I cani addestrati sono sensori chimici incredibili, in grado di rilevare esplosivi, narcotici e altre sostanze meglio dei dispositivi tecnologici più avanzati. Ma una sfida è che i cani devono essere addestrati e addestrarli con sostanze pericolose reali può essere scomodo e pericoloso.
Gli scienziati del NIST hanno lavorato per risolvere questo problema utilizzando un materiale simile alla gelatina chiamato polidimetilsilossano, o PDMS. Il PDMS assorbe gli odori e li rilascia lentamente nel tempo. Racchiudilo in un contenitore con un esplosivo o un narcotico per alcune settimane fino a quando non assorbe gli odori, quindi puoi usarlo per addestrare in sicurezza i cani a rilevare la cosa reale.
Ma poche settimane sono molto tempo e ora i ricercatori del NIST hanno sviluppato un modo più rapido per infondere il PDMS con i vapori. Nella rivista Forensic Chemistry, descrivono i composti riscaldanti trovati negli esplosivi, inducendoli a rilasciare vapori più rapidamente, quindi catturando quei vapori con PDMS che viene mantenuto a una temperatura più fredda, che gli consente di assorbire i vapori più facilmente. Questo metodo a due temperature ha ridotto il tempo necessario per “caricare” i materiali didattici PDMS da poche settimane a pochi giorni.
“Questo risparmio di tempo può essere fondamentale“, ha detto il chimico ricercatore del NIST Bill MacCrehan. “Se i terroristi adottano un nuovo tipo di esplosivo, non si può aspettare un mese prima che i supporti all’addestramento siano pronti“.
Per questo esperimento, MacCrehan ha infuso PDMS con vapori di dinitrotoluene (DNT), che è un contaminante di basso livello presente negli esplosivi TNT ma l’odore principale a cui i cani rispondono quando rilevano TNT. Ha anche infuso PDMS con vapori da una piccola quantità di TNT. I coautori dell’Auburn University College of Veterinary Medicine hanno quindi dimostrato che i cani da rilevamento addestrati rispondevano agli ausili di addestramento PDMS infusi con DNT come se fossero veri TNT.
Gli scienziati del NIST e il programma Canine Performance Sciences dell’Auburn University College of Veterinary Medicine hanno lavorato ad uno studio che ha testato un nuovo metodo per addestrare i cani a rilevare esplosivi e narcotici. In questo video, che mostra una configurazione sperimentale simile a quella utilizzata nello studio del NIST, il capo istruttore canino Terrence Fischer imposta il test e l’istruttore canino Jennifer Jankiewicz registra le risposte del cane. Se il cane, un Labrador retriever di nome Buddy, avvisa il campione corretto sedendosi accanto ad esso, verrà ricompensato con il suo giocattolo preferito. Credito: utilizzato con il permesso dell’Auburn University College of Veterinary Medicine.
Sebbene questo studio si concentri sul DNT come prova del concetto, MacCrehan afferma di credere che il metodo a due temperature funzionerà anche con altri esplosivi e con narcotici come il fentanil. Alcune forme di fentanil sono così potenti che l’inalazione di una piccola quantità può essere dannosa o fatale per l’uomo e per i cani, ma controllando la quantità di vapore che il PDMS assorbe, dice MacCrehan, dovrebbe essere possibile creare ausili per la formazione sicuri per il fentanil.
Esistono già altri ausili per la formazione sicura. Alcuni vengono preparati sciogliendo esplosivi e applicando la soluzione a perle di vetro. “Ma la maggior parte non è stata ampiamente accettata nella comunità di rilevamento canino perché la loro efficacia non è stata dimostrata“, ha affermato Paul Wagoner, coautore e co-direttore del Canine Performance Sciences Program di Auburn. “Se metti un esplosivo in un solvente, i cani potrebbero effettivamente rilevare il solvente, non l’esplosivo“.
Per testare il metodo a due temperature, MacCrehan ha ideato una “stazione di ricarica” PDMS con una piastra calda su un lato e una piastra di raffreddamento sull’altro. Ha preparato vari campioni posizionando il DNT sul lato caldo, dove la sostanza chimica è stata riscaldata a temperature comprese tra 30 e 35 gradi Celsius, ben al di sotto della temperatura che avrebbe causato la detonazione del TNT. Il PDMS è stato mantenuto a una temperatura relativamente fresca di 20 gradi Celsius, o circa la temperatura ambiente, sull’altro lato della stazione di ricarica.
MacCrehan ha caricato i campioni PDMS infusi con DNT, che mantengono la loro carica fino a pochi mesi, in lattine di metallo perforate. Ha anche caricato diverse lattine con spazi vuoti – campioni PDMS a cui non sono stati aggiunti vapori. Ha etichettato le lattine con dei codici e le ha spedite alla Auburn University.
I ricercatori di Auburn avevano addestrato un team di sei Labrador Retriever a rilevare TNT usando veri esplosivi TNT. Hanno quindi condotto uno studio per determinare se i cani avrebbero avvertito il PDMS dai campioni NIST come se fosse vero TNT.
Questo studio era “in doppio cieco”: né i conduttori di cani né gli appunti che hanno valutato le risposte dei cani sapevano quali contenitori erano stati sottoposti a quale preparazione. Questo è importante perché i cani sono profondamente in sintonia con il linguaggio del corpo dei loro conduttori. Se i conduttori sapessero quali campioni sono stati preparati con DNT, potrebbero inavvertitamente dare indicazioni ai cani con la direzione del loro sguardo, un sottile spostamento nella posizione del corpo o qualche altro gesto inconscio.
I cani hanno avvisato di tutti i campioni PDMS infusi con DNT. Non hanno avvertito gli spazi vuoti, nel senso che rispondevano al DNT, non al PDMS stesso. “Hanno risposto ai campioni come se fossero la cosa reale“, ha detto Waggoner.
I cani non hanno risposto in modo coerente al PDMS che è stato infuso con quantità limitate di TNT. Tuttavia, MacCrehan spiega che le piccolissime quantità di TNT che ha usato per questo scopo potrebbero non contenere quantità sufficienti di DNT per infondere completamente i campioni.
Guardando al futuro, MacCrehan sperimenterà modi per preparare in modo sicuro i sussidi di addestramento PDMS per gli esplosivi improvvisati TATP e HMTD. Questi composti sono estremamente instabili e detonano facilmente, quindi avere strumenti di addestramento sicuri per loro sarà particolarmente utile.
MacCrehan è un chimico di laboratorio, non un esperto di comportamento animale. Ma nonostante il suo orientamento tecnologico, è stupito dai cani. Egli stima che siano da 10.000 a 100.000 volte più sensibili degli strumenti analitici più sofisticati. “Non siamo neanche lontanamente vicini ad avere un apparecchio portatile in grado di fare quello che fanno“, ha detto.
