃。
“亚炔基”表示具有至少一个碳-碳三键的二价直链或支链不饱和烃。
“羧基”表示-C(=O)OH部分。
“烷基氨基羰基”表示-C(=O)NHR或-C(=O)NRR′基团,其中R和R′是如上文定义的烷基。
“氰基”表示-CN部分。
“羟基”表示-OH部分。
“烷氧基”表示其中烷基是如上文所定义的-O-烷基。实例包括甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基,和不同的丁氧基、戊氧基、己氧基和更高级的异构体。
“烯氧基”表示其中烯基是如上文所定义的-O-烯基。一个实例是烯丙氧基。
“氨基”表示-NH2部分。
“烷基氨基”表示-NHR或-NRR′基团,其中R和R'是如上文定义的烷基。实例包括但不限于甲基氨基、乙基氨基、正丙基氨基、异丙基氨基,以及不同的丁基氨基、戊基氨基和己基氨基。
如在本说明书和所附权利要求中所使用,单数和单数形式“一个/种(a/an)”和“所述(the)”中的术语例如任选地包括复数指代物,除非内容另外明确表明。因此,例如,对“硫代化合物”的提及任选地包括多种硫代化合物。
除非相反陈述,否则如本文所用,术语“约”是指指定值的+/-10%、更优选+/-5%、更优选+/-1%。
术语“和/或”,例如“X和/或Y”应理解为是指“X和Y”或“X或Y”,且将用以对于两种含义或对于任一含义提供明确的支持。
在整篇本说明书中,词语“包含(comprise)”或诸如“包含(comprises)”或“包含(comprising)”的变化形式应理解为暗示包括所述要素、整数或步骤、或一组要素、整数或步骤,而非排除任何其他要素、整数或步骤、或一组要素、整数或步骤。
蚊子行为
本发明的制剂能够激活蚊子。如在本发明的上下文中使用的术语“激活(activate)”、“激活(activating)”、“激活剂(activator)”及其变化形式涉及由蚊子产生反应的制剂,所述反应如是兴奋、困惑、烦躁、打斗、吸引或驱避。在一个实例中,本发明的制剂或从其释放的硫代化合物的存在降低受试者,如具有疟原虫感染的人受试者将被蚊子叮咬的可能性。
因此,从本发明的制剂释放或存在于本发明的制剂中的硫代化合物可以至少三种不同的方式影响蚊子行为,所述方式即将蚊子拉向特定位置如到远离人放置的诱捕器中的“引诱剂”,将蚊子推离特定位置的“驱避剂”以及阻止吸引至人的“掩蔽物”。
术语“驱避剂”和“引诱剂”在本发明的上下文中用于指在蚊子中产生定向反应的制剂。在一个实例中,本发明的制剂可充当蚊子“引诱剂”。在另一个实例中,本发明的制剂可充当蚊子“驱避剂”。在一个实施方案中,较高浓度的硫代化合物可导致蚊子被驱避。
蚊子吸引或驱避在无蚊子激活的情况下不会启动。因此,可设想,如在本发明的上下文中使用的术语“引诱剂”和“驱避剂”还包括“激活剂”。然而,蚊子“激活”可在无“吸引”或“驱避”的情况下发生。因此,在一个实例中,“激活剂”不涵盖“引诱剂”或“驱避剂”。
在另一个实例中,本发明的制剂可充当蚊子“掩蔽物”。在其他实例中,本发明的制剂可充当引起蚊子停留在某一地点更长时间的滞留素和/或充当引起蚊子产卵(即产卵)或在单个地点产生更多的卵的刺激剂。
以下举例说明确定本发明的制剂(例如不同浓度的硫代化合物)是充当激活剂、引诱剂还是驱避剂的方法。这些方法可容易地适于确定本发明的制剂是充当滞留素还是刺激剂。本领域中已知各种其他合适的方法。例如,可使用先前描述的嗅觉和接触介导的生物测定(Trexler等人,1998;Dekker等人,2002;WO2003/103395)或其变型。在一个实例中,将两个杯子(测试和对照)随机放置在合适笼子的对角上。每杯释放或充满测试或对照制剂。
对于嗅觉生物测定,用昆虫胶覆盖的网筛可放置在测试杯和控制杯的上方。对测试制剂的阳性或阴性反应可通过在暴露期(例如24小时)期间捕获在粘性筛网上的蚊子的数量来测量。
对于产卵生物测定,将杯子充满溶液,并且在每个重复笼中释放妊娠雌性。在暴露期(例如24小时)后,计数产在测试杯和对照杯中溶液表面上的卵。
在另一个实例中,在暴露于测试和对照制剂之后,可通过计数在暴露后飞行的蚊子的数量来测量蚊子激活以视觉评估蚊子。也可通过视觉评估蚊子激活/驱避来确定测试制剂是否引发蚊子的吸引或驱避定向反应。
在其他实例中,测定也可在半场隧道中或室外场地设置中进行(参见例如Lorenz等人,2013;Ritchie和Devine,2013)。
制剂掩蔽受试者的能力可通过在存在测试制剂和对照制剂的情况下将测试受试者暴露于蚊子一段时间,且然后记录受试者接受的叮咬次数来评估。
硫代化合物
本发明人已经发现硫代化合物适用于激活蚊子。在一个实例中,所述硫代化合物是硫醚。在一个实例中,本发明涵盖任何可激活蚊子的硫代化合物(例如硫醚)。
在一个实例中,所述硫代化合物(例如硫醚)是“挥发性有机化合物”。术语“挥发性有机化合物”(也可缩写为“VOC”)是指在环境温度(例如约20℃或约25℃)下具有高蒸汽压力的化合物。VOC的高蒸汽压力由低沸点产生,这导致大量分子从液体或固体形式的化合物蒸发或升华成气态(即挥发)。
因此,在一个实例中,硫代化合物可在20℃下具有低至约10Pa至约300k Pa范围内的蒸气压力。在一个实例中,硫代化合物在20℃下具有约50Pa至约200kPa、约70Pa至约175kPa、约100Pa至约150kPa、约200Pa至约100kPa、约300Pa至约90kPa、约400Pa至约80kPa、约500Pa至约70kPa、约600Pa至约60kPa、约700Pa至约50kPa、约800Pa至约40kPa、约900Pa至约30kPa、约1kPa至约20kPa、约5kPa至约150kPa、约10kPa范围内的蒸汽压力。例如,硫代化合物可在25℃下具有约9kPA,例如像9.1kPA的蒸汽压力。
在另一个实例中,硫代化合物可具有低于100℃、低于90℃、低于80℃、低于70℃、低于60℃、低于50℃或更低的沸点。
“挥发性有机化合物”可存在于固态、液态和气态制剂中。此类制剂在下文进行了论述。在一个实例中,硫代化合物在从这些制剂中释放时被“挥发”(即硫代化合物在从固体或液体释放时汽化)。
