蚊虫驱避剂的研究概况

第 11 卷 　第 4 期 2004 年 12 月 寄生虫与医学昆虫学报 Acta Parasitol . Med. Entomol . Sin. Vol111 , No14 Dec. , 2004 收稿日期 : 20042012203 通讯作者 Author for correspondence , E2mail : gef @ panda. ioz. ac. cn 蚊虫驱避剂的研究概况 吴　刚　戈　峰 3 (中国科学院动物研究所 , 农业虫鼠害综合治理研究国家重点实验室 , 北京 　100080) 　　蚊虫是重要的病媒之一 , 其体内携带多种致 病微生物 , 严重危害人类健康。目前 , 人类一般 用杀虫剂和驱避剂对其进行防治。杀虫剂以灭杀 蚊虫为目的 , 主要施用于物体面 , 如墙面、地 板及作物上 (阎丙申等 , 2002 ; Davis , 2002) 。 在蚊虫防治中 , 由于大量使用化学杀虫剂 , 造成 抗药性及环境污染等问 , 已逐渐引起人们的关 注 (邵万明 , 1994 ; 章进宝和陈新霞 , 1997) 。驱 避剂则不直接使蚊虫致死 , 其主要功能是防止蚊 虫的叮咬 , 通常可设计成直接施用于皮肤表面的 剂型。一般优良的蚊虫驱避剂应具有下列特点 : 高效、长效、广谱的驱避作用 ; 对人畜无毒或者 毒性很低 ; 施用时对皮肤无明显刺激 , 香气适 宜 , 性质稳定 , 且携带方便 (薛飞群 , 1992) , 因而国内外非常重视蚊虫驱避剂的研究。 1 　蚊虫驱避剂的研究历史 蚊虫驱避剂的历史可以追溯到古代。古时人 们经常用植物油、烟、焦油等驱赶害虫 , 如古代 俄罗斯牧民用燃烧青苔和松树叶驱赶蚊虫 ; 我国 农民常以烧艾绳驱赶蚊虫 ; 四川民间用桉树叶涂 抹在皮肤上来防止蚊虫叮咬等 , 这些天然产物的 主要有效成分是除虫菊酯、香茅油、香柏油等。 它们虽然有效 , 但时间很短 , 并有令人不适的气 味 (李群和柏亚罗 , 2002 ; 薛飞群 , 1992) 。至 1929 年研制出驱蚊油 (邻苯二甲酸二甲酯) ; 1937 年避蚊酮 ( Indalone Ò ) 获得专利 ; 1939 年 驱蚊醇 ( Rutgers612 , 22乙基21 , 32二醇) 上市。 1953 年科学家从 2 万多种化合物中筛选潜在的 驱蚊化学药品 , 发现 N , N2二乙基2间2甲苯酰胺 具有驱避特性 , 于 1956 年投放市场而成为第一 个避蚊胺 (DEET) 产品 (李群和柏亚罗 , 2002 ; 砾 , 2002) 。避蚊胺是目前公认的实际应用效 果最好的广谱蚊虫驱避剂 (薛飞群 , 1992) , 依 靠自然挥发或借助载体挥发的气味 , 使蚊虫嗅到 后产生忌避而难以接近人体 , 从而达到预防叮咬 和侵袭 , 保障人体健康的目的 (高静和高申 , 2002) 。 我国上世纪 70 年代以前主要使用天然产物 和国外产品 , 70 年代中期后 , 国内在蚊虫驱避 剂研制上取得了不少的成果 , 已筛选和合成出柠 檬桉、野薄荷、驱蚊灵、香藿、环烯酰胺、乙酰 基四氢喹啉、N , N2二乙基苯氧乙酰二乙胺、羟 基羧酸酯类、哌嗪衍生物、氨基甲酸乙酯衍生物 等新型蚊虫驱避剂 (李洁等 , 1997b ; 董桂蕃 , 1999 ; 薛飞群 , 1992) 。 2 　蚊虫驱避剂的来源、剂型和使用 方法 211 　合成驱避剂的研究 蚊虫驱避剂按其来源主要分为合成驱避剂和 天然驱避剂。合成驱避剂主要包括有机酯类、芳 香醇类、不饱和醛酮类、胺类、酰胺类、拟除虫 菊酯类等。目前国内广泛使用的主要是驱蚊酯 (Dimethyl phthalate) 、避蚊胺 (Deet) 、对　烯二 醇 (p2menthene2 (9) 2diol2 (1 , 2) 、苯甲酸苄酯 (Benzylbenzoate) 、羟基羧酸酯类等 (董桂蕃 , 1992) 。10 多年来 , 国内外在开发蚊虫新型合成 驱避剂方面做了大量工作 , 报道了不少具有一定 活性的取代基种类 , 但在实验室和现场药效实验 中 , 许多相当有效的驱避剂在毒性评价时往往遭 到淘汰 (李洁等 , 1997a) 。