减轻杀虫剂与新晶体进展的影响

AZoM与巴特·卡尔博士谈论了他关于杀虫剂吡虫啉的晶体结构及其对环境的影响的研究。

你能介绍一下你自己和你的化学背景吗?这是如何引导你去研究杀虫剂的?

我接受过有机化学的训练，一开始我尝试合成无用的分子，这些分子是想象的产物，肯定没有作用。作为一个更年轻的人，我认为，与社会无关的研究最有价值:最重要的是，它不会造成伤害。

然而，研究旅程可能会改变，鉴于我们的星球问题日益紧迫，我们已经开始相信，我们以前的经验可能对今天的一些环境和健康挑战有所贡献。

杀虫剂是农业实践的日常组成部分;为什么它们的使用如此重要?

许多昆虫杀死食物作物。杀虫剂减轻这种伤害。

到2050年，世界人口将进入100亿美元。很少有农业专家认为，我们可以在不需要化学控制一些昆虫的情况下，在短期内，我们可以在短期内成长足够的食物，特别是面对正在增加的侵入物种范围由于气候变化。

然而，与人类使用的所有事情一样，他们受过过度使用和滥用。完全没有农药和化学肥料的替代农业实践应该是一个目标。与此同时，更少。

什么是吡虫啉，它在常见农药中是如何使用的?你能描述一下它的结构和性质吗?

如果分子在大道上的行人，ImidaCloprid不会转动任何头部。在任何晶形中，它是无色固体。咪酰基啉代肽分子是中等尺寸。它有九个碳原子，一些氢气，氮和氧和氯原子 - 没有异种元素。除了毒害昆虫的能力之外，所有东西都是普通的。

吡虫啉是一种所谓的neonicotinoid.杀虫剂;由于其作用机制与尼古丁有关，因此它干扰了一种称为乙酰胆碱酯酶的重要神经酶。Neonicotinoids是1990年代引入的相对新的化合物，因为当昆虫发生抗性时，较旧的杀虫剂总是失效。

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目前正在使用的杀虫剂的环境影响是什么？特别是，蜜蜂殖民地如何受到影响？

ImidaCloprid对蜜蜂极大毒性。它还可以改变由术语污染障碍的蜂鸣的行为。

蜂群衰竭欧洲杯线上买球失调背后的科学是复杂的,最后一个字没有写,但预防原则认为,如果坏事会发生——即使你不知道它会发生和为什么它可能发生——你应该尽你所能阻止那件事。鉴于吡虫啉对蜜蜂的急性毒性，它已经在欧盟被禁止了，但在北美没有。

在全球范围内，它是最受欢迎的杀虫剂，在120多个国家注册。虽然iniodacloprid是为了保护食物供应，具有讽刺意味的是，它可能是通过危及污染粉化人的食物供应。

蜜蜂的损失可以说是一件非常糟糕的事情。用环境哲学家凯瑟琳·摩尔(Kathleen Moore)的话来说，“破坏世界是错误的”，但实际上，如果没有蜜蜂，人类将会饿死。

吡虫啉是一种系统性杀虫剂。它进入土壤，进入植物，然后进入蜜蜂，在那里它可能影响它们的免疫系统。我们的研究适用于吡虫啉作为一种联系杀虫剂，昆虫与固体直接接触，有时是结晶颗粒。欧洲杯猜球平台

我们确实不会影响吡虫啉的全身用法，不幸的是。其他科学家正在考虑更好的方法来湿叶，较少数量的活性成分。

你能描述一下将吡虫啉修饰成新的晶体形式的方法吗?这些新的结构是如何变化的?

许多晶体分子化合物以一种以上的结构形式存在。

这些表格称为多晶型物．发现普通物质的新变种，通常只需要我们用眼睛和分析仪器比以前更仔细地观察。

当我们开始研究时，已识别出两种含两种咪酰啉代肽。

现在，我的实验室和我的同事迈克尔D.病房的联合博士学生夏隆博士在默克，又找到了七张表格。从两种形式一下子变成九种形式是不寻常的，特别是对于一种每年按公斤吨生产约20年的化合物来说。