对于缓释制剂,具有较低挥发性的硫代化合物可以是优选的。在一个实例中,在20℃下具有约50Pa至约100kPa、约200Pa至约90kPa、约400Pa至约80kPa、约600Pa至约70kPa、约800Pa至约60kPa、约1kPa至约50kPa、约2kPa至约40kPa、约5kPa至约30kPa、约10kPa至约20kPa、约12kPa至约15kPa的蒸汽压力的硫代化合物用于缓释制剂。
本发明人已经鉴定,从呼吸分离的各种硫代化合物可激活并吸引蚊子。因此,在一个实例中,本发明涵盖存在于人或动物的呼吸中的硫代化合物。在一个实例中,所述硫代化合物存在于人的呼吸中。表1中示出在呼吸中发现的示例性硫代化合物。
表1.在呼吸中发现的示例性硫代化合物
在一个实例中,硫代化合物存在于被蚊子叮咬的人或动物的呼吸中。
在一个实例中,硫代化合物存在于感染疾病的人或动物的呼吸中。例如,人或动物可能感染疟疾。在一个实例中,硫代化合物存在于感染来自疟原虫属的疟疾寄生虫的人或动物的呼吸中。例如,人可感染以上提及的疟原虫属物种中的任一种。例如,疟原虫属物种可以是镰状疟原虫。
在一个实例中,所述硫代化合物是硫醚。在一个实例中,硫代化合物是由以下式1表示的硫醚:
其中R1和R2是可相同或不同的取代基,并且各自独立地选自由以下各项组成的组:任选取代的烷基、任选取代的烯基、任选取代的炔基、任选取代的环烷基、任选取代的芳基以及任选取代的杂环基团。
在式1化合物的一个实例中,R1和R2独立地选自任选取代的C1-6烷基、任选取代的C2-6烯基、任选取代的C2-6炔基、任选取代的C1-6环烷基以及任选取代的杂环基团。
在式1化合物的另一个实例中,R1和R2独立地选自任选取代的C1-6烷基和任选取代的C2-6烯基。
在式1化合物的另一个实例中,R1和R2独立地选自任选取代的C1-6烷基和任选取代的C2-6烯基,其中当所述C1-6烷基或C2-6烯基被取代时,其独立地被至多三个各自独立地选自由以下各项组成的组的取代基取代:卤代;羟基;-CN;-OC1-6烷基;-NH2;NH(C1-6烷基);N(C1-6烷基)2;-CONH2;任选地被至多三个各自独立地选自由以下各项组成的组的取代基取代的苯基:卤代、羟基、-CN、C1-6烷基、-OC1-6烷基、-NH2、NH(C1-6烷基)、N(C1-6烷基)2;以及任选地被至多三个各自独立地选自卤代、羟基、-CN、C1-6烷基、-OC1-6烷基、-NH2、NH(C1-6烷基)、N(C1-6烷基)2的取代基取代的5至6元杂环基。
在式1化合物的另一个实例中,R1和R2独立地选自任选取代的C1-6烷基和任选取代的C2-6烯基,其中当所述C1-6烷基或C2-6烯基被取代时,其独立地被至多三个各自独立地选自由以下各项组成的组的取代基取代:卤代;羟基;-CN;-OC1-6烷基。
在式1化合物的另一个实例中,R1和R2均是C1-6烷基,所述C1-6烷基各自独立地被至多三个各自独立地选自由以下各项组成的组的取代基取代:卤代;羟基;-CN;-OC1-6烷基;-NH2;NH(C1-6烷基);N(C1-6烷基)2;-CONH2;任选地被至多三个各自独立地选自由以下各项组成的组的取代基取代的苯基:卤代、羟基、-CN、C1-6烷基、-OC1-6烷基、-NH2、NH(C1-6烷基)、N(C1-6烷基)2;以及任选地被至多三个各自独立地选自卤代、羟基、-CN、C1-6烷基、-OC1-6烷基、-NH2、NH(C1-6烷基)、N(C1-6烷基)2的取代基取代的5至6元杂环基。
在式1化合物的另一个实例中,R1和R2均是C1-6烷基,所述C1-6烷基各自独立地被至多三个各自独立地选自由以下各项组成的组的取代基取代:卤代;羟基;-CN;-OC1-6烷基。
在式1化合物的另一个实例中,R1和R2均是C2-6烯基,所述C2-6烯基各自独立地被至多三个各自独立地选自由以下各项组成的组的取代基取代:卤代;羟基;-CN;-OC1-6烷基;-NH2;NH(C1-6烷基);N(C1-6烷基)2;-CONH2;任选地被至多三个各自独立地选自由以下各项组成的组的取代基取代的苯基:卤代、羟基、-CN、C1-6烷基、-OC1-6烷基、-NH2、NH(C1-6烷基)、N(C1-6烷基)2;以及任选地被至多三个各自独立地选自卤代、羟基、-CN、C1-6烷基、-OC1-6烷基、-NH2、NH(C1-6烷基)、N(C1-6烷基)2的取代基取代的5至6元杂环基。
在式1化合物的另一个实例中,R1和R2均是C2-6烯基,所述C2-6烯基各自独立地被至多三个各自独立地选自由以下各项组成的组的取代基取代:卤代;羟基;-CN;-OC1-6烷基。
在式1化合物的另一个实例中,R1和R2各自独立地是未取代的C1-6烷基。在另一个实例中,R1和R2各自独立地是C1-4烷基。在所述实例中,R1和R2可各自独立地是例如甲基、乙基或丙基。在另一个实例中,R1和R2各自独立地是未取代的C2-6烯基。在另一个实例中,R1和R2各自独立地是C2-4烯基。在所述实例中,R1和R2可各自独立地是例如烯丙基或1-丙烯基。
在式1化合物的另一个实例中,R1是未取代的C1-6烷基,例如甲基、乙基或丙基;并且R2是被羟基取代的C1-6烷基,例如羟丙基部分。
在式1化合物的另一个实例中,R1是取代的C1-6烷基,并且R2是取代的C2-6烯基,所述C1-6烷基和C2-6烯基各自独立地被至多三个各自独立地选自由以下各项组成的组的取代基取代:卤代;羟基;-CN;-OC1-6烷基;-NH2;NH(C1-6烷基);N(C1-6烷基)2;-CONH2;任选地被至多三个各自独立地选自由以下各项组成的组的取代基取代的苯基:卤代、羟基、-CN、C1-6烷基、-OC1-6烷基、-NH2、NH(C1-6烷基)、N(C1-6烷基)2;以及任选地被至多三个各自独立地选自卤代、羟基、-CN、C1-6烷基、-OC1-6烷基、-NH2、NH(C1-6烷基)、N(C1-6烷基)2的取代基取代的5至6元杂环基。
在式1化合物的另一个实例中,R1和R2独立地选自未取代的C1-6烷基、未取代的C2-6烯基和被羟基取代的C1-6烷基。