一般认为 , 成功的新 型驱避剂应具备 : 合成工艺路线简短 , 原料易 得 , 成本低 , 对人体皮肤无明显刺激性 , 无异 ·352· © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 味 , 原药毒性符合卫生学要求 ; 复配驱避剂能降 低主药用量 , 药效优于单用制剂 , 并在延长有效 驱避时间的同时对人体安全无害 ; 选择与应用保 护剂来达到防止驱避剂易水解失效和延长有效驱 避时间 (张应阔等 , 1994) 。 近年来 , 蚊虫新型合成驱避剂的研究主要集 中在以下几类化合物 : 酰胺类 , 自从避蚊胺被发 现以后 , 这类化合物一直是研究的热点 , 但在开 发过程中 , 往往由于延长化合物的驱避时间却伴 随着活性的降低 , 因此在此类化合物的研制中主 要以 DEET为主体成分 , 利用多组分药剂的协同 作用、缓释剂或高聚物包覆药剂来延长驱避活性 (邵万明 , 1994 ; 薛飞群 , 1992) , Domb 等为了 减少避蚊胺的透皮吸收及对皮肤的刺激 , 采用卵 磷脂和天然固态氢化植物油中的三甘油为膜材 , 以注入法制成脂质体包裹避蚊胺 , 来减少其与皮 肤表面的接触 (Domb et al . , 1995) 。史卫国等 将避蚊胺与氯菊酯和高分子聚合物缓释剂相结 合 , 制得的驱避剂优于避蚊胺原油 (史卫国等 , 1999) 。张稷博等用饱和水溶液制成避蚊胺包结 化合物 , 其对光热稳定 , 缓释作用明显 (张稷博 等 , 2001) ; 脂类 , 这类化合物香气适意性好 , 对皮肤无刺激 , 与酰胺类驱避剂混合使用效果更 佳 , 如已报道的不饱和环烷甲酰氯与二乙胺缩合 制得的 R202 , 其驱蚊活性优于 DEET , 毒性检验 低于 DEET (李洁 , 1997) , 目前广泛使用的有惕 各酸壬酯 (Nonyl tiglate) 、丁酸苯乙酯、MGK驱 避剂 326 等 (薛飞群 , 1992) ; 酮、醚、醇类 , 如胡椒基丁醚 ( Piperonyl butoxide) 、3 , 52二叔丁 基242羟基甲苯、三甘油醇二烷基醚等 ; N2类取 代脲类 , 如早期的 N , N′2二亚己基脲 (N , N′2 dihexa2methylenecarbamide) 及之后合成的具有很 高活性的 N , N′2二丙基2二丁基脲 ( N , N′2 dipropyldibutylurea) 和 N , N′2二亚己基21 , 32二氮222环戊酮 (N , N′2dihexamethylene 21 , 32diazs 222 cyclopentanone) 等 ; 唑烷衍生物 , 如 Taylar 等 合成的 ( ±) 232乙酰基222 (4′2甲基23′2戊烯基) 唑烷 [ ( ±) 232acetyl 222 (4′2methyl23′2pentenyl) oxazolidine ] 等 (薛飞群 , 1992) ; 其它复方增效 物质 , 如国外用一些“定香剂” ( Perfume fixatives) 作为 DETA 的“固定剂”, 或用一些高 分子化合物作为“成膜剂” ( Film2forming polymers) , 以延长 DETA 的有效驱避时间 (董瑞 武等 , 1991) 。 212 　植物源驱避剂的研究 天然驱避剂一般以植物源驱避剂为主 , 它来 源于植物的根、茎、叶、花等 , 多为萜、半萜、 烯、酯、醇、酮等类化合物 , 也有不少其它成 分 , 如生物碱、黄酮类等 (李洁等 , 1997b ; 薛 飞群 , 1992) 。当前 , 由于化学杀虫剂所引起的 抗性问题 , 植物源蚊虫驱避剂正日益受到重视。 上世纪 70 年代国外报道从植物精油中提取的萜 烯成分 , 如α,β2蒎烯、Δ32蒈烯、　烯等对蚊虫 具有较强的驱避活性。