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UNGEFÄHRLICHE SCHÄDLINGSBEKÄMPFUNG - Dokument DE69819724T2
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69819724T2 30.09.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0000991320
Titel UNGEFÄHRLICHE SCHÄDLINGSBEKÄMPFUNG
Anmelder Ecosmart Technologies Inc., Franklin, Tenn., US
Erfinder BESSETTE, M., Steven, Alpharetta, US;
BEIGLER, A., Myron, Santa Rosa, US
Vertreter Patentanwälte HANSMANN-KLICKOW-HANSMANN, 22767 Hamburg
DE-Aktenzeichen 69819724
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 23.04.1998
EP-Aktenzeichen 989198072
WO-Anmeldetag 23.04.1998
PCT-Aktenzeichen PCT/US98/07939
WO-Veröffentlichungsnummer 0098054971
WO-Veröffentlichungsdatum 10.12.1998
EP-Offenlegungsdatum 12.04.2000
EP date of grant 12.11.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.09.2004
IPC-Hauptklasse A01N 61/00
IPC-Nebenklasse A01N 37/02   A01N 35/06   A01N 31/16   A01N 31/14   A01N 31/08   A01N 31/06   A01N 31/04   

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kontrolle von Schädlingen und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung und Anwendung eines Pestizids, das Octopamin-Rezeptorstellen bei Insekten, Spinnentieren und Larven beeinflußt.

Viele Chemikalien und Mischungen sind über viele Jahre auf ihre Pestizidwirkung mit dem Ziel untersucht worden, ein Produkt zu erhalten, das selektiv für Invertebraten wie beispielsweise Insekten, Spinnentieren und deren Larven ist und geringe oder keine Toxizität gegenüber Vertebraten wie beispielsweise Säugetieren, Fisch, Geflügel und anderen Tieren aufweist und nicht anderweitig in der Umwelt persistiert und diese schädigt. Die meisten Produkte, die den Anmeldern bekannt sind und die eine ausreichende Pestizidwirkung aufweisen, um kommerziell von Bedeutung zu sein, haben auch toxische oder schädliche Wirkungen auf Säugetiere, Fisch, Geflügel und andere Arten, die nicht Ziel des Produkts sind. Phosphororganische Verbindungen und Carbamate beispielsweise hemmen die Aktivität von Acetylcholinesterase bei Insekten genauso wie bei allen Tierklassen. Chlordimeform und verwandte Formamidine wirken bekanntermaßen auf die Octopamin-Rezeptoren von Insekten ein, wurden jedoch wegen ihres kardiotoxischen Potentials bei Vertebraten und Karzinogenität bei Tieren und vielfältiger Wirkungen auf verschiedene Insekten vom Markt genommen.

Es wird postuliert, daß Amidin-Verbindungen die in Insekten vorhandene Octopamin-sensitive Adenylatcyclase angreifen (Nathanson et al., Mol. Parmacol. 20 68–75, 1981, und Nathanson, Mol. Parmacol. 254–268, 1985). Eine andere Studie wurde hinsichtlich Octopamin-Aufnahme und -Stoffwechsel im Nervensystem von Insekten durchgeführt (Wierenga et al., Neurochem. 54, 479–489, 1990). Diese Studien waren auf stickstoffhaltige Verbindungen gerichtet, die die Octopamin-Struktur imitieren.

Insektizide wie beispielsweise Trioxabicyclooctane, Dithiane, Silatrane, Lindan, Toxaphen, Cyclodiene und Picrotoxin wirken auf den GABA(Gammaaminobuttersäure)-Rezeptor. Diese Produkte beeinträchtigen jedoch auch Säugetiere, Vögel, Fische und andere Arten.

Die folgenden Dokumente sind ebenfalls als Teil des relevanten Standes der Technik berücksichtigt worden und offenbaren pflanzliche aromatische Öle, die als Insektizid oder Akarizid unter bestimmten Umständen verwendet werden.

WO-A-85/05038, WO-A-93/00811, WO-A-94/27434, WO-A-94/27434, DE 42 31 045, die japanischen Patente 04 149 103, 02 049 703, 52 110 823, 05 039 203, 01 016 706, 04 091 003, Coats J. R. et al., ACS Symposium Series, Ch 20, 1991, S. 305–316 und Biological Abstracts, Bd. 91, Abstract Nr. 305–316.

Beispiele für Verbindungen, die in diesem Zusammenhang allgemein offenbart sind, sind Phenylethylamine, Chlorethylamin, aromatische Aldehyde, Zimtalkohol, Benzylacetat, Benzylalkohol, Zimtaldehyd, Terpineol, Thymol etc.

Es besteht nach wie vor ein Bedürfnis nach einem besonders wirksamen Pestizid, das ausschließlich Insekten, Spinnentieren und deren Larven angreift und das keine ungewollten und schädlichen Wirkungen auf andere Arten erzeugt.

Kurze Zusammenfassung der Erfindung

Eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung und Anwendung eines Pestizids bereitzustellen, das Invertebraten, insbesondere Insekten, Spinnentieren und deren Larven tötet, und keine schädlichen Wirkungen auf andere Arten, einschließlich Säugetieren, Fisch und Geflügel, aufweist.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung und Anwendung eines Pestizids bereitzustellen, daß Pestizideigenschaften über die Octopamin-Rezeptorstelle bei Insekten, Spinnentieren und deren Larven und anderen Invertebraten einsetzt.

Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung und Anwendung eines Pestizids bei relativ niedrigen Konzentrationen bereitzustellen, die über eine vergleichsweise lange Zeitdauer, wie beispielsweise mindestens 24 Stunden, wirksam sind.

Gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Vernichtung von Insekten und Spinnentieren und deren Larven nach dem beigefügten Anspruch 1 bereitgestellt. Die Schritte schließen das Herstellen einer Mischung eines Trägers mit einem Wirkmittel (Affektor), das mit den Neurotransmittern der Octopamin-Rezeptorstelle bei Insekten, Spinnentieren und deren Larven interferiert, und Anwenden der Mischung auf Insekten, Spinnentieren, Larven und deren Habitat ein. Der Affektor wechselwirkt mit Octopamin-Rezeptorstellen bei den Insekten, Spinnentieren und Larven und interferiert mit der Neurotransmission bei den Invertebraten, beeinträchtigt jedoch Säugetiere, Fisch und Geflügel nicht. Das Mittel ist eine Mischung aus Zimtalkohol, Eugenol und Alpha-Terpineol. Die Mischung wird mit einem Träger zu einer einheitlichen Mischung vermischt. Die Mischung wird bei Insekten und Spinnentieren und Larven und deren Habitat angewendet. Die Mischung interagiert mit Octopamin-Rezeptorstellen bei den Invertebraten und interferiert mit der Neurotransmission bei den Invertebraten, beeinträchtigt Säugetiere, Fisch und Geflügel dagegen nicht.

Nach einem anderen Aspekt wird ein Verfahren zur Kontrolle von Insekten, Spinnentieren und deren Larven bereitgestellt. Aus der obigen Mischung wird eine Emulsion hergestellt, die die Neurotransmission an der Octopamin-Rezeptorstelle bei Insekten, Spinnentieren und deren Larven unterbricht.

Kurze Beschreibung der Figuren

1 ist eine Grafik, die die Wirkung der 3-B-Mischung gemäß der vorliegenden Erfindung auf die intrazelluläre Konzentration von [Ca2+] bei neuronalen Zellen zeigt.

2 ist ein Diagramm, das die durch elektrische Stimulation induzierte Kontraktion von Schaben-Beinmuskeln bei Injektion der 3-B-Mischung gemäß der vorliegenden Erfindung in den Thorax einer lebenden Schabe zeigt.

3 ist ein Diagramm, das die Kontraktion von Schaben-Beinmuskeln in einem isolierten Bein durch elektrische Stimulation bei Anwendung der 3-B Mischung gemäß der vorliegenden Erfindung auf das isolierte Bein zeigt.

4 ist ein Diagramm, das den Test aus 2 unter Verwendung von Aceton als Kontrolle ohne die 3-B-Mischung zeigt.

5 ist ein Diagramm, das den Test aus 3 unter Verwendung von Aceton als Kontrolle ohne die 3-B-Mischung zeigt.

6. ist eine Reihe von Diagrammen, die die Übertragung von Signalen von den Mechanorezeptoren der Cerci nach Anwendung der 3-B-Mischung und eine Kontrolle mit dem abdominalen Nerv der Schabe zeigt.

7 ist ein Diagramm, das Freßschäden bei Kohlpflanzen-Blattscheiben mit der 3-B-Mischung im Vergleich zu einer Kontrolle zeigt.

Beschreibung

Durch die erfindungsgemäße Mischung wird physiologische Aktivität bei wirbellosen Insekten, Spinnentieren und deren Larven hervorgerufen. Die folgenden Chemikalien, die einen sechsgliedrigen Kohlenstoffring mit mindestens einer oxygenierten funktionellen Gruppe als Substituenten aufweisen, stellen die Chemikalien der vorliegenden Erfindung dar.

Die oben aufgelisteten Materialien sind sämtlich Bestandteile von pflanzlichen aromatischen Ölen.

Eugenol und Alpha-Terpineol sind Monoterpene, die jeweils zehn (10) Kohlenstoffatome aufweisen.

Alle erfindungsgemäßen Chemikalien sind natürlich vorkommende organische Chemikalien, die frei von Halogenen sind. Darüber hinaus sind viele der erfindungsgemäßen Chemikalien von der US-Umweltbehörde (Environmental Protection Agency, EPA) als sicher für Menschen angesehen und von einer Registrierung ausgenommen worden. Daher benötigen diese Chemikalien keine vorherige Genehmigung oder Registrierung durch die EPA. Einige dieser Chemikalien sind als Lockstoffe und Abwehrmittel zu Insektiziden nach dem Stand der Technik zugegeben worden. Es hat jedoch keine Berichte über diese Chemikalien gegeben, wonach diese toxische Pestizidwirkung bei den in der vorliegenden Erfindung offenbarten Konzentrationen aufweisen.