小龙充分利用了分析由吡虫啉熔炼而成的晶体的优势，他在通过控制其他晶体生长变量中的温度来鼓励新的晶体形成方面具有特殊的天赋。

这将如何改变ImidaCloprid在杀虫剂中工作的方式？

在给定的温度下，不同的晶型会有不同的能量。在低能量形式中，分子更容易聚集在一起——它们“适合”得更好，它们的相互联系也很强。在高能量状态下，分子无法找到彼此间的最佳位置。

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熔点下降。更高能量形式的分子更容易从晶体中释放出来。当胰岛素在酰亚胺醛晶体上的步骤时，分子通过昆虫的角质层从晶体表面扩散，这是我们可以并且应该学到更多的过程。然而，当接触杀虫剂功能时，它需要晶体表面和昆虫的蛋白质（脚癣的会议。

关于杀虫剂使用的商业意义是什么？

如果接触杀虫剂在一种结晶形式中可以比另一个结晶形式更有效，则需要制造较少的活性成分，最昂贵的组件。而且，无论任何不期望的后果，他们都会被减轻。

据说这种改性吡虫啉有助于减少对环境的影响。它将如何做到这一点?它对疾病传播有哪些其他积极影响?

在吡虫啉可能以晶体形式存在的应用中，例如在户外空间喷雾的区域伊蚊蚊子（登革热，Zika，黄热病和其他传染病的载体）生活，其世界卫生组织批准的用途之一理论上可以使用更少量的吡虫啉，更加活跃的吡虫啉，以达到相同的效果。

以这种方式，通过系统行动可能会造成对非靶毒性的可能性可能会减少。

如果一种活性更强的晶体能更快地危害昆虫，那么产生抗药性的几率就应该降低。选择压力应该更小。

然而，我们意识到生物抗性的发展是复杂的，有许多不同的反馈机制，我们不能在这里声称专业知识。然而，抗性机制涉及到需要时间的化学反应。

改变吸收过程的速率可以影响某些阻力机制的动力学，这是有道理的。我们有证据表明，即使是具有抗药性的蚊子，也会更快地被一些活性更强的杀虫剂杀死，尽管我们不知道吡虫啉的情况。

吡虫啉残留在新杀虫剂中的事实，尽管需要更低的剂量，仍然会对环境造成风险吗?它还会对蜂群有害吗?

吡虫啉无论多少都是不好的。对蜜蜂的毒性是以毫微克(十亿分之一克)来衡量的。我们再次强调，我们的晶体学只适用于吡虫啉用于接触的应用。然而，如果吡虫啉在接触应用中使用的少，就会有更少的吡虫啉通过其系统作用进入土壤和植物和毒蜂。

你的问题不仅是关于Imidacloprid的问题，可以说这，或者一个这，21个问题^英石世纪。我们对吡虫啉或二氧化碳的反应将决定我们的未来。世界其他地区可以立即加入欧盟，禁止使用吡虫啉。

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它不打算这样做。世界各国可以在下个月在格拉斯哥召开的COP 26联合国气候变化会议上宣布，明天将停止碳排放。它不会。然而，我们必须开始采取我们所能采取的一切机制，尽可能积极地减少伤害。

首先要把任何不好的东西变成零需要我们现在使用的一半。然后再减半。既不与公司₂我们也有很大的进步。所有想法都应该被考虑。而且，旨在最大限度地减少未聚焦在晶体形式的杀虫剂的努力。

任何物质的组成，一些原子，都是没有价值的。它只有在人的手中才会变得有价值。吡虫啉可能是重复这种熟悉的使用和滥用的叙述。它做得很好，也做得太好。人们必须做出这种平衡，但人们是不完美的决策者，有着不同的、相互竞争的利益。

我们的一位朋友，苏格兰晶体学家杰克·杜尼茨刚刚去世，享年98岁。另一个朋友寄给我一份杰克收集的至理名言。一个相关的是:

“欧洲杯线上买球科学和技术，就像人类精神的所有原创创造一样，是不可预测的。如果我们有一种可靠的方法来给我们的玩具贴上好和坏的标签，就很容易明智地规范技术。但我们很少能看到足够远的前方，知道哪条路通向诅咒。无论谁关心科技，无论是推动还是阻止它，都是在拿人类的生命赌博。”- - -弗里曼戴森，令人不安的宇宙

这里有一些关于杀虫剂的事实。

你们以前曾成功地改良过杀虫剂溴氰菊酯。这和吡虫啉有什么不同，它对环境更好吗?