在式1化合物的一个实例中,硫醚是1-甲硫基-1-丙烯(MTPE)的E和Z立体异构体的混合物。在另一个实例中,硫醚是烯丙基甲基硫醚(AMS)。在另一个实例中,硫醚是3-甲硫基-1-丙醇(MTPL)。例如,硫醚可以是1-甲硫基-1-丙烯的E对映异构体或1-甲硫基-1-丙烯的Z对映异构体。在另一个实例中,硫醚是1-甲硫基-丙烷(MTPA)。
在式1化合物的另一个实例中,硫醚是选自由以下各项组成的组的化合物的类似物或衍生物:(E)和(Z)-1-甲硫基-1-丙烯(MTPE)、烯丙基甲基硫醚(AMS)、3-甲硫基-1-丙醇(MTPL)以及1-甲硫基-丙烷(MTPA)。示例性类似物或衍生物包括乙基丙基硫醚、丙基硫醚、1-(丙硫基)戊烷、1-(丙硫基)丁烷、2-甲基-3-(甲硫基)-1-丙烯、3-乙硫基-1-丙烯、1-(甲硫基)-2-丁烯、1-(1-丙烯硫基)丙烷。
在式1化合物的另一个实例中,R1选自未取代的C1-6烷基且R2选自未取代的C2-6烯基。在所述实例中,R1可以是例如甲基、乙基或丙基、丁基或戊基,并且R2可以是例如烯丙基或1-丙烯基。
在另一个实例中,硫代化合物是由以下式2表示的硫醚:
其中n是1至10的整数;其中L是接头基团;并且其中R1和R2具有如针对式1化合物的如上所定义的相同的定义。为避免疑义,以上针对式1化合物提供的R1和R2基团的实例同样适用于式2化合物。在式2化合物的一个实例中,L是接头基团,其是未取代的C1-6亚烷基、C2-6亚烯基或C2-6亚炔基。
在另一个实例中,硫代化合物是由以下式3表示的化合物:
其中R3选自由以下各项组成的组:氢、任选取代的烷基、任选取代的烯基、任选取代的炔基、任选取代的环烷基、任选取代的芳基以及任选取代的杂环基团;并且其中R4选自由任选取代的芳基和任选取代的杂环基团组成的组。
在式3化合物的实例中,R3选自由以下各项组成的组:氢;任选地被至多三个各自独立地选自由以下各项组成的组的取代基取代的C1-6烷基:卤代、羟基、-CN、-OC1-6烷基;任选地被至多三个各自独立地选自由以下各项组成的组的取代基取代的C2-6烯基:卤代、羟基、-CN、-OC1-6烷基;并且R4选自由以下各项组成的组:任选地被卤代、羟基、-CN、C1-6烷基、-OC1-6烷基取代的苯基;以及任选地被至多三个各自独立地选自卤代、羟基、-CN、C1-6烷基、-OC1-6烷基的取代基取代的5至6元杂环基。
在式3化合物的另一个实例中,R3选自由以下各项组成的组:氢;任选地被至多三个各自独立地选自由以下各项组成的组的取代基取代的C1-6烷基:卤代、羟基、-CN、-OC1-6烷基;任选地被至多三个各自独立地选自由以下各项组成的组的取代基取代的C2-6烯基:卤代、羟基、-CN、C1-6烷基、-OC1-6烷基;并且R4是其中R5和R6独立地选自由以下各项组成的组:任选地被至多三个各自独立地选自由以下各项组成的组的取代基取代的C1-6烷基:卤代、羟基、-CN、-OC1-6烷基;任选地被至多三个各自独立地选自由以下各项组成的组的取代基取代的C2-6烯基:卤代、羟基、-CN、-OC1-6烷基。
在式3化合物的另一个实例中,R3是氢,并且R4是并且其中R5和R6独立地是未取代的C1-6烷基。在一个实例中,式3化合物是
在图6和7中提供了适用于本发明的一些硫代化合物的实例的结构。
在一个实施方案中,硫代化合物不是噻唑。
硫代化合物(例如硫醚)的示例性组合包括至少2种、至少3种、至少4种、至少5种、至少6种、至少7种、至少8种、至少9种、至少10种、至少11种、至少12种、至少13种、至少14种、至少15种、至少16种、至少17种、至少18种、至少19种、至少20种、至少25种、至少30种、至少35种、至少40种根据本发明的硫代化合物。例如,制剂可包含:
MTPE和AMS;MTPE和MTPL;MTPE和MTPA;AMS和MTPL;AMS和MTPA;MTPE、AMS和MTPL;MTPE、AMS和MTPA;MTPE、MTPL和MTPA;AMS、MTPL和MTPA;MTPL和MTPE的Z对映异构体;AMS和MTPE的Z对映异构体;MTPA和MTPE的Z对映异构体;MTPL、AMS和MTPE的Z对映异构体;MTPL、MTPA和MTPE的Z对映异构体;AMS、MTPA和MTPE的Z对映异构体;MTPL和MTPE的E对映异构体;AMS和MTPE的E对映异构体;MTPA和MTPE的E对映异构体;MTPL、AMS和MTPE的E对映异构体;MTPL、MTPA和MTPE的E对映异构体;AMS、MTPA和MTPE的E对映异构体;MTPL和MTPE的E和Z对映异构体的混合物;AMS和MTPE的E和Z对映异构体的混合物;MTPA和MTPE的E和Z对映异构体的混合物;MTPL、AMS和MTPE的E和Z对映异构体的混合物;MTPL、MTPA和MTPE的E和Z对映异构体的混合物;AMS、MTPA和MTPE的E和Z对映异构体的混合物。
在一个实例中,包含根据本发明的硫代化合物的制剂不包含CO2。此类制剂在CO2的供应困难或太昂贵的地区可以是特别有利的。
本发明人已经发现硫代化合物在一系列浓度范围内影响蚊子行为。
硫代化合物的适当浓度将根据化合物将被释放的地点和制剂的性质而变化。例如,在封闭空间中释放可能需要较低浓度的硫代化合物。相反,释放到开放区域中可能需要更高浓度的硫代化合物。作为另一个实例,与用于在有限空间中喷雾的气雾剂相比,硫代化合物的浓度可能在缓释制剂中更高。
示例性激活浓度可包括约0.00001%至10%、约0.00001%至5%、约0.00001%至2%、约0.00001%至1%、约0.00001%至0.1%或约0.00001%至0.01%(v/v)硫代化合物。
CO2是已被良好表征为用于许多蚊子物种的通用引诱剂/驱避剂的呼吸挥发物(Ray,2015)。CO2在较低浓度下充当蚊子引诱剂并且在较高浓度下充当驱避剂。不希望受任何特定理论束缚,假设本发明涵盖的硫代化合物结合响应于CO2引发蚊子激活的嗅觉受体。因此,在一个实例中,可以设想,本发明的硫代化合物也可在较低浓度下充当蚊子引诱剂并且在较高浓度下充当驱避剂。