Alle Chemikalien gemäß der vorliegenden Erfindung wirken als Agonisten oder Antagonisten auf die Octopamin-Rezeptorstellen bei Insekten, Spinnentieren und deren Larven, und rufen folglich physiologische Wirkungen in den exponierten Invertebraten hervor. Die Chemikalien nach der vorliegenden Erfindung werden als Wirkmittel angesehen. Die Exposition gegenüber verminderten Konzentrationen der Chemikalien oder Exposition für kurze Zeiten beeinträchtig die Freßgewohnheiten der exponierten Insekten, Spinnentieren und Larven. Dies ist wichtig bei jenen Invertebraten, die Pflanzen fressen, da eine reduzierte Schädigung von Pflanzen durch Invertebraten zu beobachten ist, die subletale Konzentrationen der Chemikalien gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten haben. Darüber hinaus wurde gezeigt, daß die Insekten, Spinnentieren oder Larven, die die Exposition gegenüber den Chemikalien der vorliegenden Erfindung überlebt haben, im Wachstum gehemmt sind.

Alpha-Terpineol, Eugenol und Zimtalkohol wurden in Aceton gelöst und als Probe 3B bezeichnet. Die Bereiche der Gewichtsprozente der Mischungsbestandteile sind Alpha-Terpineol 10%–50%, Eugenol 10%–50% und Zimtalkohol 20%–35%. Die bevorzugte Mischung weist gleiche Gewichtsanteile von jedem der Bestandteile auf. Männlichen und weiblichen amerikanischen Schaben wurde 3B in das Abdomen injiziert. Offenkundige Zeichen von Toxizität wurden bei 1 mg/Schabe in 2 &mgr;l Aceton beobachtet. Bei niedrigeren Dosen wurden keine Symptome beobachtet. Durch diesen Ansatz starben 2 von 6 innerhalb von 30 Minuten. Von den Überlebenden zeigten einige Bewegungsschwierigkeiten. Hyperaktivität wurde nicht beobachtet, auch nicht bei denen, die schnell starben. In einigen Fällen starben 2/6 der behandelten Insekten nach 2 bis 3 Tagen.

Keine der amerikanischen Schaben starb vor 24 Stunden, wenn sie durch topische Applikation behandelt worden war. Eine 40% (4/10) Sterblichkeit wurde 24 Stunden nach der Behandlung beobachtet, und diese Wirkung war zeitabhängig. Nach 72 Stunden starben 100%. Kontrollinsekten, die lediglich 2 &mgr;l Aceton durch Injektion erhielten, zeigten keine Krankheitserscheinungen (Tabelle 1).

Tabelle 1: Zeitabhängige Wirkung von 3-B (1 mg/Insekt) auf amerikanische Schaben durch topische Applikation

Die Daten aus der obigen Studie legen nahe, daß die Wirkung von 3B vom Ort der Applikation, d. h. abdominale Injektion gg. topische Applikation auf dem ganzen Körper, abhängt.

3B wurde auf verschiedenen Flächen des Insekt angewendet. Bei Anwendung in der Region des ventralen Sternums (an der Basis der Hinterbeine) der amerikanischen Schabe war 3B am toxischsten bei 125 &mgr;g/Insekt. In diesem Fall wurden offenkundige toxische Zeichen innerhalb von 10 Minuten beobachtet. Eine letale Dosis von 250–500 &mgr;g/Insekt wurde injiziert und das Insekt starb innerhalb von 30 Minuten (Tabelle 2).

Tabelle 2: Zeitlicher Verlauf und Dosis-Wirkung von 3B auf amerikanische Schaben, die mittels Injektion durch das ventrale Sternum behandelt wurden Bei Insekten, die in genau der gleichen Weise mit einem gleichen Volumen Aceton (Vehikel) allein als Kontrolle behandelt wurden, wurde keine Mortalität gefunden.

Im letzteren Fall der Injektion einer letalen Dosis schienen die Hinterbeine paralysiert zu sein und die vorderen und mittleren Beine bewegten sich rasch, obwohl keine offenkundige Hyperexzitation vorhanden war. Dieses Phänomen des schnellen Todes wurde auch bei deutschen Schaben beobachtet, die durch topische Applikation behandelt wurden (3B ist toxischer gegenüber deutschen als gegenüber amerikanischen Schaben). Bei 125 &mgr;g/Insekt, brachen 80% (8/10) der deutschen Schaben innerhalb von 2 bis 3 Stunden zusammen und starben innerhalb von 24 Stunden (die Dosis war 125 &mgr;g 3B pro Insekt mit 0,4 &mgr;l Aceton).

Die obigen Daten stützen die Beobachtung, daß der Ort der Applikation zu verschiedenen Ausmaßen von Toxizität führt. Zur weiteren Bestätigung wurde 1 mg 3B in 20 ml Aceton in kleine Gefäße gegeben und alle Oberflächen wurden bedeckt. Eine Stunde, nachdem das Aceton vollständig verdunstet war, wurden 5 amerikanische Schaben in jedes Gefäß gegeben. Kontrollgefäße wurden genau wie oben behandelt, jedoch mit 20 ml Aceton allein. In den Gefäßen, die 3B enthielten, starben alle Schaben innerhalb von 10 bis 30 Minuten. In den Kontrollgefäßen starb keine. Einige Insekten (3/5) zeigten innerhalb von 1 bis 3 Minuten nach der Exposition Hyperaktivität. Nach acht Minuten wurde eine Paralyse der Hinterbeine beobachtet. Diese "im Vorübergehen" erhaltenen Daten stimmen mit der vorhergehenden Studie überein, bei der ein rascher Tod beobachtet wurde, wenn 3B an die Region des ventralen Sternums anstatt das Abdomen verabreicht wurde. Die Tatsache, daß die Giftstoffe die Beine möglicherweise schneller penetrieren können (keine Chitin-Schicht wie beim Körper), stützt die Ansicht, daß die Permeabilität/Penetration von 3B eine Schlüsselrolle bei seiner Toxizität spielt (Tabelle 3). Tabelle 3: Zeitabhängige Wirkung von 3B (1 mg/Gefäß) auf amerikanische Schaben, die vorbehandelten Oberflächen eine Stunde nach der 3-B-Applikation ausgesetzt wurden* Zeit (min.) Mortalität 10 3/5 15 3/5 20 4/5 30 5/5
Kein Tod bei Insekten, die der mit Aceton allein behandelten Oberfläche ausgesetzt waren.

