Systèmes contrôlés de perméation d’imitation d’odeur pour la formation olfactive et l’essai sur le terrain
Summary
Le système de perméation d’imitation d’odeur contrôlée est une méthode simple, portable sur le terrain et peu coûteux de livraison d’odeurs pour les essais olfactifs et la formation. Il est construit à partir d’un odorant conservé sur un matériau adsorbent et contenu à l’intérieur d’un sac en polymère perméable permettant la libération contrôlée de la vapeur d’odorant au fil du temps.
Abstract
Le système de perméation des odeurs contrôlées (COMPS) a été développé pour fournir une méthode pratique d’essai sur le terrain de la livraison des odeurs à des taux contrôlés et reproductibles. Comps sont composés d’un odorant d’intérêt sur un matériau absorbant scellé à l’intérieur d’un sac en polymère perméable. La couche perméable permet une libération constante du odorant sur une période donnée. Le sac perméable est ensuite rangé dans un sac secondaire imperméable. La procédure de double confinement permet l’équilibrage du odorant du sac perméable, mais à l’intérieur de la couche extérieure imperméable, ce qui entraîne une source instantanée et reproductible de vapeur d’odorant lors de l’enlèvement de l’emballage extérieur. Comps sont utilisés à la fois dans les tests olfactifs pour les scénarios expérimentaux et pour la formation de détection olfactive, comme avec les canines de détection. Le COMPS peut être utilisé pour contenir un large éventail d’odorants (p. ex., poudres de stupéfiants) et pour fournir une libération contrôlée des odorants associés. La disponibilité des odeurs du COMPS est exprimée en termes de taux de perméation (c.-à-d. le taux de vapeur d’odorant libérée par un COMPS par temps unitaire) et est généralement mesurée par des moyens gravimétriques. Le taux de perméation d’une masse ou d’un volume donné d’odorant peut être ajusté au besoin en variant l’épaisseur du sac, la surface et/ou le type de polymère. La concentration d’odeurs disponible à partir d’un COMPS peut également être mesurée par des techniques d’analyse de l’espace de tête telles que la microextraction de phase solide avec chromatographie gazeuse/spectrométrie de masse (SPME-GC/MS).
Introduction
L’olfaction est un mécanisme de détection crucial, mais souvent négligé, utilisé par la plupart des animaux. Pour beaucoup, c’est le principal mécanisme pour localiser la nourriture, trouver un compagnon, ou sentir le danger1. En outre, les capacités olfactives de certains animaux, notamment les canines, sont régulièrement exploitées par l’homme pour détecter la contrebande (p. ex., stupéfiants ou explosifs) ou d’autres objets d’intérêt, tels que les personnes disparues, les espèces envahissantes ou lesmaladies 2,3. Pour la recherche sur la détection canine ou d’autres sujets de recherche sur l’olfaction, les chercheurs étudient souvent le processus d’olfaction et les forces et les limites du système olfactif. En tant que tel, il est généralement souhaitable de contrôler la libération d’une vapeur d’odorant dans l’environnement pour livrer reproductiblement des quantités connues d’odorant pendant les essais. Le défaut de tenir compte des variations de la disponibilité des odeurs dues à des facteurs tels que la pression de vapeur ou les effets environnementaux complique souvent l’interprétation des données et l’applicabilité4. Il est également souhaitable de fournir une quantité établie d’odeur pendant les scénarios de formation pour la détection des canines. Par exemple, des études menées par Hallowell et coll.5 et par Papet6 ont indiqué l’importance de l’intensité des odeurs dans la perception des odeurs, et que la modification de l’intensité d’un odorant peut influer sur la façon dont il est perçu seul ou dans un mélange.
En laboratoire, l’utilisation d’équipements analytiques tels que des tubes de perméation avec des fours contrôlables, des générateurs de vapeur ou des olfactomètres peut être utilisée pour contrôler la livraison des odeurs. Toutefois, ce type d’équipement n’est pas pratique pour une utilisation lors des essais sur le terrain et des scénariosd’entraînement 4. Le système de perméation des odeurs contrôlées mimic (COMPS) a été développé comme une méthode simple, peu coûteux et jetable pour la livraison contrôlée des odeurs ne nécessitant aucune puissance externe. Par conséquent, ils peuvent facilement être incorporés dans une variété de différents scénarios de test et de formation7. Les unités COMPS sont simplement composées d’un odorant d’intérêt sur un matériau absorbant scellé à l’intérieur d’un sac en polymère perméable, stocké dans un système de confinement secondaire. L’utilisation du COMPS réduit la variabilité entre les tests et améliore la cohérence lors des exercicesd’entraînement 8.
La livraison des odeurs ou la disponibilité du COMPS est mesurée en termes de taux de perméation, tel que déterminé par l’analyse gravimétrique en termes de masse de vapeur libérée au fil du temps. Les taux de perméation peuvent être contrôlés par un certain nombre de facteurs, y compris l’épaisseur du sac polymère, sa surface disponible, le type de matériau absorbant (substrat) utilisé et la quantité du odorant. Le taux de perméation est constant pendant une période donnée (heures ou jours) selon l’odorant utilisé. Cela permet une variabilité minimale dans la livraison des odeurs pendant les essais ou la formation. Pendant le stockage, comps viennent à l’équilibre dans le récipient extérieur imperméable, ayant pour résultat une source instantanée de vapeur d’odorant à un taux connu de perméation.