示例性吸引浓度包括至少100ppm、至少200ppm、至少300ppm、至少400ppm、至少500ppm、至少600ppm、至少700ppm、至少800ppm、至少900ppm、至少1,000ppm、至少2,000ppm、至少3,000ppm、至少4,000ppm、至少5,000ppm、至少6,000ppm、至少7,000ppm、至少8,000ppm、至少9,000ppm硫代化合物如MTPE。例如,吸引浓度可包括至少100ppm MTPE。在另一个实例中,吸引浓度包括介于约100ppm与9,000之间的MTPE。在一个实例中,这些示例性浓度还包括CO2。
示例性驱避浓度包括至少10,000ppm、至少11,000ppm、至少12,000ppm、至少13,000ppm、至少14,000ppm、至少15,000pp m、至少20,000ppm、至少30,000ppm、至少40,000ppm、至少50,000ppm、至少60,000ppm、至少70,000ppm、至少80,000ppm、至少90,000ppm、至少100,000ppm、至少200,000ppm硫代化合物如MTPE。例如,驱避浓度可包括至少10,000或至少100,000ppm MTPE。
蚊子
蚊子是包括蚊科家族的小蠓样蝇类。大多数物种的雌性是体外寄生虫,其管状口器(称为喙)刺穿宿主皮肤以消耗血液。
可通过本发明的制剂激活的蚊属的实例包括但不一定限于埃多蚊属(Aedeomyia)、伊蚊属、按蚊属、阿蚊属(Armigeres)、艾蚊属(Ayurakitia)、博蚊属(Borachinda)、轲蚊属(Coquillettidia)、库蚊属、脉毛蚊属、异梗蚊属(Deinocerites)、埃雷特玛波狄兹属(Eretmapodites)、费蚊属(Ficalbia)、Galindomyia、趋血蚊属、领蚊属(Heizmannia)、霍蚊属(Hodgesia)、Isostomyia、Johnbelkinia、Kimia、Limatus、路蚊属(Lutzia)、芋蚊属(Malaya)、曼蚊属(Mansonia)、Maorigoeldia、小蚊属(Mimomyia)、Onirion、Opifex、直脚蚊属(Orthopodomyia)、鳞蚊属(Psorophora)、Runchomyia、煞蚊属(Sabethes)、Shannoniana、局限蚊属(Topomyia)、巨蚊属(Toxorhynchites)、Trichoprosopon、杵蚊属(Tripteroides)、尤蚊属(Udaya)、蓝带蚊属(Uranotaenia)、奇阳蚊属(Verrallina)、瓶草蚊属(Wyeomyia)。
在一个实例中,所述蚊属已知叮咬人。在另一个实例中,所述蚊属是动物或人的致病因子的已知载体。例如,蚊属可选自由以下各项组成的组:按蚊属、伊蚊属、库蚊属、脉毛蚊属、曼蚊属或趋血蚊属。在一个实例中,所述蚊属是伊蚊属。在这个实例中,伊蚊属物种可以是埃及伊蚊。在另一个实例中,伊蚊属物种可以是白纹伊蚊。在一个实例中,所述蚊属是人的致病因子的已知载体。
在一个实例中,所述蚊属是人疟疾的已知载体。在另一个例子中,所述蚊属是来自疟原虫属的寄生虫的已知载体。在另一个实例中,所述蚊属是选自由以下各项组成的组的疟原虫的已知载体:镰状疟原虫、诺氏疟原虫(Plasmodium knowlesi)、间日疟原虫(Plasmod ium vivax)、卵形疟原虫亚种(Plasmodium ovale curtisi)、卵形疟原虫wallikeri亚种(Plasmodium ovale wallikeri)或三日疟原虫(Plasmodi um malariae)。在一个实例中,所述蚊属是镰状疟原虫的已知载体。例如,所述蚊属可以是按蚊属。在一个实例中,按蚊属物种是阿拉伯按蚊、不吉按蚊、冈比亚按蚊、毛捷蒂按蚊、乌有按蚊、斯氏按蚊、挑战按蚊、克鲁兹按蚊、法劳蒂按蚊。例如,按蚊属物种是冈比亚按蚊。例如,按蚊属物种是斯氏按蚊。
在其他实例中,按蚊属物种是乌头按蚊(Anopheles(Cellia)acon itus);淡色按蚊(Anopheles(Nyssorhynchus)albimanus);白跗按蚊(Anopheles(Nyssorhynchus)albitarsis)复合种;黑纯按蚊(Anopheles(Cellia)annularis);咸水按蚊(Anopheles(Nyssorhynchus)aquasalis);阿拉伯按蚊(Anopheles(Cellia)arabiensis);黑小按蚊(Anopheles(Anopheles)atroparvus);巴拉巴按蚊(Anopheles(Cellia)balabacensis);须喙按蚊(Anopheles(Anopheles)barbirostris)复合种;库态按蚊(Anopheles(Cellia)culicifacies)复合种;达氏按蚊(Anopheles(Nyssor hynchus)darling);大劣按蚊(Anopheles(Cellia)dirus)复合种;法劳蒂按蚊(Anopheles(Cellia)farauti)复合种;黄喙按蚊(Anopheles(Cellia)flavirostris);溪流按蚊(Anopheles(Cellia)fluviatilis)复合种;泛生按蚊(Anopheles(Anopheles)freeborni);不吉按蚊(Anopheles(Cellia)funestus);冈比亚按蚊(Anopheles(Cellia)gambiae);扣里恩斯按蚊(Anopheles(Cellia)koliensis);拉布兰奇按蚊(Anopheles(Anopheles)labranchiae);雷氏按蚊(Anopheles(Anopheles)lesteri)(在中国原名嗜人按蚊(An.anthropophagus);白踝按蚊(Anopheles(Cellia)leucosphyrus)和Anopheles(Cellia)latens;多斑按蚊(Anopheles(Cellia)maculatus)种团;Anopheles(Nyssorhynchus)marajoara;黑色按蚊(Anopheles(Cellia)melas);拇鲁斯按蚊(Anopheles(Cellia)merus);米赛按蚊(Anopheles(Anopheles)messeae);微小按蚊(Anopheles(Cellia)minimus)复合种;毛捷蒂按蚊(Anopheles(Cellia)moucheti);乌有按蚊(Anopheles(Cellia)nili)复合种;纽氏按蚊(Anopheles(Nyssorhynchus)nuneztovari)复合种;伪点翅按蚊(Anopheles(Anopheles)pseudopunctipennis)复合种;点体按蚊(Anopheles(Cellia)punctulatus)复合种;四斑按蚊(Anopheles(Anopheles)quadrimaculatus);萨氏按蚊(Anopheles(Anopheles)sacharovi);萨京特按蚊(Anopheles(Cellia)sergentii)复合种;中华按蚊(Anopheles(Anopheles)sinensis)复合种;斯氏按蚊(Anopheles(Cellia)stephensi);浅色按蚊(Anopheles(Cellia)subpictus)复合种;圣代克按蚊(Anopheles(Cellia)sundaicus)复合种;深色按蚊(Anopheles(Cellia)superpictus)。
在一个实施方案中,蚊子是雌性。
本领域技术人员可使用公开可用的数据库及其相关联的搜索引擎(例如http://www.map.ox.ac.uk/map/;Bionomics Search)容易地鉴定落入上述举例说明的类别中的蚊子。
制剂制备
可将硫代化合物转化成制剂,如溶液、胶束溶液、乳液、微乳液、悬浮液、固体、粉末、泡沫、糊剂、颗粒、气体、喷雾剂、气雾剂、凝胶、蜡和活性化合物浸渍的天然和合成材料。在一个实例中,硫代化合物可以具有烟雾的制剂的形式提供,如熏蒸筒、熏蒸罐、熏蒸盘管等,以及超低容量(ULV)冷雾和暖雾制剂。在另一个实例中,硫代化合物被配制用于通过加热释放。
使用各种已知方法制备制剂,例如通过将活性化合物与增充剂或载体如液体溶剂、加压液化气体和/或固体载体混合。其他实例涉及使用表面活性剂,如乳化剂和/或分散剂,和/或发泡剂。
在一个实例中,水用作增充剂或载体。在这个实例中,还可能使用例如有机溶剂作为辅助溶剂。合适的示例性液体溶剂包括芳族化合物,如二甲苯、甲苯或烷基萘;氯化芳烃或氯化脂族烃,如氯苯、氯乙烯或二氯甲烷;脂族烃,如环己烷或石蜡,例如矿物油馏分;醇,如丁醇或乙二醇以及还有它们的醚和酯;酮,如丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮或环己酮;强极性溶剂,如二甲基甲酰胺和二甲基亚砜。
在一个实例中,使用在环境温度和大气压力下为气态的液化气态增充剂或载体。例如可使用气雾剂推进剂,如卤代烃以及还有丁烷、丙烷、氮和二氧化碳。
在另一个实例中,使用固体增充剂或载体。示例性固体载体包括研磨的天然矿物,如高岭土、粘土、滑石、白垩、石英、绿坡缕石、蒙脱石或硅藻土;以及研磨的合成矿物,如细碎二氧化硅、氧化铝和硅酸盐。
示例性乳化剂和/或发泡剂包括非离子和阴离子乳化剂,如聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪醇醚(例如烷基芳基聚乙二醇醚)、烷基磺酸酯、烷基硫酸酯、芳基磺酸酯以及还有蛋白质水解物;合适的分散剂是:例如木质素亚硫酸盐废液和甲基纤维素。
缓慢释放
在一个实例中,本发明的制剂被设计用于缓慢释放硫代化合物。例如,制剂可被设计为允许硫代化合物从块、贴片、罐或其他装置缓慢释放。各种缓释制剂和缓释装置是本领域中已知的(参见例如,US20060099168中公开的聚合物组合物;US20060201391和EP548940中公开的粘土组合物;US6015570和US6326015中公开的织物浸渍;US5750129中公开的复合聚合物分配器)。
硫代化合物还可包埋于聚合物中。示例性聚合物包括纤维素醚,如甲基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素或羟丙基纤维素;纤维素酯,如乙酰纤维素;高密度聚乙烯;低密度聚乙烯;生物可降解的热塑性聚氨酯;在主链中具有酯键联的生物可降解的乙烯聚合物;或聚(ε-己内酯)均聚物。
在另一个实例中,硫代化合物可包埋于多相聚合物中,所述多相聚合物包含在聚合物链中化学键合在一起的“硬”相和“软”相。“硬”相在室温下是固体并且在加热时流动。实例包括酰胺、酯和聚氨酯基团的嵌段。“软”相在室温下是橡胶状的。实例包括聚醚嵌段如聚(乙二醇)、聚(丙二醇)或聚(四亚甲基二醇)。在一个实例中,硫代化合物被包埋于“软”相中。在另一个实例中,软相是包含硫代化合物的缓释制剂。
在室温下,聚合物中“硬”相的存在赋予强度和良好机械性质。当聚合物被加热时,相变成液体并且聚合物熔化,从而允许硫代化合物在熔融状态下缓慢释放。在冷却至室温后,相固化并恢复良好机械性质。可适用于提供缓释制剂的热塑性弹性体的实例包括热塑性聚氨酯,如以商品名ESTANE(Noveon)和PELLETHANE(Dow Chemicals)生产的那些;热塑性聚酯,也称为聚醚酯共聚物,如以商品名HYTREL(Dupont)和ARNITEL(DSM)生产的那些;以及热塑性聚酰胺,也称为聚醚酰胺共聚物,如以商品名PEBAX(Atofina)生产的那些。
在另一个实例中,硫代化合物可被配制用于浸渍或施加至衣服、皮带、衣领或其他从其驱避昆虫的受试者穿戴或使用的物品。此类制剂也可浸渍或施加至寝具、网、筛网和野营装备。
各种装置适合于提供本发明的硫代化合物的缓慢释放。合适的装置包括有和无速率控制膜的整体系统、层压结构和储罐系统(参见Zeoli等人(1982)的概述)。
其他活性剂