Auf Grundlage dieser Daten wurden dieselben behandelten Gefäße für eine Rückstandsstudie verwendet. Bei diesem Experiment wurden amerikanische Schaben zu verschiedenen Zeiten von dem Zeitpunkt an, zu dem das Aceton verdunstet war, d. h. 24, 48, 96, 72 Stunden und 7 Tage, in die behandelten und Kontroll-Gefäße transferiert. Interessanterweise starben alle Insekten, nachdem sie den behandelten Gefäßen ausgesetzt waren, selbst 7 Tage nach der 3B-Applikation. Im Verhältnis zur Zeitdauer, gerechnet von der anfänglichen 3B-Applikation an die Gefäße, dauerte es jedoch länger, bis die Schaben starben. Einige toxische Zeichen wurden in allen Fällen nach der Exposition beobachtet. Darüber hinaus wurden größere toxische Wirkungen und schnellere Wirkungen beobachtet, als das Experiment mit deutschen Schaben wiederholt wurde. Anscheinend findet ein gewisses Nachlassen der toxischen Wirkungen über die Zeit statt (Tabelle 4). Tabelle 4: Wirkung von 3-B (1 mg/Gefäß) bei Applikation auf Oberflächen auf amerikanische Schaben, die diesen Oberflächen zu verschiedenen Zeiten nach der Oberflächenbehandlung ausgesetzt wurden Nach 3-B-Applikation vergangene Zeit (Tage) Zum Töten von 100% der Insekten erforderliche Zeit (Tage) 1 1 2 3 3 6 5 8 7* 10 (6/10 starben)
Wenn 10 Schaben 7 Tage nach der 3-B-Applikation vorbehandelten Gefäßen ausgesetzt wurden, starben nur 6 Insekten.

Abdominale Nervenstränge von Schaben zeigten die zweithöchste Octopamin-Aufnahme von allen Gewebestudien (J. Neurochem 54, 479–489, 1990). Die höchste Wirksamkeit der Chemikalien gemäß der vorliegenden Erfindung bei der "Im-Vorübergehen"-Untersuchung ist auf die hohe Konzentration von Octopamin-Rezeptoren auf dem ventralen Nervenstrang in unmittelbarer Nähe der Hinterbeine zurückzuführen.

Da die durch 3B hervorgerufenen toxischen Zeichen keine cholinergen Wirkungsmuster zeigten, wurden andere Möglichkeiten, wie beispielsweise GABA-Rezeptor, Octopamin-Rezeptor/biogenes-Amin-Bindung, [Ca2+] oder Mitochondrienatmungsgift in Betracht gezogen:

1. GABA-Rezeptor-Chloridkanal-Untersuchung: Dieser Wirkungsort ist als einer der Hauptwirkungsorte für eine Anzahl von Insektiziden bekannt. Bei der Untersuchung der Wirkung von 3B wurden 3H-EBOB ([3H]n-Propyl-bicyclo-ortho-benzoat) und 35S-TBPS (Bicyclophosphorester) verwendet. Der erstere Ligand wurde auf Grundlage der Befunde verwendet, daß EBOB sich als sowohl hochtoxischer als auch hochaffiner Radioligand für die GABA-Rezeptor-Konvulsivum-Bindungsstelle bei Insekten erwiesen hat. Es zeigt auch identische oder überlappende Bindungsstellen mit sieben Klassen von Insektiziden: Trioxabicyclooctane, Dithiane, Silatrane, Lindan, Toxaphen, Cyclodiene und Picrotoxinin. TBPS ist durch geringe toxikologische Relevanz und Bindungsaffinität bei Insekten beeinträchtigt. Beide Radioliganden wurden in dieser Studie zu Vergleichszwecken verwendet. Wie in Tabelle 6 dargestellt, induzierte 3B bei Konzentrationen im Bereich von 10 &mgr;M bis 10 NM keine antagonistische Wirkung auf die Bindungsaffinität von 3H-EBOB oder von 35S-TBPS. Lediglich bei 100 BM wurde ein signifikanter Effekt beobachtet. Bei solch hohen Konzentrationen (100 &mgr;M) ist eine Spezifität für den Wirkungsort unwahrscheinlich. Im Gegensatz dazu waren Heptachlorepoxid allein und eine Mischung aus Endosulfan I (60%) und Endosulfan II (40%) als positiver Standard selbst bei 10 Nm hochwirksam. Diese Daten zeigen, daß das Testsystem mit 3B schlecht funktioniert, und das Fehlen von dessen Wirkung ist darauf zurückzuführen, daß es die GABA-Rezeptorstelle nicht erreicht. Die Tatsache, daß der Cyclodienresistente London-Stamm Kreuzresistenz gegenüber 3B zeigte, unterstützt die obigen Daten und schließt den GABA-Rezeptor als Ziel oder Wirkungsort für 3B aus.

