La chiave per combattere virus letali come Zika? Potrebbe essere un drone carico di zanzare
Le zanzare non sono soltanto fastidiosi insetti estivi. Secondo l’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS), ogni anno questi insetti ronzanti sono responsabili di milioni di morti in tutto il mondo, il che li rende di gran lunga gli animali più mortali. La malaria provoca più di 435.000 morti ogni anno, ma altre malattie portate dalle zanzare, come i virus Zika, West Nile, Chikungunya e la febbre dengue ne provocano centinaia di migliaia in più.
La ONG svizzera WeRobotics crede che una possibile risposta al problema globale delle zanzare siano proprio le zanzare. Per questo, sta portando una soluzione innovativa sia dal punto di vista ingegneristico che progettuale al problema delle malattie trasmesse dalle zanzare, con un nuovo modello di distribuzione delle zanzare basato sui droni.
Perché dovremmo voler liberare più zanzare nelle aree che già ne sono piene? Perché queste non sono zanzare come le altre: sono zanzare maschio, sterilizzate e che non pungono, ma che aumentano la competizione per la riproduzione rispetto alle zanzare maschio non sterilizzate, prevenendo così il moltiplicarsi delle zanzare infette.
Diffondiamo la speranza, non le malattie
Le tecniche standard per eliminare le popolazioni di zanzare sono le stesse da decenni: gli insetticidi e la fumigazione sono ancora gli strumenti principali per ridurre le popolazioni di zanzare e controllare la diffusione delle malattie.
Questo approccio alternativo, la tecnica dell’insetto sterile (SIT), è invece un metodo ben compreso per la gestione degli insetti portatori di svariate malattie: se gli insetti maschio non possono fecondare le femmine durante l’accoppiamento, le uova non possono schiudersi e la popolazione infetta diminuisce gradualmente.
La SIT funziona al meglio con una fornitura continua di maschi sterili nell’ambiente colpito. Per il controllo delle malattie, gli insetti sterili devono superare quelli non sterili di almeno dieci volte. Questa tecnica, però, incappa in un ostacolo nelle zone rurali. Qui, infatti, le strade spesso non raggiungono le aree colpite e anche i più avventurosi non possono coprire a piedi un’area grande a sufficienza per far diminuire la popolazione di zanzare.
Tuttavia, quando gli uomini non possono scendere sul terreno, i droni possono volare in cielo.
“Il motivo per cui pensiamo alla potenziale importanza dei droni è la possibilità di programmarli per raggiungere anche aree remote”, dice Andrew Schroeder, cofondatore e direttore per la ricerca e l’analisi di WeRobotics. “[Un drone] potrebbe distribuire omogeneamente le zanzare, così l’ipotesi è che il meccanismo di rilascio, da solo, potrebbe fare la differenza nel portare al successo i programmi basati sugli insetti sterili”.
I droni di WeRobotics possono coprire città, centri abitati e aree rurali con centinaia di migliaia di zanzare sterili per singolo volo, rilasciando gli insetti in grado di rendere sterile la popolazione di insetti portatori di malattie, in particolare di quelli portatori del virus Zika.
“I droni stanno dando un supporto al processo di distribuzione delle zanzare sterilizzate”, prosegue Schroeder. “Ma potrebbero esserci altri metodi: rilasciarle da uno zaino, oppure lasciarle andare mentre si pedala in bicicletta”.
WeRobotics ha collaborato con l’Agenzia Internazionale per l’Energia Atomica delle Nazioni Unite (IAEA) e con l’azienda Moscamed Brasil come partner. In cambio, queste organizzazioni hanno messo in contatto WeRobotics con i gruppi che avrebbero potuto fornire le zanzare sterili e con le comunità dove sarebbe stato possibile testare i droni.
“Non ne so molto sul metodo dell’insetto sterile”, ammette Schroeder, “ho dei limiti di cui sono conscio, così come l’intero gruppo di lavoro. Ma attraverso la collaborazione e il dialogo ci sforziamo costantemente per organizzare le idee in maniera fruttuosa”.
Un drone che spruzza zanzare fredde
Con questi partner sul posto, a WeRobotics non restava che equipaggiare il drone. La prima sfida, dice Jürg Germann, capo della progettazione di WeRobotics, è stata cercare di capire come conservare le piccole larve in modo che potessero sopravvivere al trasporto e alla conservazione, per poi essere nuovamente attive una volta lanciate dal contenitore del drone. Il gruppo di lavoro ha scoperto che la soluzione migliore era tenere le zanzare al fresco.
