[发明专利]用于损害CASSIE-BAXTER状态的方法

说明书

本发明涉及使用化学品来干扰某些节肢动物保护自身免受外部环境伤害的能力。本发明教导了将化学品施用于所述节肢动物的身体的特定部分，这些部分维持气态包膜，所述气态包膜包覆、保护所述节肢动物的皮肤和如果存在的呼吸孔，并从所述皮肤延伸。该化学品施用导致该保护性包膜失效，使所述节肢动物对外部环境诸如杀虫剂敏感，并且还可导致呼吸能力问题。

1.技术领域

本发明涉及施用干扰某些节肢动物呼吸能力的化学品。更具体地讲，本发明涉及将化学品施用于节肢动物身体的部分上，这些部分通常通过气态包膜与外部环境隔离，该气态包膜包覆节肢动物的角质层和如果存在的呼吸孔，并从所述角质层延伸。

2.相关领域的描述

胸甲是保护很多节肢动物免于直接接触外部环境的表皮气泡。该保护性气体屏障特别可见于蜱螨亚纲(蜱虫、螨虫)以及异翅亚目(臭虫)和虱亚目(虱子)的节肢动物(艾琳希伯特,雷金纳德·查普曼, 在洪水中生存：无气管节肢动物中的胸甲呼吸，DigitalCommons@内布拉斯加大学林肯分校，《昆虫生理学杂志》，第46卷，第1期， 2000年1月，第13-19页))，(苏珊M.比利亚雷亚尔，杜鲁门州立大学，蜱虫中的胸甲呼吸，美国生态学学会2005年年会和展会， 2005年12月15-18日))，(佩雷斯-古德温,P.J.，2007年，异翅亚目(昆虫)中的防润湿表面：任何问题的多毛解决方案，载于《生物学中的功能表面》，斯普林格出版社))，(玛丽亚索莱达利奥地亚,克劳迪奥·R·拉扎里布,深度探秘：两栖虱子的水下生活，《昆虫生理学杂志》，第71卷，2014年12月，第164-169页))。在一些节肢动物物种中，胸甲作为表皮来源的外鳃发挥作用，从而允许气体交换。在其他节肢动物物种中，由节肢动物的角质层组织的胸甲被认为有助于避免节肢动物受到脱水的影响以及有助于呼吸。在另外其他节肢动物物种中，虽然节肢动物仍可部分地通过其角质层呼吸，但是胸甲主要局限于节肢动物的气门(气管样呼吸开口)，以保护其免受来自节肢动物的外部环境的污染。

无论节肢动物胸甲的最终目的如何，对于维持这种胸甲至关重要的节肢动物角质层各组成部分的形式和组成的化学、物理和几何要求均彼此非常精确地相互关联(弗林先生,约翰·W·布什,水下呼吸：胸甲呼吸的机制，《流体力学杂志》，2008年，第608卷，第275-296 页))。这种具有胸甲的角质层结构的一般组织是许多具有脂质(酯、类固醇和单环萜烯)的“树”，每棵“树”被富含蛋白质的“草”包围，它们均从多层几丁质的“土壤”生长并由这些土壤支持，且通过钙来硬化，从而在胸甲的狭窄分段“细胞”内产生不可润湿的Cassie-Baxter 物理状态(罗伊A.诺顿,瓦莱丽·贝汉-佩莱蒂耶,碳酸钙和草酸钙在甲螨亚目螨虫中用作表皮硬化剂，《加拿大动物学杂志》，1991年，第69卷，第6期，第1504-1511页))(磷酸钙也可用作表皮硬化剂)。这种不可润湿的状态更多是由于产生胸甲的许多组成部分之间的精确几何关系，而不是因为组成部分本身的任何固有的不可润湿性 (即，当两种单独的可润湿组分以彼此适当精确的布置方式一起使用时，成为不可润湿的组合)(蒂埃里达尔曼,弗雷德里克·吉塔德, 自然界中的超疏水和超疏油性质，《今日材料》，第18卷，第5期，2015年6月，第273-285页))。另外，由于实现这种Cassie-Baxter 物理状态所需的精确物理结构，出乎意料的是，共有这种不可润湿的性质的植物与节肢动物的角质层之间几乎没有差异(宋海阮,海登·K·韦布,彼得·J·马洪,罗素J.克劳福德和埃琳娜·P·伊万诺娃,天然昆虫和植物的微米/纳米结构化表面：精选的具有超疏水和自清洁性质的宝贵模板，《分子》，2014年，第19卷，第9期，第 13614-13630页))。

出乎意料的是，节肢动物胸甲即使在高压下也非常坚硬，并且具有超疏水性质(特别是针对极性溶液)和强劲但有限的疏油性质。研究人员目前正试图对胸甲的这种能力进行生物模拟以用于潜水、抗腐蚀涂层、防冰涂层、防液纺织品、油/水分离、纳米粒子组装和微流体装置。(朱莉娅尼克尔,米哈伊尔·库尔坎,雷内亨塞尔,克里斯托夫·奈尼斯,卡斯滕沃纳,弹尾目的多层保护性表皮：化学分析，《英国皇家学会杂志：界面》，2014年10月，第11卷，第99期))。