Tabelle 6: Wirkung von 3B auf die GABA-Rezeptor-Bindung. dpm pro 200 &mgr;g synaptosomales Membranprotein (X ± SD)

2. Octopamin-Rezeptor/biogenes-Amin-Bindungsstelle: Biogene Amine sind dafür bekannt, daß sie durch ihre spezifischen Rezeptoren bei Insekten eine Anzahl von physiologischen Funktionen ausüben. Der Octopamin-Rezeptor ist der wichtigste Rezeptor für biogene Amine bei Insekten. Von bestimmten Akariziden, wie beispielsweise Chlordimeform, ist bekannt, daß sie auf den Octopamin-Rezeptor wirken und verschiedene Symptome, einschließlich Verhaltensänderungen, hervorrufen. Wenn 3B direkt mit einem Homogenat des Nervenstrangs von amerikanischen Schaben inkubiert wurde, wurde ein signifikanter Anstieg von zyklischem AMP (CAMP) bei einer Dosierung von 1 &mgr;M gefunden. Ein zusätzlicher Beweis, daß Octopamin die Hauptwirkungsstelle von 3B ist, besteht darin, daß 3B bei gemeinsamer Behandlung mit 3B und Octopamin den Octopamin-induzierten Anstieg von cAMP aufhebt.

Um zu bestätigen, daß 3B ein Octopamin-Rezeptor-Gift ist, wurden zwei wichtige Biomarker gemessen: Herzschläge/30 Sekunden und cAMP-abhängige Proteinkinase(PKA)-Aktivität. Diese zwei werden als besonders wichtig zur Identifizierung der Octopamin-Rezeptoraktivität angesehen, da das Schabenherz eine hohe Konzentration des Octopamin-Rezeptors aufweist. Bei Applikation einer Konzentration von 200 &mgr;g/Insekt 3B auf die Sternum-Region der lebenden und intakten amerikanischen Schabe wurde ein signifikanter Anstieg der Herzschläge/30 Sekunden beobachtet, begleitet von einem cAMP-Anstieg. Wie vorher führten höhere Konzentrationen von 3B zu einer Reduzierung der Herzschläge (Tabelle 7).

Tabelle 7: Wirkung von 3-B auf die Herzschläge/30 Sekunden von amerikanischen Schaben.

Darüber hinaus wurde ein signifikanter Anstieg in der PKA-Aktivität gefunden, wenn 3B mit einer synaptosomalen Zubereitung aus Köpfen von amerikanischen Schaben inkubiert wurde, was in Übereinstimmung mit der obigen Schlußfolgerung steht (Tabelle 7). Tabelle 8: In-Vivo-Wirkung von 3-B (200 &mgr;g/Schabe) auf die Aktivität von PKA in der synaptosomalen Membran von amerikanischen Schaben dpm/1 nmol Kemptid/5 min. X ± SD Kontrolle 1753 ± 57 3-B 4008 ± 201

3. Mögliche Rolle von [Ca2+]: Aufgrund der Bewegungsschwierigkeiten, die bei den Schaben, die mit 3B in der Region des ventralen Sternums behandelt wurden, beobachtet wurden, wurde postuliert, das Anstiege in den intramuskulären Niveaus von Ca2+ bei den Kontraktionen der Hinterbeine beteiligt sein könnten. Zu diesem Zwecke wurden chromaffine Nebennierenzellen der Säugetier-Zellinie PC12 aus Ratten verwendet. Diese Zellinie imitiert neuronale Zellen, insbesondere catecholaminerge Neuronen, und wurde als Modell für Ca2+-induzierte präsynaptische Transmitter-Freisetzungsphänomene eingesetzt. Wie in

1 dargestellt, ergab sich keine Änderung beim intrazellulären freien Ca2+, wenn 100 &mgr;M 3B zu diesen Zellen (bei A) zugegeben wurde. Die [Ca2+]-Konzentration in den PC12-Zellen wurde unter Verwendung einer spektralfluorimetrischen Messung mit Fura 2/AM (einer zellpenetrierenden Fluoreszenzsonde für freies Ca2+) gefunden. Eine Standard-Positivkontrolle, Thapsigargin, erhöhte die [Ca2+]± (bei B) selbst bei 500 Nm). Darüber hinaus riefen auch 10 &mgr;M Ionomycin, ein Ca2+-Ionophor (bei C), den erwarteten Anstieg beim Ca+2-Influx hervor. Diese Ergebnisse zeigten, daß 3B keine Fähigkeit aufweist, irgendeinen Typ von Kalzium-Homöostase bei Säugetierzellen zu regulieren.