设想本发明的制剂还可包含其他活性化合物。例如,所述制剂还可包含其他激活剂、引诱剂、驱避剂和杀虫剂或其组合。设想选择用于与本发明的硫代化合物组合使用的适当的其他活性剂完全在本领域技术人员的技能范围内。尽管如此,下文提供了用于与本发明的硫代化合物组合使用的各种示例性活性剂。
示例性激活剂、引诱剂和驱避剂包括适当浓度的利他素,如烯醇(例如,辛烯醇;1-辛烯-3-醇)、炔醇(辛炔醇)、气体如二氧化碳、二氧化氮、以及诸如羧酸、乳酸、丁酸、己酸、丙酸、戊酸、氨、丙酮的物质以及其组合,如二氧化碳和1-辛烯-3-醇。
示例性杀虫剂包括除虫菊酯(其包括瓜菊酯I、瓜菊酯II、茉莉菊酯I、茉莉菊酯II、除虫菊酯I、除虫菊酯II以及其混合物)、拟除虫菊酯、磷酸酯和有机磷酸酯(其包括但不限于氯芬磷、丁烯磷、敌敌畏、庚烯磷、速灭磷、久效磷、二溴磷、TEPP、司替罗磷)以及氨基甲酸酯类(包括但不限于苯菌灵、氯灭杀威、西维因、呋喃丹、灭虫威、速灭威、蜱虱威、残杀威、涕灭威、丁酮威、草氨酰、抗虫威以及久效威)、羧酸酯类、氯化烃类、苯脲类。
在各种实例中,制剂可包含至少2种、至少3种、至少4种、至少5种、至少6种、至少7种、至少8种、至少9种、至少10种其他活性剂。
分配器
可以设想,本发明的硫代化合物可从各种分配器释放。分配器可以各种形式提供:橡胶隔膜、中空纤维、薄片、胶带、层压塑料、储罐上的膜以及具有乙酸珠粒的聚乙烯小瓶。其他示例性分配器包括气瓶、汽化器、油、蜡烛、芯吸装置、风扇和处理的物品,如衣服和垫子。
也可以设想,本发明的硫代化合物可结合到各种昆虫诱捕器和诱饵中。由于硫化合物负载量和释放速率的差异,诱饵的有效期和吸引距离可有所不同。控制释放的诱饵将允许硫代化合物以足够小的浓度释放以引诱蚊子进入诱捕器,但强度足以在有用距离内伸出并拉入它们。
示例性诱捕器类型包括容器诱捕器、胶带、可燃物和电子诱捕器。这些类型的各种诱捕器和诱饵是本领域中已知的(参见例如US5205064;US5799436;US6925752;US7987631)。合适的示例性诱捕器和诱饵是可商购的,例如像Mega-CatchTM、MosquitoKoolatronTM和Dragonfly(BioSensory Inc.)。其他示例性合适的诱捕器供应商包括Biogents AG、EnviroSafe Technologies International Limited、Woodstream Corporation、Bayer AG、Reckitt Benckiser。
如上所述,包含根据本发明的硫代化合物的示例性制剂不包含CO2。这些制剂可结合到现有昆虫分配器中,否则所述昆虫分配器可能尚不适合用于蚊子。例如,可将此类制剂结合到现有飞虫分配器中,如苹果蠹蛾或果蝇分配器(参见例如US8424239;US5683687)。
合适的诱捕器和诱饵还可包括以振荡频率闪烁可见光谱和不可见光谱两者的照明阵列、蓝光、附加芳香条或诱饵如辛烯醇条、CO2系统(包括例如用于CO2的丙烷燃烧罐)、加热系统以有助于吸引蚊子接近诱捕器、包含杀虫剂的诱饵、捕获系统如真空或风扇定向捕获在收集网或液体捕获容器中。
方法/用途
本发明的制剂或由其释放的硫代化合物可用于通过激活蚊子来影响蚊子行为的各种方法中。在另一个实例中,所述制剂用于吸引蚊子的方法中。在另一个实例中,所述制剂用于驱避蚊子的方法中。在另一个实例中,所述制剂用于从蚊子掩蔽受试者的方法中。
上述举例说明的方法包括释放本发明的硫代化合物以影响蚊子行为。术语“释放(release)”或“释放(releasing)”在本发明的上下文中用于指硫代化合物释放到大气中(例如围绕受试者或另一个特定释放地点如蚊子诱捕器的三维空间)。这可通过所述制剂的喷雾或类似物,或者通过被动或主动地从所述制剂中释放的挥发性硫代化合物发生。
上文论述了合适的硫代化合物如硫醚。例如,选自由以下各项组成的组硫醚可在上文举例说明的方法中释放:烯丙基甲基硫醚、1-甲硫基-丙烷、3-甲硫基-丙醇、(E)-1-甲硫基-1-丙烯、(Z)-1-甲硫基-1-丙烯、其衍生物或其两种或更多种的混合物。硫代化合物可经由各种方法,如蒸发、扩散、雾化或分散释放。
释放的位置将根据制剂而有所不同。例如,吸引制剂可释放到大气中以吸引蚊子远离受试者。在这个实例中,吸引制剂可释放到围绕受试者住所或营地周围的大气中。
在另一个实例中,驱避制剂可释放到大气中以驱避蚊子远离受试者。在另一个实例中,掩蔽制剂可释放到大气中以从蚊子掩蔽受试者。在这些例子中,制剂可释放到受试者周围或附近的大气中,如受试者住所或营地内。
设想在执行这些方法时,硫代化合物将以合适的浓度释放以对蚊子行为赋予所需的效果。例如,适当的激活、吸引、驱避、掩蔽浓度将被释放。上文论述了适合于影响蚊子行为的各种示例性浓度。上面还论述了确定硫代化合物的适当浓度的方法。因此,适当释放浓度的选择完全在本领域技术人员的技能范围内。
实施例
实施例1-材料和方法
概述
使用y形管嗅觉计来确定人呼吸的挥发性组分是否引发疟疾载体斯氏按蚊中的行为反应。
将这些组分的吸引力与放置在嗅觉计中的已知在斯氏按蚊蚊子中引发定向反应的标准“阳性对照”进行比较。用作阳性对照的标准品是压缩空气、5%CO2和辛烯醇源的混合物。使用不成对的t检验来测试所呈现的所有数据集的平均值的差异。
蚊子
将斯氏按蚊(New Delhi,India)的MR4菌株保持在27℃、70%RH、12:12L:D和30分钟黎明/黄昏期)。在实验中使用了从未接受过血粉的4至7日龄雌性蚊子。在测试前,将蚊子随意保持在10%糖溶液中,但饥饿12小时。
测试和对照刺激物
a)测试:烯丙基甲基硫醚(AMS)
b)测试:1-甲硫基-1-丙烯(MTPE)的E和Z立体异构体的混合物
c)测试:3-甲硫基-1-丙醇(MTPL;甲硫基衍生物;未在呼吸中发现)
d)阳性对照:1-辛烯-3-醇/5%CO2。
嗅觉计
Y形管嗅觉计完全由玻璃制成,并且由释放室、Y形管本身以及与每个臂附接的诱捕室组成(图1)。每个诱捕室由细玻璃过滤器分成两部分。在那些过滤器的远侧,诱捕室可连接至木炭过滤器或气囊或气瓶。通过将释放室连接至真空抽头使空气穿过嗅觉计,所述真空抽头排空管的内容物。使用0.1-1.2LPM流量计(John Morris Pty,LTD)维持标准空气流量(0.4L/分钟)。Y形管的空气容积是大约1升,且因此每2.5分钟更换一次。
