Gecontroleerde geur Mimic Permeation Systems voor Olfactorische training en veldtesten

Olfaction is een cruciaal, maar vaak over het hoofd gezien, sensing mechanisme gebruikt door de meeste dieren. Voor velen is het het belangrijkste mechanisme voor het lokaliseren van voedsel, het vinden van een partner, of sensing gevaar¹. Bovendien worden de reukvermogens die sommige dieren, met name honden, regelmatig door de mens gebruiken voor de detectie van smokkelwaar (bijvoorbeeld verdovende middelen of explosieven), of andere voorwerpen die van belang zijn, zoals vermiste personen, invasieve soorten of ziekten^2,3. Voor hondendetectieonderzoek of andere olfactieonderzoeksonderwerpen bestuderen onderzoekers vaak het proces van olfactie en de sterke en beperkingen van het reuksysteem. Als zodanig is het over het algemeen wenselijk om het vrijkomen van een geurdamp in het milieu te controleren om tijdens het testen op reproducibly bekende hoeveelheden geurstof te leveren. Het niet verantwoorden van variaties in geurbeschikbaarheid als gevolg van factoren zoals dampdruk of milieueffecten bemoeilijkt vaak de interpretatie van gegevens en de toepasbaarheid⁴. Het is ook wenselijk om een vastgestelde hoeveelheid geur te bieden tijdens trainingsscenario’s voor detectie van hoektanden. Bijvoorbeeld, studies door Hallowell et al.⁵ en door Papet⁶ hebben aangegeven het belang van geur intensiteit in geur perceptie, en dat het veranderen van de intensiteit van een geur kan beïnvloeden hoe het alleen wordt waargenomen of in een mengsel.

In laboratoriumomgevingen kan het gebruik van analytische apparatuur, zoals permeatiebuizen met regelbare ovens, dampgeneratoren of lynometers, worden gebruikt om de geurlevering te controleren. Dit type apparatuur is echter onpraktisch voor gebruik tijdens veldtesten en trainingsscenario’s⁴. Het Controlled Odor Mimic Permeation System (COMPS) is ontwikkeld als een eenvoudige, goedkope en wegwerpmethode voor gecontroleerde geurlevering zonder externe stroom. Daarom kunnen ze gemakkelijk worden opgenomen in een verscheidenheid van verschillende test-en trainingsscenario’s⁷. COMPS-eenheden bestaan eenvoudigweg uit een geurige aanmerkelijke aanhang op een absorberend materiaal dat in een doorlaatbare polymeerzak is verzegeld, opgeslagen in een secundair insluitingssysteem. Het gebruik van COMPS vermindert de variabiliteit tussen de tests en verbetert de consistentie tijdens trainingsoefeningen⁸.

Geur levering of beschikbaarheid van COMPS wordt gemeten in termen van permeatiesnelheid, zoals bepaald door gravimetrische analyse in termen van massa van damp vrijgegeven na verloop van tijd. Permeatiesnelheden kunnen worden gecontroleerd door een aantal factoren, waaronder de dikte van de polymeerzak, het beschikbare oppervlak, het type absorberend materiaal (substraat) dat wordt gebruikt en de hoeveelheid geurstof. Permeatie tarief is constant voor een bepaalde periode (uren of dagen) afhankelijk van de geur die wordt gebruikt. Dit zorgt voor minimale variabiliteit in geur levering tijdens het testen of training. Tijdens de opslag komt COMPS tot evenwicht in de ondoordringbare buitenste container, wat resulteert in een onmiddellijke bron van geurdamp bij een bekende permeatiesnelheid.

COMPS werden in eerste instantie ontworpen om geurstoffen geassocieerd met explosieve materialen bevatten en te worden gebruikt als geur bootst⁷. Zoals gedefinieerd door Macias et al., een geur na te bootsen simuleert een materiaal van belang, zoals een explosief, door het verstrekken van de dominante vluchtige verbindingen, of geurstoffen, gevonden in de hoofdruimte van dat materiaal zonder de aanwezigheid van het oudermateriaal zelf⁸. Om een geur na te bootsen, moeten de actieve geurstoffen van het oudermateriaal worden bepaald. Een actieve geurstof, in dit scenario, wordt beschreven als een vluchtige verbinding die een getrainde explosievendetectie hond detecteert, gelovend dat er een daadwerkelijk explosief materiaal aanwezig is. Na het identificeren van dominante vluchtige stoffen in de hoofdruimte van verschillende explosieve materialen, waren COMPS bereid om deze individuele geurstoffen in een gecontroleerde snelheid vrij te geven voor de duur van hondenreukdetectieveldproeven en de actieve geurstof te bepalen die geassocieerd is met verschillende explosieve materialen. COMPS werden met succes gebruikt voor dit doel^7,9 en zijn sindsdien gebruikt als geur nabootsingen voor verdere explosieve detectie training.

Macias et al. gebruikten COMPS met piperonal, een zuivere chemische vaste stof bij kamertemperatuur waarvan in de dampfase is aangetoond dat het de actieve geurstof voor MDMA is (3,4-methylenedioxymethamfetamine), de psychoactieve drug die bekend staat als ecstasy. De onderzoekers gebruikten verschillende diktes en oppervlaktes van polyethyleenzakken met een lage dichtheid om de permeatiesnelheid van piperonale damp aan te passen. Deze reeks COMPS werd vervolgens gebruikt om de drempel voor piperonale detectie voor getrainde drugsdetectie-hoektanden⁸te schatten. Omgekeerd werden comps-zakdiktes in een afzonderlijke studie aangepast om de afwijking van de permeatiesnelheden tussen elke verbinding in een homologe reeks te minimaliseren, hoewel ze drastisch variërende dampdruk bezaten. Als een enkele zak dikte was gebruikt in deze studie, die verbindingen met een hogere dampdruk zou hebben opgeleverd veel hogere permeatie tarieven. Door de dikte van de zak voor de hogere volatiliteitsverbindingen te verhogen , werden de permeaties aangepast zodat ze voor alle verbindingen vergelijkbaar waren⁴. Beide studies tonen het nut en het aanpassingsvermogen van de COMPS aan om de afgifte van damp te controleren. Soortgelijke studies optimaliseren polymeer zak dikte evenals absorberend materiaal zijn uitgevoerd in de creatie van geur nabootst voor synthetische cathinones (dat wil zeggen, badzout)¹⁰, andere verdovende middelen (met inbegrip van heroïne en marihuana¹¹), en menselijke geur verbindingen^12,13. In een laatste voorbeeld onderzochten Simon et al. de actieve geurstoffen geassocieerd met een invasieve schimmelsoort¹⁴. Hele stukken geïnfecteerde boomschors, in plaats van de geëxtraheerde geurstoffen, werden direct in de polymeerzak geplaatst om de afgifte tijdens het testen van honden olfactie¹⁴te controleren. COMPS kan worden gebruikt voor een verscheidenheid van scenario’s, en de hierin besproken protocollen werden gekozen om de diversiteit van deze tool aan te tonen.