Die Wirkung der Chemikalien gemäß der vorliegenden Erfindung auf Rattenhirn-Gewebezellen war wie folgt, wobei die Bildung von zyklischem AMP als dpm/mg Protein gemessen wird Kontrolle 5395 ± 43 3-B 5411 ± 391 Terpineol 5399 ± 219 Eugenol 5461 ± 488 Phenylethylalkohol 5499 ± 415

Im Neurotransmissionssystem eines Säugetiers wurde daher keine Änderung hervorrufen. Diese Daten bestätigen das Fehlen von Neurotoxizität dieser aromatischen Öle bei Säugetieren.

4. Mitochondrien-/Atmungsgift: Eine andere mögliche Wirkungsweise ist die der Mitochondrien- oder Atmungs-Vergiftung. Es wurde beobachtet, daß alle mitochondrialen Gifte an einer bestimmten Stelle ihrer Wirkung Hyperaktivität hervorrufen. Wenn amerikanische Schaben mit einer topischen Applikation von 3B behandelt wurden, wurde jedoch bei allen verwendeten Konzentrationen in keinem Stadium der Vergiftung Hyperaktivität oder Hyperexzitation beobachtet. Auf der anderen Seite zeigten die amerikanischen Schaben Hyperexzitation, wenn die Insekten vorbeschichteten Gefäßen mit 1 mg einer 60% Lösung von 3B ausgesetzt wurden. Diese Daten legen nahe, daß die Zugangsart ein bestimmender Faktor bei der Wirkungsweise dieser aromatischen Öle ist. Diese Beobachtungen stützen die Idee, daß 3B kein Gifttyp ist, der den Na+-Kanal als Hauptziel attackiert. Die Tatsache, daß der Kdrresistente Stamm (mit einem mutierten Na+-Kanal, der ihn unempfindlich gegenüber DDT und Pyrethroiden macht) keine Kreuzresistenz gegenüber 3B zeigte, stützt diese Diagnose.

Unter den obigen Umständen, bei denen die bekannten Hauptwirkungsstellen für Insektizide sich mit Ausnahme der antagonistischen Wirkung auf den Octopamin-Rezeptor als unempfindlich gegenüber 3B erwiesen haben, wurde die Möglichkeit in Betracht gezogen, daß die Wirkungsweise dieser Gruppe von Chemikalien völlig neuartig ist.

Es wurde erwähnt, daß die Toxizität von 3B zumindest bei amerikanischen Schaben in Abhängigkeit vom Applikationsort variierte. Diese Beobachtung deutet darauf hin, daß 3B wahrscheinlich nicht so systemisch in der Wirkung ist, und daß, wenn eine Stelle eine hohe Toxizität hervorruft, dessen Ziel wahrscheinlich sehr nahe am Applikationsort liegt. Angesichts der Bewegungsschwierigkeiten, die bei am ventralen Sternum behandelten amerikanischen Schaben beobachtet wurden, wurde angenommen, daß das thorakale Ganglion betroffen sein könnte. wenn 3B (250 mg in 0,4 &mgr;l Aceton) in den Thorax von lebenden Schaben injiziert wurde und deren Hinterbeinkontraktionen durch einen externen elektrischen Stimulus auf der Außenseite des Körpers induziert wurden, verschwand die Fähigkeit der Beinmuskeln, auf Stimuli zu reagieren, innerhalb von einer Minute vollständig (2). Wenn 3-B isoliert an dem Bein durch direktes Verabreichen elektrischer Stimuli angewendet wurde, wurde keine Wirkung von 3B gefunden (3). Diese Daten deuten darauf hin, daß 3B auf das Nervensystem und nicht auf die Muskeln wirkt. Kontrolluntersuchungen unter Verwendung von Aceton (0,4 &mgr;l) ohne jedes 3-B zeigten keine Wirkung (4 und 5). Diese Möglichkeit wurde weiterhin getestet unter Verwendung des 6. Abdominalganglions und durch Untersuchen der Transmission von Signalen von den Mechanorezeptoren der Cerci, die durch Luftstöße hervorrufen wurden. Zu diesem Zwecke wurde die Bauchhöhle geöffnet und der gesamte abdominale Nervenstrang exponiert. Eine Suspensionslösung von 3B in 200 &mgr;l Insektensalzlösung wurde direkt auf den gesamten abdominalen Nervenstrang angewendet. Die Ergebnisse waren drastisch, mit einer kompletten Blockade der Transmission bei 250–500 PPM innerhalb von 5 Minuten vom Zeitpunkt der Anwendung (6). Selbst bei 10 PPM war die blockierende Wirkung von 3B erkennbar und rief sichtbare Wirkungen innerhalb von 15 Minuten hervor. Diese Ergebnisse zeigen eindeutig, daß 3B ein nicht-systemischer Nervenblocker ist.

Trockenpulverformulierungen wurden unter Verwendung der Chemikalien gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt. Die unten aufgeführten Beispiele sind für die vorher beschriebene 3B-Mischung (Zimtalkohol, Eugenol und Alpha-Terpineol).

Die Vorgehensweise bestand darin, die Pulverbestandteile in eine 500-ml-Schale zu plazieren und die Chemikalie (üblicherweise eine Flüssigkeit) auf das Pulver aufzubringen. Die in dem Behälter gefertigte Mischung aus Pulver und Chemikalie wurde für ungefähr 30 Minuten zum Trocknen auf einen elektrischen Tumbler gegeben. Ungefähr 1 mg des erhaltenen trocknen Pulvers wurde auf ein Whatman-Nr.-1-Filterpapier in einer 9-cm-Petrischale gegeben. Der Staub wurde gleichmäßig mit einer Kamelhaarbürste verteilt. Es wurde eine Kontrolle verwendet, die nur aus den Pulverbestandteilen ohne die Chemikalie gemäß der vorliegenden Erfindung bestand.

