蚊子和其他吸血节肢动物在全球范围内传播疾病，每年导致超过70万人死亡，仅伊蚊属物种每年就造成约30亿美元的损失。昆虫媒介疾病还对农业动物构成重大威胁。虽然衣物可以提供一种简单的解决途径来预防媒介传播疾病，但现代纺织品并不能有效阻挡不能阻止蚊子的喙。
雌性蚊子用刺吸式的喙进食（图1a）。喙有一个外鞘（Lab）。在进食时，外鞘收缩，暴露出由液体表面张力结合在一起的六片锯齿状刀片和微针组成的针簇（图1b）。唇（Lm）是一个斜面的针，用于刺穿并吸取血液。唇旁边是一对下颚（Md）和上颚（Mx）的刺针。上颚刺针以30赫兹的振动频率锯切皮肤，以减少刺穿所需的力。灵活的针簇可以弯曲至90度角，并由微妙的肌肉系统神经支配和控制。埃及伊蚊的喙长为2.32毫米，宽60微米。唇的直径为25微米。而现代服装是通过编织或针织制造而成。编织是将多个纬线和经线纤维交织在一起，而针织则是从单一纤维形成递归环，构成线圈（行）和纵行（列）。独特的针织图案可以通过符号图来描述，这些符号图传达了针织几何形状，称为针织图。书面的针织代码可以翻译成现代平面电脑数控（CNC）针织机可解释的机器人机器基元，这些机器可以通过简单的上下针移动针织复杂的结构（图1c）。几乎有无限的针织配置和纤维输入。因此，针织排列的可搜索空间是巨大的。![]()
近期，阿拉巴马州奥本大学Dave J. Adams团队利用计算机开发出了一种针织面料，能够保护穿着者免受蚊虫叮咬。作者通过将穿着长袖的人类手臂放入蚊笼中进行测试。通过显微镜拍摄面料图像并计数叮咬次数，他们发现当与更粗的线、更多的弹性纤维含量和更短的针脚长度结合使用时，某些针织图案增强了防护效果。将面料用热水洗涤/干燥过程进行处理也能减少叮咬。这些防叮咬材料与由弹性纤维/聚酯混合物制成的控制材料一样透气。该工作以题为“Computer numerical control knitting of high-resolution mosquito bite blocking textiles”的论文发表在Nature旗下期刊《Communications Engineering》上，并被《Nature》亮点报道。作者对常见服装进行了初步的防叮咬筛选。实验内容包括将穿着袖子的手臂放入含有20只雌性蚊子的笼中15分钟，量化受到叮咬的次数。测试的五种常见编织物均未能阻挡，但一种针织物做到了（图1d）。值得注意的是，包括Under Armour热装备、Nike袜子以及两种宣传具有防虫功能的衣物，包括Rynoskin和一种防护马网，均未能阻挡。显微镜下显示，这些纺织品充满了蚊子可以探入的空隙。Under Armour还减少了人们对蚊子着陆事件的感知（图1e）；因此，它比暴露的裸肤还要糟糕。蚊子可以轻易刺穿衣物，因此作者量化了衣物紧贴男性/女性最常见服装的皮肤部位（图1f中的红色部分）。值得注意的是，长袖提供的保护并不比短袖好多少，因为两者都在上背部和肩部的大面积区域紧贴皮肤，而这些区域是蚊子喜欢叮咬的地方（图1f中服装的红色区域和图4e中的红点）。衣物如何贴合个人身体也是影响蚊子叮咬的一个因素（图1f）。初步实验的结果表明，针织物具有不同程度的防蚊虫叮咬能力。作者需要确定哪些特征和参数产生了效果。为此，作者筛选了八种不同的针织几何形状（图2），还模拟了这些针织几何形状，以便于几何可视化和清晰度。实验观察到，在标准的洗涤-干燥周期中干燥产生的热量会使聚酯针织物收缩。在双面针织中，洗涤后的热处理通过缩小纵行和环之间的空间，将非阻挡针织物转变为阻挡针织物，导致表面积减少了约3.322平方厘米（16.5%）（图2i, j）。此后，测试的所有针织物都通过在327K的温度下进行洗涤/干燥热处理。在筛选的八种针织物中，只有一种是防蚊虫叮咬的，即双面针织。双面针织独特地将相互锁定的环放置在彼此的顶部（图2d）。作者发现了另外三个能够增强蚊子阻挡的参数。增加线粗度将单面平针织物转变为防叮咬针织物（图3a）。增加弹性纤维含量将跳针平针织物转变为防叮咬针织物（图3b）。最后，减小针脚长度增强了双面针织物的防叮咬效果（图3c）。作者对防叮咬针织物进行了针对埃及伊蚊和霍华德按蚊的测试（图3d, e）。霍华德按蚊是美国东南部的一种大型蚊子，其喙平均长度为8-10毫米，比埃及伊蚊大得多。测试的所有纺织品厚度都不超过测试蚊子喙的长度。实验结果表明，当蚊子落在防叮咬针织物上时，它们倾向于进行更多次探入尝试（图3d）。作者发现，通常需要独特的配方和优化来产生防叮咬效果。此外，由于压缩力改变了结构，编程的针织图在生产后往往在几何上有所不同。最后，作者测量了防叮咬纺织品的舒适度并进行了一定设计（图4）。作者通过一系列实验组合来测量舒适度，包括9个因素的舒适度评分，这些因素包括磨砂感、绒毛感、厚度、拉伸强度、手部摩擦、面料与面料之间的摩擦、压缩力、硬度和噪音强度。本项工作中的三种防叮咬纺织品，丙烯酸单面平针织物、紧身裤和双面针织物，在舒适度上有所差异（图4a–d）。作者发现，一些防叮咬材料的舒适度评分接近甚至优于Under Armour控制组。双面针织物的舒适度评分较低，因为其硬度、厚度和缺乏弹性（这使得它成为更好的防叮咬材料）。双面针织物的进一步迭代可以加入弹性纤维/弹性材料或替代纤维来增加舒适度。含有弹性纤维的跳针平针织物是最佳的防叮咬材料，由于其材料混合有弹性纤维、聚酯和棉，其舒适度与Under Armour非常接近。实际上，蚊子有进食/味觉偏好，它们更喜欢叮咬下半身和背部（图4e），因此可以将纺织品设计为在吸引蚊子的区域包含防叮咬针织物，而在不吸引蚊子的区域使用更宽松、更舒适的针织物。服装也可以设计成对蚊子吸引力较小的颜色，比如白色（图4f）。该项研究设计了三种微分辨率针织结构，具有五个可调节参数，能够阻挡蚊虫叮咬。这些设计显著减少了叮咬，并被整合到一个计算机数控针织机器人中，以最少的人力大规模生产防叮咬服装。作者量化了防叮咬服装的舒适性。这些针织品使个人能够在日常活动中保护自己免受昆虫叮咬，同时不对环境产生影响。--检测服务--
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https://www.nature.com/articles/s44172-024-00268-3声明：仅代表作者个人观点，作者水平有限，如有不科学之处，请在下方留言指正！