在实验室使用杀虫剂的过程中，像滴滴涕这样的有机氯杀虫剂首次被发现。滴滴涕在农业中过度使用。地球最终被它淹没了。蚊子成为耐药。环境退化是灾难性的。

这些化合物被菊酯类化合物取代，菊酯类化合物包括溴氰菊酯，是从菊酯类化合物中提取的，菊酯类化合物存在于菊花中。在疟疾流行的地方，溴氰菊酯被嵌在驱虫蚊帐里，并喷洒在房屋的内墙上。

蚊子再次产生了抗药性，溴氰菊酯正在失效，这现在被认为是一个公共卫生紧急事件。更快的晶体能帮助克服一些阻力机制吗?我们是这样认为的。

第一个新的批准的谁批准的斗争按蚊蚊子是含有含有薄裂蛋白的表弟蛋白。这只是几年，蚊子表现出对它的抵抗迹象。也许，许多形式的ImidaCloprid之一将在其位置更快地在较小的数量中更快地工作，耐受性较小。我们不知道;它尚未测试。

您希望在杀虫剂的化学成分方面可以看出您希望进一步进展？

正是我们的感觉是结晶，结构和固体特性的表征应该是任何接触杀虫剂的发展的基础部分，因为任何一种化合物或分子都可以以多种方式呈现自身，因此将有多种化学，物理和生物学性质。

它好像是给定的分子，通过其晶体，具有各种“个性”。但是，晶体的生物学作用真的取决于当昆虫步骤在晶体的表面上发生的事情。关键步骤（双关语）是整个有机体遇到由分子制成的晶体的地方。

只有当晶体学家和昆虫学家共同关注这个界面时，真正的进步才可能到来。传统上，昆虫学家没有太注意晶体，就像我们晶体学家很少注意昆虫一样。今天，许多有趣的科学可以在不同的科学家群体的界面上发现，这些群体从一开欧洲杯线上买球始就彼此陌生。

您是否认为您的研究将有助于鼓励杀虫剂制造商考虑其化学品对环境的影响，从而产生新的、更可持续的生产方法?

无论是机构还是个人，我们都应该互相帮助，考虑我们对环境的共同影响。也就是说，杀虫剂是一把锋利的双刃剑。任何时候，只要你能用少量的外源性化学物质达到你想要的效果，地球都会感激你的。

如果这可以通过鼓励其他人，包括公司，更多地关注水晶来实现，我们很愿意这样做。

毕竟，基本上我们在任何一天我们所做的一天都鼓励年轻人更加关注水晶。为什么不鼓励一些制造商同样？这是否有很大的影响取决于科学家的兴趣和参与，专门化的制定，真实产品的大规模稳定性。

在这里，我们再次不是专家。我们在实验室工作了什么。翻译科学真的需要在制剂中具有专业知识欧洲杯线上买球的制造商的合作。从一个容器到另一个容器的大量，包装或运输可能会损害我们用显微镜观察到的东西。

你个人认为你的研究最令人兴奋的意义是什么?

如果我们能做出更有效的蚊帐，让杀虫剂以晶体形式开花，或者做出更有效的室内残留喷洒，那将是令人兴奋的。对这些干预所涉及的晶体了解更多，可能有助于我们制造更好的工具，拯救人类生命。事实未必如此，但我们渴望找到答案。

读者在哪里可以找到更多的信息?

全面披露：作为我们的论文表明，纽约大学申请了新形式的吡虫啉的专利。

朱旭东，朱旭东，朱旭东，朱旭东。利用固体接触杀虫剂防治传染病的研究进展，博士论文，纽约大学，2021。https://www.proquest.com/docview/2560821898?pq-origsite=gscholar&fromopenview=true

杨，J.等.，一种用于控制疟疾的速效溴氰菊酯晶体变体，Proc。natl。阿卡。SCI.．2020，117., 26633 - 26638。https://www.pnas.org/content/pnas/early/2020/10/06/2010/10/06/2020/10/06/2010/10/06/2010/10/06/2010/10/06/2010/10/06/2010/10/06/2010/10/06/2013390117.full.pdf.

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关于巴特·卡尔医生

Michael Ward和Bart Kahr是纽约大学分子设计学院的化学教授，并与我们的学生的同轴师合作，特别是小龙朱合作。它是他在上面引用的博士论文的一部分。