Кіріспе

Пайперонил бутоксид (PBO) – пестицидтік препараттардың құрамында синергия үшін қолданылатын ашық сарыдан ашық қоңыр түсті сұйық органикалық қосылыс. Яғни, өзінің пестицидтік әсері болмаса да, карбаматтар, пиретриндер, пиретроидтар және ротенон сияқты белгілі бір пестицидтердің тиімділігін арттырады. Ол сафролдың жартылай синтетикалық туындысы болып табылады және 2 (2-бутоксиэтокси) этанолдың натрий тұзы мен сутегіленген сафролдың хлорметил туындысын (дигидросафрол) конденсациялау арқылы өндіріледі. Бірақ, синтездің осы жолы соңғы кезде көп сынға ұшырады. Синтездің жаңа жолы 1,2 метилендиоксибензол арқылы жүзеге асырылады, бұл жол The Anthea Group компаниясымен әзірленді және 2019 жылы патенттелді.

Тарих

PBO 1930 жылдардың соңы мен 1940 жылдардың басында табиғи пиретрум инсектицидінің тиімділігін арттыру мақсатымен әзірленді. Пиретрум – масалар және басқа да ауру тасымалдаушыларды өлтіретін, соның арқасында халық денсаулығына пайда келтіретін, мысалы, құртаудың алдын алатын күшті инсектицидтің бір түрі. PBO өзінің инсектицидтік қасиеттерімен көзге түспесе де, пиретриндердің тиімділігін күшейтеді, сондықтан оны синергист деп атайды. PBO-ны алғаш рет 1947 жылы АҚШ-та Герман Вакс патенттеген. Әлемде PBO-ны өндіретін үш белгілі компания бар: Endura, Tagros және Catasynth (Anthea), олар PBO-ны MDB әдісімен шығарады.

Қолданылуы

PBO алғаш рет 1950 жылдары АҚШ-та тіркелді. PBO негізінен инсектицидтермен, мысалы, табиғи пиретриндермен немесе синтетикалық пиретроидтармен бірге қолданылады, арақатынасы (PBO: пиретриндер) 3:1-ден 20:1-ге дейін ауыспайды. АҚШ EPA-да тіркелген 1500-ден астам өнімде кездесетін PBO, құрамында бар формулалардың саны бойынша ең көп тіркелген синергисттердің бірі болып табылады. Ол дәнді дақылдар, жеміс-жидектер және көкөністерді қоса алғанда, алуан түрлі дақылдар мен өнімдерге егін жинау алдында және одан кейін қолдануға рұқсат етілген. Қолдану мөлшері төмен; ең жоғары мөлшері 0,5 фунт PBO/акр құрайды. Ол үйдегі және оның айналасындағы жәндік зиянкестерін, сондай-ақ тамақ өнімдерін өңдейтін мекемелерде (мысалы, мейрамханаларда) және эктопаразиттерге (бас құрттары, құйрықтар, блохалар) қарсы адамдар мен ветеринариялық мақсаттарда инсектицидтермен бірге кеңінен қолданылады. Тұтынушыларға үйде қолдануға арналған және сатылатын су негізіндегі PBO құрамындағы жарықтар мен тік жарықтарға арналған спрейлер, толық босатылатын тұман спрейлері және ұшатын жәндіктерге қарсы спрейлердің көптеген түрлері өндіріледі. PBO пиретриндер мен пиретроидтардың құрамында қолданылатын, масаларды жоюға арналған (мысалы, кеңістіктегі, беттік және төсекке арналған спрейлер) синергист ретінде халық денсаулығы үшін маңызды рөл атқарады. PBO-ның инсектицидтік қасиеттері шектеулі болғандықтан, ол ешқашан жеке қолданылмайды.