Die folgenden Zusammensetzungen wurden hergestellt: (Tabellen 12a–12c)

Tabelle 12a Der wirksame Bestandteil war eine Mischung aus den Chemikalien gemäß der vorliegenden Erfindung.
Tabelle 12b Der wirksame Bestandteil war eine Mischung aus den Chemikalien gemäß der vorliegenden Erfindung.
Tabelle 12c Der wirksame Bestandteil war eine Mischung aus den Chemikalien gemäß der vorliegenden Erfindung.

Die Mischung wurde getestet, indem zehn (10) gewöhnliche Feuerameisen in entsprechende Petrischalen gegeben wurden, die dann abgedeckt wurden. Die Zeit (KT), die bis zum irreversiblen Zusammenbruch ("Knockdown", KD) verging, wurde aus unregelmäßigen periodischen Beobachtungen ermittelt. Die Insekten wurden als KD angesehen, wenn sie auf ihrem Rücken lagen oder auf ihren Rücken gedreht werden konnten und sich innerhalb von mindestens zwei (2) Minuten nicht wieder umdrehen konnten. KT-50 und KT-90 (Zeiten für 50% bzw. 90% KD) wurden durch Interpolieren von KD zwischen den Zeiten, wenn die Daten gesammelt wurden, ermittelt. Die 10%-Mischung (Tabelle 12a) wies eine KT-50% von 5 Min. 50 Sek. und eine KT-90% von 6 Min. 40 Sek. auf. Für die 7-%-Mischung (Tabelle 12b) betrug die KT-50% 3 Min. 40 Sek. und die KT-90% betrug 4 Min. 40 Sek. Die 5-%-Mischung (Tabelle 12c) wies eine KT-50% von 2 Min. 33 Sek. und KT-90% von 3 Min. 45 Sek. auf.

Die obigen Daten sind Beispiele, die eindeutig die Wirksamkeit der Mischung von Chemikalien über Konzentrationen im Bereich von 5 Gewichts-% bis 10 Gewichts-% der wirksamen Bestandteile zeigen. Dies sind typische Beispiele, jedoch nicht beschränkend. Konzentrationen von nur 1 Gewichts-% haben sich für einige bestimmte Chemikalien und für verschiedene Mischungen von Chemikalien ebenfalls als wirksam erwiesen.

Als ein Beispiel für eine hohe Konzentration wies ein emulgierbares Konzentrat die folgende Formulierung auf:

Ein anderes emulgierbares Konzentrat ist:

Das Konzentrat wird mit bis zu 50 bis 70 Teilen Wasser zu einem Teil Konzentrat verdünnt, um ein wirksames wäßriges Medium bereitzustellen.

Die emulgierbare konzentrierte 3B-Mischung wurde in Leitungswasser verdünnt und auf Kohl- und Bohnenpflanzen aufgesprüht, um die Wirksamkeit gegen asiatische Eulenfalterlarven ("armyworms") bzw. gemeine Spinnmilben (Tetranychus urticae) zu untersuchen. Alle Werte basieren auf mindestens vier Dosen mit fünf Parallelansätzen und 10 Eulenfalterlarven oder dreißig erwachsenen und/oder Deutonymph-Milben pro Parallele. Die angegebenen Werte repräsentieren die Verhältnisse von Wasser zu Formulierung (d. h. die Verdünnungsrate) (z. B. LD50 von 46,8 bedeutet ein Verhältnis von Wasser zu emulgierbarem Konzentrat von 46,8 : 1). Die Mortalität wurde nach 24 Stunden ermittelt (Tabelle 13).

Tabelle 13: Mortalität einer emulgierbaren Mischung einer 3B-Mischung

Die verdünnte emulgierbare 3B-Konzentrat-Formulierung zeigte eine gute Wirksamkeit gegen beide Alter von Eulenfalterlarven und sogar eine noch bessere Wirksamkeit gegenüber Spinnmilben. Fünf Tage alte "Armyworms" sind ungefähr genauso groß wie ausgewachsene (letztes Erscheinungsbild) Kohlmottenlarven, eine mögliche Zielspezies. von Bedeutung ist auch die Beobachtung, daß subletale Konzentrationen das Fressen und somit Pflanzenschäden eindeutig verhindern. Bei einer Verdünnung von 50.1, 60 : 1 und 70 : 1 betrug die Larvensterblichkeit lediglich 64%, 42% bzw. 12%. Es trat jedoch nur geringer Freßschaden durch die überlebenden Larven auf. Wie in 7 dargestellt, weisen Scheiben von Kohlpflanzenblättern mit emulgierbarem 3-B-Konzentrat, 50 : 1, 60 : 1 und 70 : 1 verdünnt, nach 24 Stunden verzehrte Flächen (ac) von weniger als 5%–30% im Vergleich zu einer Kontrolle (ohne 3-B) mit mehr als 80% verzehrter Fläche auf. Ein anderes Beispiel für eine hohe Konzentration ist das benetzbare Pulver mit der folgenden Formulierung:

Ein Teil dieses Pulvers wird mit bis zu 30–50 Teilen Wasser gemischt, um ein wirksames Pestizid zu erhalten. Dieses Beispiel ist für die 38-Mischung, ist aber nicht eingeschränkt, und kann mit jeder der einzelnen Chemikalien gemäß der vorliegenden Erfindung oder einer Kombination von Mischungen aus den einzelnen Chemikalien hergestellt werden.