Le zanzare sono molto attive a temperature più elevate, così attive che finiscono presto per ferirsi tra loro se lo spazio è limitato. Ma a temperature comprese tra 7 e 10 °C, pur essendo ancora vive, appaiono immobili e così si evita che si danneggino tra loro e feriscano gli altri insetti presenti nella camera di conservazione.
È necessario mantenere l’umidità all’interno del contenitore a un livello inferiore al 60 per cento, altrimenti le zanzare si inumidiscono e formano dei grumi che finirebbero per schiantarsi una volta rilasciati all’esterno.
Il gruppo di WeRobotics ha collegato il dispositivo di conservazione e raffreddamento a un esacottero modello DJI M600 Pro modificato. “Non è stato necessario”, dice Schroeder, “reinventare la ruota, piuttosto ci siamo concentrati sul sistema di distribuzione delle zanzare. Inoltre, i prodotti disponibili in commercio possono rendere il dispositivo di WeRobotics più accessibile una volta risolto il problema della distribuzione delle zanzare”.
A circa 100 metri dal suolo, il motore del drone si accende, il cilindro ruota e le zanzare immobili vengono rilasciate nell’aria tiepida, riscaldandosi, riprendendo vigore e tornando attive. Da questo punto in poi possono volare e catturare l’attenzione della comunità locale di zanzare.
Nelle fasi di sviluppo del progetto, gli ingegneri e il gruppo di lavoro hanno usato Inventor di Autodesk per simulare le variazioni nel progetto e nella modellazione prima di passare alla stampa 3D dei componenti. Questo ha aiutato il gruppo di lavoro a eseguire test preliminari e regolari sulle parti meccaniche, necessari per arrivare a un progetto di successo.
“Nessuno di noi aveva mai lavorato prima con le zanzare, e nessuno poteva immaginare quanto fossero fragili”, fa notare Germann. “Il passaggio attraverso un meccanismo progettato per separarle in grumi più piccoli avrebbe potuto danneggiare le loro ali, rendendole inservibili per l’accoppiamento”.
Oltre ai problemi relativi a temperatura e umidità, il gruppo ha dovuto capire quanto potesse essere profondo il contenitore prima che le zanzare degli strati inferiori fossero schiacciate sotto il peso di quelle sopra. Usando semi di cumino in sostituzione degli strati superiori di insetti, è stato dimostrato con diversi test che lo strato inferiore di zanzare rischiava di essere danneggiato dal peso soprastante, il che riduceva a soli 5 cm l’altezza massima accettabile del contenitore.
Dopo un anno dedicato alla prototipazione rapida, il gruppo di lavoro è stato pronto per calare il progetto nel mondo reale: il Brasile.
Il Brasile possiede impianti per l’allevamento di massa delle zanzare che hanno fornito al gruppo di lavoro la quantità necessaria di zanzare sterili; inoltre, ha un clima simile a molti altri paesi che devono affrontare le crisi dovute alle malattie trasmesse dalle zanzare.
Dopo diversi test di volo e sul campo, i ricercatori di WeRobotics hanno scoperto che più del 90 per cento delle 50.000 zanzare rilasciate con ciascun volo passava attraverso la conservazione, il lancio e la ripresa di vigore; inoltre, hanno scoperto che con un singolo volo si potevano coprire dozzine di ettari, sufficienti per una piccola città, mentre una giornata di lanci ripetuti “innaffiava” più di 100 ettari.
“La prima volta in cui abbiamo raccolto le zanzare del drone nelle trappole che avevamo predisposto è stato un momento fantastico, perché voleva dire che il nostro metodo era praticabile”, racconta Germann.
Il futuro del controllo dei vettori
La fase di prova iniziale ha portato dati, conoscenze e nuove idee a WeRobotics e ai suoi collaboratori, che però non sono ancora pronti per impiegare questa soluzione a scala più grande.
“Non abbiamo ancora le prove concrete per dire che questo possa davvero fare la differenza”, ammette Schroeder, “ma in teoria, se questo venisse portato avanti per più generazioni, in modo regolare e al momento giusto (le tempistiche sono un fattore importantissimo) allora potremmo assistere a una drastica riduzione della popolazione”.
Con l’aumento della necessità di controllare la crescita delle zanzare portatrici di malattie mortali questa ricerca è rivolta al futuro, con la speranza che possa essere impiegata in campagne su larga scala per migliorare la vita delle comunità di tutto il mondo.