Әрекет ету механизмі

PBO жәндіктерге қарсы әрекетті күшейтетін зат ретінде жәндіктің табиғи қорғаныс механизмдерін тежейді, оның ең маңыздысы – аралас функциялы оксидаза жүйесі (MFO), сондай-ақ цитохром P 450 жүйесі деп те аталады. MFO жүйесі жәндіктердегі уытты зарарсыздандырудың негізгі жолы болып табылады және пиретриндер мен синтетикалық пиретроидтар сияқты жәндіктерге қарсы препараттардың тотығу арқылы ыдырауына себеп болады. Сондықтан, PBO қосылғанда, жәндікте олардың өлімге әкелетін әсерін тигізу үшін жәндіктерге қарсы препараттардың жоғары концентрациясы сақталады. Бұл қасиеттің маңызды салдары – белгілі бір жәндіктерге қарсы препараттың тиімділігін арттыру арқылы бірдей нәтижеге қол жеткізу үшін оны аз мөлшерде пайдалануға болады. PBO G белоктарымен байланысқан CB1 рецепторларының тиімді, төмен қуатты, бейтарап антагонисті екені анықталды. Пиретроидты жәндіктерге қарсы препараттарды күшейтетін басқа заттарға Сезамэкс және "Сулфоксид" (функционалдық топпен шатастырмау керек) жатады. Пестицидтерді тіркеу – АҚШ Қоршаған ортаны қорғау агенттігінің (EPA) пестицидтің құрамындағы ингредиенттерді, пестицидтің қайда және қалай қолданылатынын (мысалы, бүкіл бөлмеге шашылатын дезинфекциялық зат, жарықтар мен саңылауларға қолдану және т.б.), сондай-ақ қолдану схемасын (қолдану мөлшері мен жиілігі) тексеру процесі. АҚШ Қоршаған ортаны қорғау агенттігі (EPA) пестицидтің адамдарға, қоршаған ортаға және зиянды емес түрлерге зиян келтірмейтініне көз жеткізу үшін оны бағалайды. АҚШ-та пестицидтерді сату немесе тарату алдында АҚШ Қоршаған ортаны қорғау агенттігінде (EPA) тіркеуден өтуі міндетті. Пестицидтің өзі және оны қамтитын барлық өнімдер тіркелуі керек. Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымы (ДДҰ) PBO-ның дельтаметрин немесе перметрин синтетикалық пиретроидтарымен бірге қолданылғанда, маса торларында қоғамдық денсаулыққа қызмет ететінін мойындайды.

Қауіптілікті бағалау

Соңғы 40 жыл ішінде ПБО-ның барлық мүмкін токсикалық әсерлерін зерттей отырып, көптеген токсикологиялық зерттеулер жүргізілді. Бұл зерттеулер АҚШ ЭҚА немесе басқа халықаралық ұйымдар белгілеген нормативтік талаптарға сәйкес жүргізілді. Олардың көптеген бөлігі АҚШ ЭҚА-ның Жақсы зертханалық тәжірибесі (GLP) талаптарына сәйкес жүргізілді, бұл пестицидтерді тіркеуді қолдау мақсатында жүргізілген зертханалық зерттеулердің дәйектілігін, сапасын, тұтастығын және қайталанатындығын қамтамасыз ететін процестер мен бақылаулар жүйесі болып табылады. PBO тіркеуін қолдау үшін келесі зерттеу түрлері жүргізілді:

Тері арқылы сіңіру

Қолда бар мәліметтер 8 сағат ішінде теріге (алқаныңа) сіңген соманың 3% - дан кем екенін көрсетеді. Басқа зерттеулерде педикулицидтік құралымды қолданғанда, шамамен 2% тері арқылы, ал 8% бас терісі арқылы өтеді.

