Sistemi di permeazione imitare gli odori controllati per l'allenamento olfattivo e il test sul campo

L’olfatto è un meccanismo di rilevamento cruciale, ma spesso trascurato, utilizzato dalla maggior parte degli animali. Per molti è il meccanismo principale per localizzare il cibo, trovare un compagno o percepire il pericolo¹. Inoltre, le capacità olfattive di alcuni animali, in particolare i canini, sono regolarmente sfruttate dall’uomo per l’individuazione di contrabbando (ad esempio narcotici o esplosivi) o altri oggetti di interesse, come persone scomparse, specie invasive o malattie^2,3. Per la ricerca sull’individuazione canina o altri argomenti di ricerca sull’olfatto, gli investigatori spesso studiano il processo di olfatto e i punti di forza e i limiti del sistema olfattivo. Come tale, è generalmente auspicabile controllare il rilascio di un vapore odorante nell’ambiente per fornire in modo riproducibile quantità note di odorante durante il test. La mancata considerazione delle variazioni nella disponibilità di odori dovute a fattori quali la pressione del vapore o gli effetti ambientali spesso complica l’interpretazione e l’applicabilità dei^{dati 4}. Allo stesso modo è auspicabile fornire una quantità stabilita di odore durante gli scenari di allenamento per i canini di rilevamento. Ad esempio, studi di Hallowell et^al.

In ambienti di laboratorio, l’uso di apparecchiature analitiche come tubi di permeazione con forni controllabili, generatori di vapore o olfactometri può essere utilizzato per controllare l’erogazione degli odori. Tuttavia, questo tipo di apparecchiature non è pratico per l’uso durante gli scenari di test sul campo e di allenamento⁴. Il Controlled Odor Mimic Permeation System (COMPS) è stato sviluppato come metodo semplice, a basso costo e usa e getta per l’erogazione controllata degli odori che non richiede energia esterna. Pertanto, possono essere facilmente incorporati in una varietà di diversi scenari di test e formazione⁷. Le unità COMPS sono semplicemente composte da un odorante di interesse su un materiale assorbente sigillato all’interno di un sacchetto polimerico permeabile, conservato in un sistema di contenimento secondario. L’utilizzo di COMPS riduce la variabilità tra i test e migliora la coerenza durante gli esercizi di^{allenamento 8}.

La consegna degli odori o la disponibilità da COMPS è misurata in termini di tasso di permeazione, come determinato dall’analisi gravimetrica in termini di massa di vapore rilasciata nel tempo. I tassi di permeazione possono essere controllati da una serie di fattori, tra cui lo spessore del sacchetto polimerico, la sua superficie disponibile, il tipo di materiale assorbente (substrato) utilizzato e la quantità di odorante. Il tasso di permeazione è costante per un determinato periodo di tempo (ore o giorni) a seconda dell’odore utilizzato. Ciò consente una variabilità minima nella consegna degli odori durante i test o l’allenamento. Durante lo stoccaggio, COMPS raggiunge l’equilibrio all’interno del contenitore esterno impermeabile, risultando in una fonte istantanea di vapore odorante ad un tasso di permeazione noto.

I COMPS sono stati inizialmente progettati per contenere odori associati a materiali esplosivi e per essere utilizzati come imitazioni degli odori⁷. Come definito da Macias et al., un odore imita un materiale di interesse, come un esplosivo, fornendo i composti volatili dominanti, o odoranti, trovati nello spazio della testa di quel materiale senza la presenza del materiale madre^{stesso 8}. Per creare un odore imitare, è necessario determinare gli odori attivi del materiale genitore. Un odorante attivo, in questo scenario, è descritto come un composto volatile che un canino addestrato per il rilevamento di esplosivi rileva, credendo che ci sia un vero materiale esplosivo presente. Dopo aver identificato composti volatili dominanti nello spazio della testa di diversi materiali esplosivi, comps era pronto a rilasciare questi singoli odori ad un ritmo controllato per la durata delle prove sul campo di rivelazione olfattiva canina e a determinare l’odore attivo associato a diversi materiali esplosivi. Comps sono stati utilizzati con successo per questo scopo^{7,9 e da allora} sono stati utilizzati come imitazioni degli odori per ulteriori allenamenti di rilevamento di esplosivi.

macias et al. I ricercatori hanno utilizzato spessori variabili e aree superficiali di sacchetti di polietilene a bassa densità per regolare il tasso di permeazione del vapore piperonale. Questa serie di COMPS è stata quindi utilizzata per stimare la soglia di rilevamento piperonale per i canini addestrati per il rilevamento di narcotici⁸. Al contrario, in uno studio separato, gli spessori dei sacchetti COMPS sono stati regolati per ridurre al minimo la deviazione dei tassi di permeazione tra ciascun composto in una serie omologa, sebbene possedesse pressioni di vapore drasticamente variabili. Se in questo studio fosse stato utilizzato un singolo spessore del sacchetto, quei composti con pressioni di vapore più elevate avrebbero prodotto tassi di permeazione molto più elevati. Aumentando lo spessore del sacchetto per i composti a maggiore volatilità, i tassi di permeazioni sono stati regolati in modo che fossero simili per tutti i^{composti 4}. Entrambi gli studi dimostrano l’utilità e l’adattabilità del COMPS per controllare il rilascio di vapore. Studi simili che ottimizzano lo spessore del sacchetto polimerico e il materiale assorbente sono stati effettuati nella creazione di imitazioni degli odori per catinoni sintetici (cioè sali da bagno)^10,altri narcotici (tra cui eroina e marijuana¹¹⁾e composti dell’odore umano^12,13. In un ultimo esempio, Simon et al. Interi pezzi di corteccia d’albero infetta, invece degli odori estratti, sono stati collocati direttamente nel sacchetto polimerico per controllare il rilascio durante il test di olfatto canino¹⁴. COMPS può essere utilizzato per una varietà di scenari e i protocolli qui discussi sono stati scelti per dimostrare la diversità di questo strumento.