Keisuke 等人从赤桉 ( Eucalyptus camaldulensis) 精油分离得到一种驱 避剂 , 经生物测定对埃及伊蚊 ( Aedes aegypti ) 有强烈的驱避活性 (李洁等 , 1997) 。在美国驱 蚊剂中 , 香茅油是一种非常受欢迎的植物源活性 成分。另据报道 , 从印楝 ( Azadirachta indica ) 中提取的印楝油加工成 2 %的椰子油产品 , 在 12h 内对按蚊 ( Anopheles) 的驱避作用达到 100 % (李群和柏亚罗 , 2002) 。近几年来 , 美国衣阿华 州立大学昆虫实验室对天然来源昆虫驱避剂进行 了大量的研究 , 其研究重点为两种植物 : 桑橙 ( Maclura pomifera ) 和假荆芥 ( Nepeta cataria ) (李群和柏亚罗 , 2002 ; 砾 , 2002) 。 我国民间最早使用的蚊虫驱避剂大多为植物 精油 , 是将天然萜类化合物分离出来作为驱避剂 (李洁等 , 1997b) 。目前发现具有较好驱避效果 的天然化合物有从松树枝中提取的松油醇 (Terpineol) , 从黄花杜鹃中提取的闹羊花毒素 , 从万寿菊 ( Tagetes patula ) 和孔雀草 ( Tagetes eracta) 中提取的噻吩基化合物都有较高的活性 (薛飞群 , 1992) , 并生产出驱蚊灵、柠檬桉、野 薄荷等具有优良驱避效果的驱避剂 (董桂蕃 , 1999) 。另外 , 不少学者对其它植物提取物也进 行了研究 , 如从丁香中提取的丁香酚 (石淑珍 等 , 2003 ) , 橘 皮 油 及 其 单 体 ( 刘 俊 华 等 , 1997) , 香茅油 (师鉴等 , 2002) 等 , 它们对蚊 虫均具有不同程度的驱避作用。 213 　蚊虫驱避剂的剂型和使用方法 蚊虫驱避剂原油在涂抹皮肤过程中 , 一般存 在有油腻、灼热 , 气味不良等缺点 , 少数人涂抹 后出现红疹、脱皮等过敏反应 , 影响人们的接受 (师鉴等 , 2002 ; 汪斌和和张全野 , 1995 ; 李洁 等 , 1997a) 。因此 , 驱避剂在实际使用过程中常 制成不同的剂型。研制的主要剂型有乳剂、油 膏、霜膏、酊剂、喷雾剂、气雾剂、驱蚊摩丝、 ·452· 　　　　　　 寄生虫与医学昆虫学报 第 11 卷第 4 期 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 驱蚊爽身粉、驱蚊纸巾、驱蚊皂或蜡块等 (白淑 萍和闫丽红 , 2000 ; 张咏梅等 , 1996 ; 荻野和 正 , 1998 ; 董桂蕃等 , 1998) 。在这些制剂中 , 霜膏、酊剂、驱蚊摩丝、驱蚊爽身粉因驱蚊效果 好、价格合理且使用简单方便而在市场上广泛使 用 (张咏梅等 , 1996 ; 董桂蕃等 , 1998) 。 蚊虫驱避剂的使用方法主要有以下几种 : 皮 肤涂抹 , 将驱避剂直接均匀涂抹在裸露的皮肤 上 , 如手臂 , 小腿等 ; 衣服处理 , 用乳剂浸泡衣 服 , 或直接向其喷雾 ; 织物处理 , 用驱避剂或加 入适当载体 , 如醇酸树脂、过氧乙烯等来处理编 织物 ; 空间驱避 , 将一些具有挥发性的驱避剂通 过处理衣领、袖口等 , 在人体暴露的部分形成屏 障 , 达到保护的作用 (邵万明 , 1994 ; 董桂蕃 , 1992) 。 3 　蚊虫驱避剂的作用机理 早期研究认为蚊虫驱避剂是通过改变宿主气 味中具有引诱力的成分 , 从而使蚊虫找不到吸血 对象 , 然而这种假说尚未被证实。驱避剂的作用 有多种可能性 , 一般认为宿主对蚊虫的刺激是由 多种因素引起的 , 包括视象、温度、湿度和化学 刺激等。近 40 年来对驱避机理进行了许多研究 , 通常认为接触性驱避剂直接作用于昆虫的触觉器 官和化学感受器 , 有些对多种感受器起作用。60 年代有认为驱避剂的作用是阻塞蚊虫触角感 受器上的微孔 , 从而妨碍蚊虫发现宿主 (董桂 蕃 , 1992) 。