香烟头提取物作为埃及伊蚊（Aedes aegypti）产卵驱避剂和幼虫杀虫剂的化学表征与生物活性研究：从废弃物到可持续病媒防控

为应对登革热等蚊媒疾病传播危机及传统杀虫剂的抗药性（如拟除虫菊酯类）与环境风险，巴基斯坦农业大学的团队创新性利用全球年废弃量达4.5万亿的香烟头（CB）提取物，验证其对埃及伊蚊（A. aegypti）的防控潜力。研究发现：高浓度提取物（3 CB）可显著驱避雌蚊产卵，并导致低龄幼虫（L1/L2）24小时内100%死亡，高龄幼虫（L3/L4）48小时内完全致死。GC-MS分析鉴定出尼古丁（Nicotine）、邻苯二甲酸（Phthalic acid）等活性成分，为整合废弃物资源化与病媒防控提供了可持续解决方案。

　　

论文解读

背景：病媒防控的困境与废弃物治理挑战
埃及伊蚊（Aedes aegypti）作为登革热、寨卡病毒和黄热病的主要传播媒介，其全球威胁持续加剧。自2000年以来，登革热发病率激增15倍，波及129个国家，2024年全球病例已超500万。传统防控依赖广谱杀虫剂（如拟除虫菊酯），但长期滥用导致抗药性广泛出现——四类主要杀虫剂（有机氯、有机磷、氨基甲酸酯、拟除虫菊酯）效力均显著下降。与此同时，全球香烟废弃物以每年4.5万亿个的速度累积，预计2025年达9万亿，其滤嘴含难降解的醋酸纤维素及尼古丁、邻苯二甲酸酯等有毒化合物，对水生生态系统构成严重威胁。如何将环境污染物转化为病媒防控资源，成为突破抗药性困局的新思路。

研究设计与方法
巴基斯坦穆罕默德·纳瓦兹·谢里夫农业大学（MNSUAM）的Rana Zain Khizar团队通过两类实验验证烟头提取物的潜力：

1. 行为学实验：采用四组微宇宙（1 CB、2 CB、3 CB提取物及空白对照），观察雌蚊产卵偏好（n=200，10次重复）。
2. 毒理学实验：测试不同浓度提取物对四个幼虫龄期（L₁–L₄）的致死效应（每浓度10幼虫×10重复），记录24/48小时死亡率。
3. 化学分析：利用GC-MS（气相色谱-质谱联用）鉴定丙酮/甲醇提取物中的活性成分（非极性柱DB-5MS，NIST数据库比对）。

核心结果与发现

1. 产卵驱避效应显著
   

   
   
   雌蚊在含CB提取物的水体中产卵量锐减：对照组平均产卵649.2±148.28枚，而1 CB、2 CB、3 CB组分别降至142.8±23.19、85.8±39.08和49.8±18.05枚（P<0.05）。即使低浓度（1 CB）已具显著驱避效果（F₍₃₎=8.48，P=0.0013）。

2. 幼虫死亡率呈浓度与龄期依赖性

   • 低龄幼虫高敏感性：L₁/L₂在3 CB处理24小时内死亡率达100%（F₍₃₎=9506，P=0.0000）。
   • 高龄幼虫延迟死亡：L₃/L₄在3 CB处理48小时完全死亡（F₍₃₎=80.2，P=0.0000），而2 CB处理死亡率约80–90%。
   • 新/旧烟头效果差异：新鲜烟头提取物对L₃/L₄的致死率略高于废弃烟头（图4 vs 图3），可能与化学物质降解相关。

3. 关键活性成分鉴定
   GC-MS分析揭示两类溶剂提取物成分差异：

   • 甲醇提取物：检出尼古丁（Nicotine）、邻苯二甲酸（Phthalic acid）、己二酸（Adipic acid）等9种化合物。
   • 丙酮提取物：含尼古丁、邻苯二甲酸、维生素E（Vitamin E）等14种成分（表1–2）。
     尼古丁（神经毒性）与邻苯二甲酸酯（抑制乙酰胆碱酯酶）被确定为潜在作用靶点，与幼虫神经损伤和氧化应激相关。

结论与意义
本研究首次系统证实香烟头提取物兼具驱避埃及伊蚊产卵和高效杀灭幼虫的双重功效，为全球病媒防控与废弃物治理提供了交叉创新方案：

1. 实用价值：利用烟头废弃物开发低成本、易获取的防控工具，尤其适用于资源匮乏地区。
2. 机制创新：锁定尼古丁、邻苯二甲酸等化合物，为新型生物杀虫剂设计提供分子模板。
3. 生态效益：变“污染源”为“防控资源”，契合循环经济理念。

论文发表于《Parasitology Research》，为整合病媒管理（IVM）策略注入新思路。未来需进一步验证活性成分的协同效应及田间适用性，推动从实验室到社区的转化应用。

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图示说明

注：其他相关图表（图3–6及表1–2）因内容聚焦未嵌入，详见原文补充材料。