Проекты

Создание спрея от клещей и насекомых на основе натуральных растений репеллентов: пижмы (Tanacetum) и полыни (Artemisia)

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Старт в медицину» в секции «Химия в фармации и медицине»

Направление работы: Фармация
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1468
Предметы: Биология, Химия
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Старт в медицину» 2020 года

Актуальность

В сезон активности клещей во многих областях России наблюдается проблема высокого процента укусов человека клещами и, в итоге, заболеванием клещевым энцефалитом и боррелиозом. Во многих используемых средствах от насекомых и клещей применяется репеллент ДЭТА (диэтилтолуамид), чрезмерное использование которого может негативно влиять на нервную систему, вызывать головные боли, отравление и аллергию. В связи с длительным применением репеллента возникает устойчивость организма к данному веществу. На сегодняшний день на рынке России практически нет препаратов с полностью натуральным составом. Многие растения обладают некоторым репеллентным свойством. При использовании натуральных веществ у вредителей не возникает резистентности, и влияние на человека этих веществ минимально. Поэтому исследования, направленные на изучение альтернатив диэтилтолуамиду, являются актуальными.

Цель

Изучить возможности создания профилактического спрея от клещей и насекомых на основе натурального сырья.

Задачи

1. Изучить сезонность появления клещей в регионах России.

2. Провести анализ научной литературы и патентной документации, характеризующей современное состояние рынка инсектицидных средств для профилактики клещевого энцефалита и клещевого боррелиоза.

3. Изучить номенклатуры средств на рынке. Изучить часто используемые инсектициды и репелленты в продуктах для личной защиты от клещей и насекомых.

4. Создать собственный спрей от клещей и насекомых.

5. Экспериментальным путём доказать эффективность спрея на клещах и насекомых.

6. Представить готовый продукт (спрей) и сделать выводы.

Оснащение и оборудование, использованное в работе

• Спектрофотометр

• Лабораторная посуда (колбы, пробирки, мерные стаканы, воронки, стеклянная палочка, мензурки)

• Пульверизатор

• Горелка

• Химические реагенты (нитрат свинца, хлорид железа (III), гидроксид натрия, перманганат калия, гидроксид меди (II)

Описание

Сначала автор изучил научную литературу и патентную документацию, проанализировал рынок средств против клещей и насекомых, изучил сезонность появления клещей и последствия их укуса.

Первым этапом в создании натурального средства от клещей и насекомых был выбор действующих веществ. По данным литературы, лучшим вариантом являются вещества полыни и пижмы.

Во-первых, эти растения – сорняки, и особых затрат на их культивирование не требуется. Во-вторых, фитонциды, которые они выделяют, – одни из самых резких и неприятных для членистоногих.
Настойки приготовили из травы горькой полыни и цветков пижмы в соотношении 1:5, т. е. на 100 г сырья использовалось 500 мл аптечного спирта или водки. Стандартизацию полученных настоек провели методом спектрофотометрии и ряда качественных реакций. Спектрофотометрия основана на измерении спектров поглощения в ультрафиолетовой (200–400 нм), видимой (400–760 нм) и инфракрасной (>760 нм) областях спектра и применяется для определения качественного и количественного составов вещества. Для более точного определения обнаруженных веществ провели качественные реакции, предварительно отфильтровав настойки.

Эфирные масла выделили следующим образом: сырьё поместили в пробирку и залили водой. Трубку из пробирки опустили в мензурку, опущенную в стакан со снегом. Пробирку нагревали над горелкой, жидкость испарялась и конденсировалась на стенках пробирки, а выделяемые при этом эфирные масла, проходя через трубку и быстро охлаждаясь в мензурке благодаря снегу, конденсировались в ней.

Для изготовления спрея смешали фильтраты пижмы и полыни в соотношении 1:1. Полученную смесь перелили в пульверизатор.

Результаты

1. В результате спектрофотометрического анализа в настойках были найдены фенолкарбоновые кислоты, флавоноиды, дубильные вещества и сапонины. Результаты, полученные при спектрофотометрии пижмы, практически не отличаются от полыни, кроме как концентрацией веществ.

2. С помощью раствора нитрата свинца (Pb(NO3)2) доказано нахождение дубильных веществ, флавоноидов, сапонинов, фенолкарбоновых соединений в исследуемых настойках (выпал осадок).

3. После встряхивания пробирки с настойками выделилась пена, которая простояла 10 мин., что свидетельствует о наличии сапонинов.

4. Для получения реакции на дубильные и фенольные вещества в пробирки был добавлен раствор FeCl3, окраска раствора изменилась на грязно-зелёную.

5. При добавлении гидроксида натрия цвет анализируемых образцов изменился со светло-коричневого на тёмно-коричневый. Данный эффект свидетельствует о наличии флавоноидов.

6. При проведении реакции Шинода окраска настоек изменила цвет на светло-красный, что тоже является доказательством нахождения флавоноидов.

7. С исследуемыми фильтратами полыни и пижмы прореагировал гидроксид меди (II), что доказало присутствие гидрокси-, окси- и аминокислот.

8. При добавлении к полученным маслам перманганата калия образовался коричневый осадок оксида марганца MnO2.

9. Изготовлен спрей из настоек пижмы и горькой полыни.

Выводы

1. Клещевой энцефалит и боррелиоз – одни из самых болезненных трансмиссивных заболеваний. Поэтому так важна разработка новых средств для личной защиты от клещей и насекомых.

2. Экспериментальным путём доказана возможность создания препарата от клещей на основе натурального сырья.

Перспективы использования результатов работы
Результаты работы могут быть использованы в дальнейшем при изучении создания натуральных средств против клещей.

Сотрудничество с вузом при создании работы

ФГАОУ ВО Первый МГМУ им. И. М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет)

Мнение автора
«Мне было интересно выполнять свою исследовательскую работу на базе ФГАОУ ВО Первый МГМУ им. И. М. Сеченова Минздрава России. Я также планирую принять участие в конференции «Старт в медицину» в следующем учебном году, так как она даёт мне большие возможности применить свои знания на практике. Учась в медицинском классе, я считаю, что проект «Медицинский класс в московской школе» – отличный старт для будущего продвижения в науку»