Davis 认为蚊虫驱避剂可能有 5 种作 用机制 : (1) 干扰和抑制对正常引诱性化学信号 的反应 ; (2) 有些化学物质在低刺激强度下是引 诱物 , 在高强度下是驱避物质 ; (3) 激活传送复 杂行为方式的感受器系统 , 使化学感受神经原增 加抑制频率 ; (4) 激活“无毒气味”感受器 , 使 蚊虫钝感受毛兴奋 ; (5) 激活不同类型的感受 器 , 干扰蚊虫寻找宿主的行为反应 ( Davis , 1985) 。 由避蚊胺产生的驱蚊作用通常认为是通过阻 碍乳酸受体 , 破坏蚊子迎风飞行能力 , 从而导致 昆虫失去寄主。乳酸存在于温血动物体的气味和 汗液中 , 对雌蚊具有吸引力。在行为研究中 , 乳 酸对于吸引埃及伊蚊是必需的 , 但乳酸本身仅有 轻微的吸引作用 , 表明乳酸可能与其它未确定的 体味成分有协同作用 ; 在寻找寄主过程中 , 乳酸 的作用来自于对吸血后蚊子生理的检测 , 一般认 为驱蚊剂是通过影响蚊子乳酸受体而使其停止寻 找寄主 (李群和柏亚罗 , 2002 ; 砾 , 2002) 。 4 　展望 目前 , 从使用效果、稳定性、经济性等因素 考虑 , 避蚊胺是实际应用效果最好的广谱蚊虫驱 避剂 , 国内外的研究多集中在其合成 , 或与其它 药剂的复配上 (王美秀等 , 1991 ; 王树诚等 , 1992 ; 任红斌等 , 1998a , 1988b ; 周忆昭等 , 1996 ; 杨振州 , 1991 ; 姜志宽等 , 1993 ; 董桂蕃 等 , 1991 ; Frances et al . , 1996 ; Mamuye et al . , 2003 ; Mehr et al . , 1985 ; Qiu et al . , 1998) , 但 避蚊胺在使用中也存在作用时间短、皮肤用量 大、吸收较多等弊端 (高静和高申 , 2002) , 另 外 , 避蚊胺的毒副作用也已有报道 , 如引起儿童 脑病、引起荨麻疹综合症、过敏反应、血压低、 心跳降低等 (李群和柏亚罗 , 2002 ; 砾 , 2002) 。因此 , 通过天然产物 , 尤其是植物源产 物的开发 , 将成为未来蚊虫驱避剂的主攻目标 (Mamuye et al . , 2003 ; Ulubelen et al . , 2001) , 同时 , 天然产物的研究方向也应从仿生学的角度 出发 , 通过对天然分子中某些官能团的修饰 , 用 易得到的化工原料和工艺来达到制备具有光学活 性化合物的目的。当然 , 随着近代科学技术的日 益发展 , 人们现在已能从许多节肢动物中提取异 源防御激素达到对蚊虫的驱避 , 相信在不久的将 来 , 昆虫激素和毒素将成为未来蚊虫驱避剂的研 究热点 (邓金宝 , 2003 ; 薛飞群 , 1992) 。 参 考 文 献 王美秀 , 刘学桥 , 杨晓杰 , 等. 1991. 六种驱蚊药驱蚊效果试 验研究. 中国媒介生物学及控制杂志 , 2 (2) : 80～82. 王树诚 , 刘丹红 , 王辑诚. 1992. 辽河油田地区应用驱避剂防 蚊的研究. 中国媒介生物学及控制杂志 , 3 (3) : 149～151. 邓金宝. 2003. 用生物杀虫剂来控制蚊虫. 新农药 , 2 : 19. 石淑珍 , 刘增加 , 杨银 , 等. 2003. 丁香驱避剂驱蚊效果现 场观察. 医学动物仿制 , 19 (1) : 18～19. 史卫国 , 徐之明 , 黄清臻 , 等. 1999. 7 种驱避剂驱蚊效果实验 观察. 中国媒介生物学及控制杂志 , 10 : 420～422. 白淑萍 , 闫丽红. 2000. 驱避剂在媒介昆虫防治上的应用. 职 业与健康 , 16 (8) : 71～72. 任红斌 , 刘世国 , 张海珠 , 等. 1998. 蚊不咬香露对蚊虫驱避 作用的研究. 寄生虫与医学昆虫学报 , 5 (2) : 127～128. 任红斌 , 张海珠 , 刘世国 , 等. 1998. 两种驱避剂剂型对蚊虫 ·552· 吴 　刚等 : 蚊虫驱避剂的研究概况 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. 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