Эндокриндік жүйедегі бұзылулар

1996 жылғы Тамақ өнімдерінің сапасын қорғау туралы заң (FQPA) АҚШ Экологиялық қорғау агенттігінен (ЭҚА) эндокриндік жүйе бұзылу мәселесін қарауды талап етті. FQPA қабылданғаннан бері АҚШ ЭҚА адамдар мен жануарлардың организміндегі эстрогендік, андрогендік және қалқанша безі гормондары жүйесіне (EAT) заттардың тигізетін әсерін зерттеуге арналған екі деңгейлі эндокриндік бұзушыларды анықтау бағдарламасын (EDSP) әзірледі. Бірінші деңгей 11 сынақтан тұрады және заттың EAT гормондары жүйесімен өзара әрекеттесуге қабілеттілігін анықтауға бағытталған. Егер нәтижелер байланыс көрсетсе, химиялық зат екінші деңгейге жіберіледі. Екінші деңгейдің мақсаты – EAT гормондары жүйесімен өзара әрекеттесетін заттың адамдар мен жануарларға зиянды әсер ететінін анықтау және оның дозалық байланысын зерттеу, бұл деректерді әсер ету деңгейімен байланыстырып, тәуекелді бағалау үшін пайдалануға болады. PBO – ЭҚА-ның EDSP аясындағы бастапқы жұмыстарға қатысу үшін таңдаған химиялық заттардың бірі. ЭҚА 2009 жылы EDSP тестілеуі үшін химиялық заттардың алғашқы тізімін жариялады, онда 60-тан астам пестицидтік химиялық заттар, соның ішінде инсектицидтік күшейткіш PBO кірді. EDSP скринингі үшін химиялық заттардың алғашқы тізімі эндокриндік белсенділік немесе зиянды әсерлерге ұшырау мүмкіндігіне негізделмеген. Керісінше, тізім ЭҚА-ның қауіптілік деңгейіне қарай басымдықтарды белгілеуіне негізделген. PBO кең қолданылуының (АҚШ ЭҚА-да тіркелген 1500 өнім) себебінен осы тізімге қосылды, сондай-ақ адамдар тамақ арқылы, үйлеріндегі өңделген беттерден (мысалы, кілем) және белгілі бір кәсіптерде (мысалы, зиянкестерді жою операторлары) PBO-ның төмен деңгейіне ұшырауы мүмкін. PBO эндокриндік жүйенің қалыпты жұмысын бұзады деген дәлел жоқ. Бұл PBO-ның эндокриндік жүйемен өзара әрекеттесу мүмкіндігін бағау үшін жақында алынған деректерді де қамтиды. Piperonyl Butoxide Топ II, PBO-ны қамтитын өнімдерді өндіретін немесе сататын компаниялар тобы, барлық 11 EDSP бірінші деңгейлі тексерулерді жүргізіп, қажетті құжаттама мен зерттеу есептерін ұсынды. АҚШ ЭҚА EDSP бірінші деңгейінің нәтижелерін бағалау үшін дәлелдердің жиынтығын (WoE) пайдалануды жоспарлап отыр. Агенттік WoE нұсқауларын шығарғанмен, WoE бағалаулары әлі жүргізілмеген және тіркеушілерге жіберілмеген. PBTFII ЭҚА нұсқауларына сәйкес PBO үшін WoE талдауын жүргізді. PBO үшін WoE талдауы PBO үшін жүргізілген әрбір EDSP бірінші деңгейлі сынақты қарастырады. Онда сынақтың мақсаты талқыланады, зерттеудің дизайны мен нәтижелері қорытындыланады және әрбір сынақ бойынша жалпы қорытынды беріледі. Барлық 11 жеке сынақтар бірінші деңгейлі батареяның нәтижесі бойынша жалпы қорытындыға келу үшін бірге қарастырылады. Кейбір сынақтар үшін бағалаудың бір бөлігі ретінде басқа да ғылыми маңызы бар ақпарат та қарастырылады. WoE талдауының мақсаты – EDSP бірінші деңгейлі сынақтары, бірінші деңгейлі батарея және OSRI анықтағандай, PBO-ның эндокриндік жүйемен өзара әрекеттесу мүмкіндігі бар-жоғын анықтау. Химиялық заттың эндокриндік жүйемен өзара әрекеттесуге қабілетті екендігі анықталса, EDSP екінші деңгейлі тестілеу қажет болады. ЭҚА 2014 жылдың соңында немесе 2015 жылдың басында WoE бағалауын жариялауды жоспарлап отыр.

