Sistemas de permeação de odor controlados para treinamento olfativo e testes de campo

A olfação é um mecanismo crucial, mas muitas vezes negligenciado, de sensoriamento usado pela maioria dos animais. Para muitos é o principal mecanismo para localizar alimentos, encontrar um companheiro ou sentir perigo¹. Além disso, as capacidades olfativas de alguns animais, mais notadamente caninos, são regularmente explorados por humanos para a detecção de contrabando (por exemplo, narcóticos ou explosivos), ou outros objetos de interesse, como pessoas desaparecidas, espécies invasoras ou doenças^2,3. Para pesquisas de detecção canina ou outros tópicos de pesquisa de olfação, os pesquisadores frequentemente estudam o processo de olfação e os pontos fortes e limitações do sistema olfativo. Como tal, é geralmente desejável controlar a liberação de um vapor odorante no ambiente para entregar de forma reproduzivelmente quantidades conhecidas de odorno durante os testes. A não contabilização das variações na disponibilidade de odor devido a fatores como pressão de vapor ou efeitos ambientais muitas vezes complica a interpretação dos dados e a aplicabilidade⁴. É igualmente desejável fornecer uma quantidade estabelecida de odor durante cenários de treinamento para caninos de detecção. Por exemplo, estudos de Hallowell et al.⁵ e papet⁶ indicaram a importância da intensidade do odor na percepção do odor, e que alterar a intensidade de um odor pode afetar a forma como ele é percebido sozinho ou em uma mistura.

Em ambientes laboratoriais, o uso de equipamentos analíticos como tubos de permeação com fornos controláveis, geradores de vapor ou olfactômetros pode ser usado para controlar a entrega de odor. No entanto, este tipo de equipamento é impraticável para uso durante os cenários de teste e treinamento de campo⁴. O Sistema de Permeação De Odor Controlado (COMPS) foi desenvolvido como um método simples, de baixo custo e descartável para entrega de odor controlado que não requer energia externa. Portanto, eles podem ser facilmente incorporados em uma variedade de diferentes cenários de teste e treinamento⁷. As unidades COMPS são simplesmente compostas de um odor de interesse em um material absorvente selado dentro de um saco de polímero permeável, armazenado em um sistema de contenção secundário. A utilização do COMPS reduz a variabilidade entre os testes e melhora a consistência durante os exercícios de treinamento⁸.

A entrega ou disponibilidade de odor do COMPS é medida em termos de taxa de permeação, conforme determinado pela análise gravimétrica em termos de massa de vapor liberada ao longo do tempo. As taxas de permeação podem ser controladas por uma série de fatores, incluindo a espessura do saco de polímero, sua área de superfície disponível, o tipo de material absorvente (substrato) utilizado e a quantidade do odorante. A taxa de permeação é constante por um determinado período de tempo (horas ou dias) dependendo do odorante que está sendo utilizado. Isso permite uma variabilidade mínima na entrega de odor durante o teste ou treinamento. Durante o armazenamento, o COMPS chega ao equilíbrio dentro do recipiente externo impermeável, resultando em uma fonte instantânea de vapor odorante a uma taxa de permeação conhecida.

O COMPS foi inicialmente projetado para conter odores associados a materiais explosivos e para ser usado como odor imita⁷. Conforme definido por Macias et al., uma mímica de odor simula um material de interesse, como um explosivo, fornecendo os compostos voláteis dominantes, ou odores, encontrados no espaço da cabeça desse material sem a presença do próprio material pai⁸. Para criar uma imitação de odor, os odores ativos do material pai devem ser determinados. Um odor ativo, neste cenário, é descrito como um composto volátil que um canino treinado de detecção de explosivos detecta, acreditando que há um material explosivo real presente. Tendo identificado compostos voláteis dominantes no headspace de vários materiais explosivos, o COMPS foi preparado para liberar esses odores individuais a uma taxa controlada durante a duração dos ensaios de campo de detecção olfativo canino e determinar o odorante ativo associado a vários materiais explosivos. Os COMPS foram usados com sucesso para este fim^7,9 e desde então têm sido usados como odor imitadores para mais treinamento de detecção de explosivos.

Macias et al. utilizaram comps contendo piperonal, um sólido químico puro à temperatura ambiente que, na fase de vapor, tem se mostrado o odorante ativo para MDMA (3,4-metilenodioximetamfetamina), a droga psicoativa conhecida como ecstasy. Os pesquisadores usaram espessuras variadas e áreas superficiais de sacos de polietileno de baixa densidade para ajustar a taxa de permeação do vapor piperonal. Esta série de COMPS foi então usada para estimar o limiar de detecção piperonal para caninos treinados de detecção de narcóticos⁸. Por outro lado, em um estudo separado, as espessuras dos sacos COMPS foram ajustadas para minimizar o desvio das taxas de permeação entre cada composto em uma série homólogo, embora possuíssem pressões de vapor drasticamente variadas. Se uma única espessura de saco tivesse sido usada neste estudo, esses compostos com pressões de vapor mais altas teriam rendido taxas de permeação muito mais altas. Ao aumentar a espessura do saco para os compostos de maior volatilidade, as taxas de permeação foram ajustadas de modo que eram semelhantes para todos os compostos⁴. Ambos os estudos demonstram a utilidade e a adaptabilidade do COMPS para controlar a liberação de vapor. Estudos semelhantes que otimizam a espessura do saco de polímero, bem como material absorvente foram realizados na criação de odor imitadores para catinonas sintéticas (ou seja, sais de banho)^10,outros narcóticos (incluindo heroína e maconha^11),e compostos de odor humano^12,13. Em um exemplo final, Simon et al. investigaram os odores ativos associados a uma espécie de fungo invasivo¹⁴. Pedaços inteiros de casca de árvore infectada, em vez dos odores extraídos, foram colocados diretamente no saco de polímero para controlar a liberação durante o teste de olfação canina¹⁴. O COMPS pode ser utilizado para uma variedade de cenários, e os protocolos aqui discutidos foram escolhidos para demonstrar a diversidade desta ferramenta.