一个臂附接至清洁空气(来自压缩空气气瓶)加5%CO2的气囊。
另一个臂保持连接至炭过滤器和空气入口,以产生压缩空气加测试刺激物(即仅标准空气浓度的CO2)的羽流。
测试样品制备
在1cm2惠特曼滤纸上点出矿物油(Sigma Aldrich)中的1μl 10-2至10-5%测试刺激物。
通过将处理的滤纸放置在空气入口与诱捕室之间以提供压缩空气加测试刺激物(即仅标准空气浓度的CO2)的羽流来递送测试刺激物。
对照样品制备
在1cm2惠特曼滤纸上点出矿物油(Sigma Aldrich)中的1μl 10-4%1-辛烯-3-醇。
将5体积%的CO2添加至压缩空气的10L FlexFilm气囊(SKC Inc.)中。
当需要CO2/1-辛烯-3-醇混合物时,通过将气囊连接至必需的Y形管臂并将1-辛烯-3-醇处理的滤纸放置在气囊入口与诱捕室的玻璃过滤器之间来递送5%CO2。
净化的空气经由附接至诱捕室远侧的木炭过滤器引入。
蚊子释放
所有实验均在PC2检疫条件下在27℃、70%RH、红外光下进行。在测试期间,观察者总是处于相同的位置,在嗅觉计的诱捕室端部处、介于Y形管的2个臂之间。
使用吸气器,将25-30只饥饿的雌性斯氏按蚊引入释放室中(图1)。
当蚊子习惯于刺激物并且没有进一步反应(通常4-6分钟)时,实验终止。在每次测试后,通过断开组成部分从装置中小心地抽吸蚊子。在引入下一批刺激物之前,将装置用清洁空气(仅木炭过滤器)冲洗5分钟。
对于每次刺激评估共进行10次重复(不同批次的蚊子)。处理组和对照组在重复之间交替。在完成10次重复后,将装置在丙酮中漂洗并使其干燥过夜。
激活的测量
许多节肢动物对特定剂量范围的化学信息素有反应。至少在实验室环境中,在一些浓度下引发正向反应的化学物质可表现出更一般的不定向激发,或甚至在其他浓度下具有驱避性(Knols等人1997;Smallegange等人2005;Vale和Hall 1985)。
因此,最初的实验不太关注定向反应,而是更多的关注确立似乎引起某种形式的激发的剂量范围。那些初始实验与通过木炭过滤器吸入的清洁空气的中性对照(阴性将是驱避剂)相比较进行。测试刺激物在10-2%至10-5%范围的连续稀释度下针对蚊子进行测试。
一旦蚊子停止反应,就对嗅觉计臂、底座支脚和释放室中的数量进行计数。如果蚊子移动到Y形管臂中,则假定蚊子已被“激活”。
吸引力的测量
一旦确立了“激活”蚊子的剂量范围,就对那些浓度起始定向反应的能力进行测试。在这种情况下,实验与CO2/1-信息-3-醇[10-4%v/v]的阳性对照相比较进行。使用CO2/1-辛烯-3-醇作为阳性对照,因为这种混合物对蚊子的吸引力比单独CO2更强。使用阳性对照来评估测试刺激物是否至少与标准定向刺激物一样有吸引力。
将测试刺激物在已经显示激活蚊子的剂量下针对蚊子进行测试,并且通过比较嗅觉计的对照臂和处理臂中的蚊子的数量来评估它们的吸引能力。
实施例2-蚊子激活和吸引
对斯氏按蚊进行Y形管嗅觉测量实验。在暴露于测试化合物烯丙基甲基硫醚(AMS)、3-甲硫基-丙醇(MTPL)和1-甲硫基-1-丙烯(作为E和Z对映异构体的混合物)(MTPE)后,测量蚊子激活和吸引。
测试化合物在低浓度下引发激活反应(即蚊子变得兴奋或烦躁)和定向反应(即蚊子对刺激物展示趋化性)。
激活
将测试化合物与通过木炭过滤器吸入的清洁空气的中性对照进行比较。MTPE在0.0001%v/v的浓度下起始其最大激活反应。在较低(0.00001%)和较高(0.001%-0.01%)浓度(v/v)下激活减少(图2)。AMS在0.00001%v/v的浓度下起始其最大激活反应。AMS在0.00001%v/v下引起激活(图3)。甲硫基衍生物MTPL也在广泛范围的浓度(0.00001%-0.01%)内起始激活反应(图4)。
吸引
将测试化合物与已知的引诱剂(1-辛烯-3-醇/CO2的混合物)进行比较以确定它们是否也是蚊子引诱剂。在0.00001%下AMS是1-辛烯-3-醇/CO2的吸引力的两倍(图5A);在0.0001%下,MTPE比1-辛烯-3-醇/CO2更具吸引力(图5B),并且在0.01%下,MTPL比1-辛烯-3-醇/CO2的吸引力高1.5倍(图5C)。
总结
表2中提供了来自激活和吸引实验的数据的总结。
表2.蚊子激活和吸引的总结。
这些数据表明测试化合物(图6)在蚊子中引发强烈的激活和吸引反应,从而表明它们是有用的活化剂,如引诱剂。此外,所述数据表明测试化合物在不添加任何其他引诱剂、协同剂或增效剂如CO2的情况下在蚊子中引发激活和吸引反应。
实施例3-现场试验
基于不完全的拉丁方设计的现场试验比较了在有和无CO2的情况下法劳蒂按蚊对MTPE的吸引力。处理包括单独CO2、CO2与MTPE诱饵的组合或单独MTPE诱饵。使用疾病控制和预防中心(CDC)灯光诱捕器来递送MTPE诱饵和/或CO2。MTPE诱饵由500μl的矿物油中的MTPE组成,在滤纸上10-100,000ppm涂布。将MTPE/矿物油混合物涂布在滤纸上,卷成紧密的芯,并插入试样管中。试样管然后接线至CDC诱捕器。按照标准采样方案,使用悬挂在CDC灯光诱捕器上方的1kg干冰递送CO2。MTPE+/-CO2组合在三个夜晚被随机分配在四个诱捕器位置之间。将诱捕器放置在间隔至少50米的地方以管理干扰,并在每晚5pm与7am之间设置。随后将诱捕器捕获物返回实验室,计数并鉴定为“法劳蒂按蚊s.l”或“其他”。
由于CO2是已知的蚊子引诱剂,因此所有捕获物都与单独CO2进行比较。试验设计在表3中示出。表4和表5中示出“法劳蒂按蚊s.1”或“其他”蚊子捕获数量。结果(图8和9)表明:
-剂量依赖性吸引力;
-100ppm下的MTPE具有吸引力;
-10,000ppm MTPE没有吸引力,可能是驱避剂;
-100,000ppm MTPE没有吸引力,可能是驱避剂;以及,
-CO2增强1000ppm MTPE的吸引力。
表3.现场试验设计。
表4.法劳蒂按蚊s.l捕获次数.