Comps ont été initialement conçus pour contenir des odorants associés à des matériaux explosifs et pour être utilisé comme odeur imite7. Tel que défini par Macias et coll., une imitation d’odeur simule un matériau d’intérêt, tel qu’un explosif, en fournissant les composés volatils dominants, ou odorants, trouvés dans l’espace libre de ce matériau sans la présence du matériau parent lui-même8. Pour créer une imitation d’odeur, les odorants actifs du matériel parent doivent être déterminés. Un odorant actif, dans ce scénario, est décrit comme un composé volatil qu’un canin de détection d’explosifs formé détecte, croyant qu’il existe un matériau explosif réel présent. Après avoir identifié des composés volatils dominants dans l’espace libre de plusieurs matières explosives, le COMPS était prêt à libérer ces odorants individuels à un rythme contrôlé pendant toute la durée des essais sur le terrain de détection olfactive canine et à déterminer le odorant actif associé à plusieurs matières explosives. Comps ont été utilisés avec succès à cette fin7,9 et ont depuis été utilisés comme imitations d’odeur pour une formation supplémentaire de détection d’explosifs.
Macias et coll. ont utilisé le COMPS contenant du piperonal, un solide chimique pur à température ambiante qui, dans la phase de vapeur, s’est révélé être l’odorant actif de la MDMA (3,4-méthylènedioxyméthamphétamine), la drogue psychoactive connue sous le nom d’ecstasy. Les chercheurs ont utilisé différentes épaisseurs et surfaces de sacs en polyéthylène de faible densité pour ajuster le taux de perméation de la vapeur piperonal. Cette série de COMPS a ensuite été utilisée pour estimer le seuil de détection piperonal pour les canines de détection de stupéfiantsformées 8. Inversement, dans une étude distincte, les épaisseurs des sacs COMPS ont été ajustées afin de minimiser l’écart des taux de perméation entre chaque composé dans une série homologue, bien qu’ils aient possédé des pressions de vapeur radicalement variables. Si une seule épaisseur de sac avait été utilisée dans cette étude, les composés ayant des pressions de vapeur plus élevées auraient donné des taux de perméation beaucoup plus élevés. En augmentant l’épaisseur du sac pour les composés à volatilité plus élevée, les taux de perméation ont été ajustés de sorte qu’ils étaient similaires pour tous lescomposés 4. Les deux études démontrent l’utilité et l’adaptabilité du COMPS pour contrôler la libération de vapeur. Des études similaires optimisant l’épaisseur des sacs en polymère ainsi que le matériel absorbant ont été réalisées dans la création d’imitations d’odeurs pour les cathinones synthétiques (c.-à-d. les sels debain) 10, d’autres narcotiques (y compris l’héroïne et la marijuana11),et les composés d’odeur humaine12,13. Dans un dernier exemple, Simon et coll. ont étudié les odorants actifs associés à une espèce envahissante de champignons14. Des morceaux entiers d’écorce d’arbre infectée, au lieu des odorants extraits, ont été placés directement dans le sac de polymère pour contrôler la libération pendant le test d’olfaction canine14. Comps peut être utilisé pour une variété de scénarios, et les protocoles discutés ci-après ont été choisis pour démontrer la diversité de cet outil.
Protocol
Representative Results
Discussion
Les systèmes contrôlés de perméation d’imitation d’odeur (COMPS) sont facilement créés en scellant un odorant d’intérêt dans un sac perméable. Ceci peut être fait en pipetting un composé liquide soigné sur un matériel absorbant et puis plaçant le matériel absorbant dans le sac ; en plaçant un composé pur et solide directement dans le sac4, comme cela a été fait dans le cas de piperonal8; ou en plaçant le matériau cible contenant des odorants multi…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ces travaux ont été financés en partie par l’Office of Naval Research et le National Institute of Justice (2006-DN-BX-K027). Les auteurs souhaitent remercier les nombreux étudiants du « Furton Group » qui ont participé à ce projet, ainsi que les collaborateurs du U.S. Naval Research Laboratory et du Naval Surface Warfare Center (Indian Head EOD Technology Division). Enfin, les auteurs remercient Peter Nunez de l’Académie K-9 des États-Unis, Tony Guzman de Metro-Dade K9 Services et les équipes canines de la région de Miami-Dade.
Materials
| 16 oz economy jars (70-450 finish) | Fillmore container | A16-08C-Case 12 | |
| 7890A gas chromatograph / 5975 mass selective detector | Agilent | ||
| Analytical balance | Mettler Toledo | 01-911-005 | |
| Ball regualr bands and dome lids | Fillmore container | J30000 | |
| Cotton gauze (2" x 2") | Dukal | ||
| Disposable weighing boats | VWR | 10803-148 | |
| Epoxy-lined sample containers, 1 gallon | TriTech Forensics | CANG-E | |
| Epoxy-lined sample containers, 1 pint | TriTech Forensics | CANPT-E | |
| Low density polyetheylene bag | Uline | S-5373 | |
| Rtx-Volatiles (30 m x 0.32 mmID) column | Restek | 10901 | |
| Silver metalized mylar barrier bag (3.5" x 4.5") | ESP Packaging | 95509993779 | |
| Silver metalized mylar barrier bag (5" x 8.5" x 3") | ESP Packaging | 95509993793 | |
| Solid phase microextration fiber assembly (PDMS/DVB/CAR) | Sigma-Aldrich | 57328-U | |
| Solid phase microextration holder | Sigma-Aldrich | 57330-U | |
| Tabletop Impulse Sealer | Uline | H-190 | Heat sealer |
Referências
- Buck, L., Axel, R. A novel multigene family may encode odorant receptors: A molecular basis for odor recognition. Cell. 65, 175-187 (1991).
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