Дамудағы уыттылық зерттеулері

PBO барлық омыртқалы жануарларда ми мен бет дамуының маңызды реттегіші – Hedgehog сигналдық жолын Smoothened (SMO) ақуызына қарсы әрекет ету арқылы тежейтіні анықталды. PBO ерте даму кезеңінде миға әсер еткенде егеуқырлардың дозаға тәуелді ми және бет ақауларын, соның ішінде сирек кездесетін адам тумысындағы ақау – голопрозенцефалияны тудыруға қабілетті екені анықталды. Тіпті, голопрозенцефалиямен байланысты бет аномалияларын тудырмаған PBO дозалары да көзге көрінбейтін невроанатомиялық ақауларды тудырады, олардың когнитивтік немесе мінез-құлықтық салдары әлі белгісіз. Эпидемиологиялық зерттеу 3 жастағы балаларда PBO-ға ұшыраудың дозаға тәуелді нейрокогнитивтік дамудың төмендеуімен байланысты екенін көрсетті.

Жануарлардың әсері

PBO су блохалары мен креветкалар сияқты су омыртқасыз жануарларына орташадан жоғары уытты. Ұзақ мерзімді, төмен дозаларда су блохаларының көбеюіне әсер етеді. PBO амфибиялардың деріқанатты кезеңінде өте уытты.

Экспозицияны бағалау

PBO-ның тамақтан тыс кеңінен қолданылуын ескере отырып, PBO өндірушілері және PBO құрамындағы өнімдерді сатушылар 1996 жылы Тамақтан тыс әсер ету жөніндегі жұмыс тобын (NDETF) құрды. Олардың мақсаты – үйде қолданылатын инсектицидтерге адамның қалай әсер еткенін толыққанды түсіну үшін ұзақ мерзімді зерттеу бағдарламасын жасау болды. Көптеген зерттеулер пиретриндер/PBO және синтетикалық пиретроидтар/PBO қоспаларымен жүргізілді және тұмандылатқыштар мен аэрозольдік өнімдерді үй ішінде қолдануға бағытталды. Кілем мен винил едендері әртүрлі физикалық және химиялық қасиеттеріне және Солтүстік Америкадағы үйлерде қолданылатын еден жамылғыларының үлкен үлесін құрауына байланысты таңдалды. NDETF жұмысының негізгі назарында толық көлемді тұмандылатқыштар болғанымен, қолмен ұсталатын аэрозольдік баллонды қолдану нәтижесінде пайда болған пиретриндер/PBO-ның таралуын (ауадағы деңгейі) және шөгінуін (еденге түсуін) анықтау үшін қосымша зерттеу жүргізілді. Сонымен қатар, пайдаланушының тікелей әсеріне ұшырау деңгейі өлшенді. Инсектицидті қолданушының тыныс алатын аймағынан ауа сынамалары алынып, мақта қолғаптардағы қалдықтар талданды. Осы деректер АҚШ Қоршаған ортаны қорғау агенттігіне (EPA) ұсынылып, агенттіктің PBO-ға қатысты тәуекелді бағалауының маңызды бөлігі болды.

Тәуекелдерді бағалау

АҚШ Қоршаған ортаны қорғау агенттігі (EPA) қайта тіркеуге қабілеттілігі туралы шешімінде, үй шаруалары PBO-ны қамтитын өнімдерді араластыру, тиеу, қолдану немесе тасымалдау кезінде қандай да бір алаңдатарлық тәуекелдер жоқ екенін анықтады.