表5.蚊子捕获总数.
实施例4-电生理学研究
为了评估Y形管嗅觉测量实验和使用独立技术进行的现场试验并且研究所观察到的活化和吸引行为的生理学基础,对斯氏按蚊雌蚊进行了触角电位图(EAG)和胃电图(EPG)研究。还对法劳蒂按蚊、环纹库蚊和埃及伊蚊雌蚊进行了EAG研究。
使用了随意食用10%蔗糖且然后饥饿>12小时的5至8天龄的斯氏按蚊、2至14天龄的环纹库蚊和埃及伊蚊以及4天龄的法劳蒂按蚊非血喂养雌性。切下蚊子头并置于涂有电极凝胶(Parker Laboratories,Orange,NJ)的参比电极上。将切割以确保良好电接触的触角或触须(<0.5mm)的远端小心地放置在记录电极(Syntech,Germany)上。信号被馈送至10倍放大器,并用IDAC 4和基于PC的界面和EAG软件包(Syntech,Germany)进行处理。
1-辛烯-3-醇(从奶牛(Hall等人1984)和人汗液(Cork和Park 1996)首次鉴定的对蚊子有吸引力的气味)引发来自雌性不吉按蚊和冈比亚按蚊触角的显著EAG反应(Cork和park 1996;Costantini等人2001)。因此1-辛烯-3-醇在EAG分析中用作硫代化合物(E和Z)-1-甲硫基-1-丙烯、3-甲基-硫代-1-丙醇、烯丙基甲基硫醚以及二氧化碳(5%)和矿物油(阴性对照)的阳性对照。将纯化学品在矿物油中稀释至10倍v/v储备溶液,从其进行十倍稀释。将10μl等分部分的每种溶液施加至滤纸条(1×3.5cm;惠特曼4号,Fisher Scientific),并在通风橱中蒸发溶剂,然后将纸条插入5ml一次性塑料注射器(Terumo注射器)中。通过刺激物控制器CS-55(Syntech,Germany)递送500ms脉冲(5ml/s)以将化学刺激物递送至电生理学制剂上的湿润连续气流(10ml/s)。化学物质随机进行测试并在刺激之间以0.5-1分钟的间隔施加。
使用10倍稀释(1/10,v/v)源剂量溶液进行初始筛选。然后选择1-甲硫基-1-丙烯和1-辛烯-3-醇用于进一步剂量-反应研究。对每种化合物测试至少5只蚊子以计算平均EAG振幅±标准误差(SE)。
对斯氏按蚊的初始EAG实验表明,触角对所有测试的硫代化合物以及还有1-辛烯-3-醇有显著反应(图10)。1-甲硫基-1-丙烯在触角中引发最强反应,出人意料地比对1-辛烯-3-醇的反应更强。
1-甲硫基-1-丙烯、甲基烯丙基硫醚和CO2(阳性对照)在下颚须上引发显著反应,而甲基-硫代-1-丙醇和1-辛烯-3-醇则未如此(图11)。再次,即使与CO2相比,1-甲硫基-1-丙烯也引发最强反应。斯氏按蚊非血喂养雌性对1-甲硫基-1-丙烯的EAG和EPG反应是剂量依赖性的(图12)。
法劳蒂按蚊对硫代化合物的EAG反应类似于斯氏按蚊和法劳蒂按蚊触角,对所有测试的硫代化合物以及还有1-辛烯-3-醇有显著反应(图13)。然而,1-甲硫基-1-丙烯在触角中引发最强反应(图13)。硫代化合物和CO2也在下颚须上引发显著反应,而1-辛烯-3-醇未如此(图14)。再次,即使与CO2相比,1-甲硫基-1-丙烯也引发最强反应(图5)。
扩展所述研究以查看更远亲的蚊子物种表明,1-甲基-硫代-1-丙烯在按蚊物种中引发最强反应,而1-辛烯-3-醇和3-甲基-硫代-1-丙醇在C.annulirostis触角中引发最强反应(图15)。3-甲基-硫代-1-丙醇还在埃及伊蚊触角中引发最强反应(图16)。
实施例5-评估制剂
制剂激活蚊子的功效也可通过在一段时间内将制剂释放到大气中并视觉评估蚊子激活来进行评估。简言之,提供了测试制剂和对照制剂。测试制剂包含硫代化合物并且对照制剂释放1-辛烯-3-醇和CO2。由测试制剂激活的蚊子的数量相对于对照制剂的增加表明测试制剂将是有效的蚊子激活剂。
也可在一段时间内评估化合物将蚊子吸引至可商购的诱捕器的功效。提供了测试诱捕器和对照诱捕器。测试诱捕器提供有硫代化合物,并且对照诱捕器提供有含有1-辛烯-3-醇的诱饵和CO2源。蚊子吸引可基于每个诱捕器中捕获的蚊子的数量来进行评估。测试诱捕器中捕获的蚊子的数量相对于对照的增加表明测试化合物将是对可商购的诱捕器的有效添加。
实施例6-蚊子诱饵
测试化合物烯丙基甲基硫醚(AMS)、3-甲硫基-丙醇(MTPL)和1-甲硫基-1-丙烯(作为E和Z对映异构体的混合物)(MTPE)被配制用于从气瓶、汽化器、油、蜡烛、条或类似物释放。制剂还可包含另外已知的蚊子引诱剂,如1-辛烯-3-醇。测试化合物的激活和吸引性质表明这些诱饵在吸引蚊子方面将是有效的。
实施例7-蚊子诱捕器
测试化合物烯丙基甲基硫醚(AMS)、3-甲硫基-丙醇(MTPL)和1-甲硫基-1-丙烯(作为E和Z对映异构体的混合物)(MTPE)被配制用于从现有蚊子诱捕器释放。各种蚊子诱捕器目前可从供应商如Biogents AG、EnviroSafe Technologies International Limited、Woodstream Corporation、Koolatron,Biosensory Inc.、Bayer AG、Reckitt Benck iser商购获得。测试化合物的激活和吸引性质表明这些改良的诱捕器在吸引蚊子方面将是有效的。
本领域技术人员应了解的是,可在不脱离如广泛描述的本发明的精神或范围的情况下对如特定实施方案中所示的本发明做出众多变化和/或修改。因此,本实施方案视为在所有方面为说明性的而非限制性的。
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参考文献
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