Chemiker entdecken schneller wirkende Formen des Insektizids Imidacloprid

Neue kristalline Formen bekämpfen Stechmücken und Fruchtfliegen bis zu neunmal schneller, so dass weniger verbraucht werden kann

13.10.2021 - USA

Wissenschaftler haben sieben kristalline Formen von Imidacloprid - einem der weltweit am häufigsten verwendeten Insektizide - entwickelt, um seine Auswirkungen auf die Umwelt deutlich zu verringern. Dies geht aus einer Studie hervor, die im Journal of the American Chemical Societyveröffentlicht wurde. Die neuen Formen wirken bis zu neunmal schneller als die ursprüngliche Version, was bedeutet, dass eine geringere Menge verwendet werden kann, um Insekten wie Mücken, die ansteckende Krankheiten übertragen, zu bekämpfen, während gleichzeitig die Gefahr der Schädigung anderer Organismen, wie z. B. Bienen, verringert wird.

"Durch die Verwendung modifizierter Formen von Imidacloprid verfügen wir möglicherweise über eine nachhaltige Strategie, um die Fähigkeit des Insektizids zur Bekämpfung von Moskitoüberträgern zu verbessern und gleichzeitig die benötigte Menge zu verringern", so Bart Kahr, Chemieprofessor an der NYU, der sich mit Kristallwachstum befasst und diese Forschung leitete. "Dies bietet einen Weg, um die Exposition und den Schaden für andere Organismen zu minimieren und die Entwicklung von Resistenzen durch Moskitos zu verzögern, was dort, wo Malaria endemisch ist, dringend erforderlich ist.

Imidacloprid gehört zur Familie der neonicotinoiden Insektizide, die auf das zentrale Nervensystem von Insekten wirken, indem sie an denselben Rezeptor wie Nikotin binden. Wenn Insekten auf mit Imidacloprid besprühten Flächen landen, werden die Insektizidmoleküle aus den Kristallen durch ihre Füße absorbiert und stören ihr Nervensystem.

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Imidacloprid wird in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt, vom Schutz von Nutzpflanzen bis zur Behandlung von Haustieren gegen Flöhe; es wird auch in Innenräumen und im Freien im Rahmen der öffentlichen Gesundheit versprüht. Leider wird der umfangreiche Einsatz von Imidacloprid in der Landwirtschaft stark mit dem Rückgang von Bienenvölkern in Verbindung gebracht, was angesichts der Bedeutung der Bestäuber für Nutzpflanzen und Blumen besorgniserregend ist. Während die Europäische Union die Verwendung von Imidacloprid aufgrund seiner akuten Toxizität für Bienen verboten hat, wird es in den Vereinigten Staaten nach wie vor verkauft und in mehr als 100 weiteren Ländern auf der ganzen Welt eingesetzt.

"Angesichts des weit verbreiteten Einsatzes von Imidacloprid erkannten wir den Wert der Entwicklung aktiverer Formen, die in geringeren Mengen eingesetzt werden könnten und die Bestäuber hoffentlich verschonen würden", so Michael Ward, Chemieprofessor an der NYU und einer der Studienautoren. "Wir hatten ähnliche Erfolge bei der Manipulation eines anderen Insektizids, Deltamethrin, um eine schneller kristallisierende Version zu erhalten."

In der Studie, die im Journal of the American Chemical Society veröffentlicht wurde, entdeckten die Forscher sieben neue Kristallformen von Imidacloprid, die zu den beiden bestehenden Versionen hinzukommen, von denen eine kommerziell genutzt wird. Der Forscher und Studienautor Xiaolong Zhu stellte die meisten der neuen Kristallformen durch Schmelzen und Abkühlen der kommerziellen Formen her.

Die Forscher testeten dann drei stabile, neue Formen von Imidacloprid an drei Arten von krankheitsübertragenden Mücken(Aedes, die Dengue, Chikungunya, Gelbfieber und Zika übertragen; Anopheles, die Malaria übertragen; und Culex, die lymphatische Filariose übertragen) und Fruchtfliegen. Alle drei Formen von Imidacloprid wirkten viel schneller als die handelsübliche Form, wobei eine Form die Mücken neunmal schneller tötete. Schnell wirkende Insektizide sind wichtig für die rasche Bekämpfung von Stechmücken, bevor sie sich vermehren oder Krankheiten weiter verbreiten, und können die Wahrscheinlichkeit der Entwicklung einer Insektizidresistenz verringern.

Vor allem die aktivste Form von Imidacloprid ist vielversprechend für den Einsatz außerhalb des Labors und auf dem Feld: Seine Kristalle ließen sich durch Erhitzen und Abkühlen leicht herstellen und blieben bei Raumtemperatur stabil. Aktivere Kristallformen sind in der Regel weniger stabil - sie wandeln sich oft in ihre stabileren Gegenstücke um, die als Insektizide weniger aktiv sind -, aber die am schnellsten wirkende Version von Imidacloprid blieb mindestens sechs Monate lang stabil.

"Imidacloprid ist eine höchst bedenkliche Zusammensetzung, gleichzeitig ist es aber auch äußerst beliebt. Wenn die Aufsichtsbehörden in Nordamerika es nicht verbieten, könnten einfache Maßnahmen zur Minimierung der Umweltexposition von Nutzen sein", sagte Kahr. "Eine genaue Untersuchung des Kristallwachstums könnte eine Strategie liefern, um das Ziel der Prävention von Infektionskrankheiten mit Imidacloprid zu erreichen und gleichzeitig die Möglichkeit der Resistenzentwicklung zu verringern."

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