Ein wasserdichter Staub kann unter Verwendung jeder der einzelnen Chemikalien oder einer Mischung von jeder der Chemikalien gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden. Die folgende Formulierung ist repräsentativ, wobei die Mischung 3C aus gleichen Gewichtsteilen Benzylalkohol, Phenylethylalkohol und Terpineol besteht:

Die folgenden Formulierungen repräsentieren zwei gebrauchsfertige Sprays, die für die Mischungen 3B und 3C repräsentativ sind, jedoch auch für andere Mischungen und für einzelne Chemikalien der vorliegenden Erfindung verwendet werden können:

Ein schädlingsbekämpfendes Shampoo weist die folgende Zusammensetzung auf, wobei der wirksame Bestandteil eine einzelne Chemikalie gemäß der vorliegenden Erfindung oder eine Mischung von Chemikalien ist: Bestandteil Gewichts-% Wirksamer Bestandteil 0,5–10,0 Komplexbilder für hartes Wasser 0,5–3,0 Emulgator (en) 1,0–5,0 Verdickungsmittel 0,5–5,0 Schaumstabilisator 0,5–2,0 Detergenz 5,0–20,0 Puffer 0,1–2,0 (auf dem und erforderlichen pH) Farbstoff/Färbemittel 0,01 Konservierungsstoff 0,01–1,0 Entionisiertes Wasser zu 100%

Gel-Formulierungen sind wie folgt hergestellt worden: Blaue Farbe 3,00% Wirksamer Bestandteil 15,00% Ethanol 0,42% Carbopol 934 0,42%–10% Natriumhydroxid in Wasser 81,16% Wasser
Gelbe Farbe 3,00% Wirksamer Bestandteil 30,00% Ethanol 0,42% Carbopol 934 0,42%–10% Natriumhydroxid in Wasser 66,16% Wasser

Der wirksame Bestandteil ist eine Mischung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Eine Trockenpulverformulierung besteht aus einer Mischung von einem Erdalkalimetallkarbonat, wie beispielsweise Kalzium-karbonat, einem Alkalimetallbikarbonat, wie beispielsweise Natrium-Bikarbonat, dem wirksamen Bestandteil, einem absorbierenden Material, wie beispielsweise Diatomeenerde und einem Füllmittel wie beispielsweise HiSil 233.

Die relativen Konzentrationen der Mischung sind bevorzugt etwa 20%–30% Erdalkalimetallkarbonat, 15%–25% Alkalimetallbikarbonat, 0,1%–5% wirksamer Bestandteil, 30%–50% absorbierenden Material und 5%–15% Füllmittel (jeweils Gewichtsprozent). Die Pulver-Granula werden vorzugsweise zu einer Größe unter 100 Mikrometer gemahlen.

Die wirksamen Bestandteile können einzelne erfindungsgemäße Chemikalien oder Mischungen davon sein.

In allen oben zitierten Beispiel kann es wünschenswert sein, eine Spur (weniger als 2%) eines Materials zuzufügen, um einen angenehmen Duft zu erhalten, nicht nur aus ästhetischen Gründen, sondern auch, um die behandelten Flächen eines Gebäudes zu identifizieren. Der angenehme Duft kann Vanille, Zimt, Blume oder ein anderer Duft sein, der für den Konsumenten annehmbar ist. Die angenehmen Düfte sind nicht auf die hier aufgeführten Beispiele beschränkt.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Vernichtung und/oder Kontrolle von Insekten, Spinnentieren und/oder deren Larven, umfassend das Zubereiten einer Mischung, die aus einem Träger und einem Affektor besteht, welcher ein Gemisch ist, ausgewählt aus der aus Zimtalkohol, Eugenol und alpha-Terpineol bestehenden Gruppe, und das Anwenden der Mischung auf die Insekten, Spinnentiere, deren Larven und/oder deren Habitat.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend das Zubereiten eines Gemischs aus Zimtalkohol, Eugenol und alpha-Terpineol, und das Vermischen des Gemischs mit einem Träger, um eine im Wesentlichen homogene Mischung zu erhalten.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Zusammensetzung des Gemischs 20% bis 35% Zimtalkohol, 10% bis 50% Eugenol und 10% bis 50% alpha-Terpineol in Gewichtsprozent aufweist.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Gemisch die Bestandteile zu gleichen Gewichtsanteilen enthält.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiterhin umfassend das Hinzufügen eines Materials mit einem angenehmen Duft zu der Mischung.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Träger Wasser ist, das mindestens einen Emulgator enthält.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Träger ein benetzbares Pulver ist.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Träger ein wasserfester Staub ist.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Träger ein Aerosol ist.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Träger ein trockenes Pulver ist.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Mischung in Form einer Emulsion vorliegt.
Es folgen 5 Blatt Zeichnungen






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