Công nghệ nano: Giải pháp mới trong quản lý bệnh do Vibriosis trên tôm

(Aquaculture.vn) – Các hạt nano đã được sử dụng trong nhiều ứng dụng sinh học, bao gồm các tác nhân kháng khuẩn. Theo các nhà nghiên cứu, hạt nano có tiềm năng sử dụng làm thuốc kháng khuẩn trong thời gian dài, bởi có nhiều cơ chế hoạt động đồng thời để chống lại vi khuẩn, hạn chế tối đa vi khuẩn kháng thuốc.

Công nghệ nano có tiềm năng sử dụng làm thuốc kháng khuẩn (Ảnh: ST)

Hạt nano bạc

Các hạt nano bạc (AgNP) đã trở nên phổ biến như một trong những hạt nano thành công nhất trong nhiều lĩnh vực, ứng dụng lớn nhất là tác nhân kháng khuẩn. Các nhà nghiên cứu đã kiểm tra hiệu quả ức chế của AgNP tổng hợp từ chiết xuất lá Calotropis gigantea đối với vi khuẩn gây bệnh V. alginolyticus, kết quả cho thấy số lượng khuẩn lạc V. alginolyticus đã giảm đáng kể bằng cách tăng nồng độ AgNP.

Ở nồng độ AgNP 5 μg/mL, số lượng khuẩn lạc giảm và ở nồng độ AgNP 20 μg/ mL, V. alginolyticus bị ức chế hoàn toàn. Ngoài ra, xử lý bằng AgNP có hiệu quả kiểm soát V. alginolyticus ở artemia, artemia bị nhiễm V. alginolyticus sau được xử lý bằng AgNP (10 μg/mL) có tỷ lệ sống sót cao hơn.

Trong một nghiên cứu khác, tính chất kháng khuẩn của AgNPs có hai kích thước khác nhau (16,62 và 22,22 nm) đã được thử nghiệm trên V. harveyi. Kết quả cho thấy, AgNPs kích thước nhỏ hơn có hoạt tính kháng khuẩn mạnh hơn đối với vi khuẩn so với các hạt nano kích thước lớn. Những phát hiện này chứng minh rằng, AgNPs có tiềm năng là tác nhân kháng khuẩn để giảm sự phát triển của vi khuẩn ở các loài nuôi.

Các nhà nghiên cứu khác báo cáo thêm rằng, V. parahaemolyticus và Salmonella typhimurium bị ức chế bởi AgNP với nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) lần lượt là 3,12 và 12,5 μg/mL. Kiểm tra bằng kính hiển vi điện tử quét cho thấy AgNP gây ra những thay đổi về cấu trúc và hình thái, cũng như phá vỡ tính toàn vẹn của màng vi khuẩn. Điện tích bề mặt dương của các hạt nano được liên kết tĩnh điện với điện tích âm của màng tế bào, thúc đẩy sự kết dính màng của các hạt nano. Một sự thay đổi hình thái rõ ràng đã xảy ra do sự tương tác, được đặc trưng thêm bởi sự co lại của tế bào chất và sự phá vỡ màng tế bào.

Hạt nano vàng

Trong số các hạt kim loại, hạt nano vàng (AuNP) được biết tới là ổn định và mang lại nhiều hứa hẹn. Tiềm năng bảo vệ của AuNP dùng đường uống chống lại V. parahaemolyticus ở tôm thẻ chân trắng đã được nghiên cứu. AuNP được cho tôm dùng với liều lượng lần lượt là 0,2; 2 và 20 μg/g thức ăn. AuNP ở mức 2 μg/g thức ăn đã làm giảm thành công tổn thương mô bệnh học và tăng cường khả năng sống sót (80%) ở tôm bị nhiễm V. parahaemolyticus. Việc dùng AuNP cho tôm không gây ra bất kỳ trường hợp tử vong hoặc triệu chứng ngộ độc nào.

Các nhà nghiên cứu khác báo cáo rằng quá trình tổng hợp AuNP từ chiết xuất tảo biển đỏ cho thấy hoạt tính kháng khuẩn chống lại V. harveyi và Staphylococcus aureus. Các As-AuNP sinh tổng hợp ở các nồng độ khác nhau là 25, 50, 75 và 100 μg/mL có hiệu quả hơn đối với V. harveyi so với S. aureus về mặt hoạt tính kháng khuẩn. Vi khuẩn được xử lý bằng nồng độ As-AuNP cao nhất (100 μg/mL) cho thấy hoạt động rò rỉ protein tăng đáng kể.

AuNP có thể tăng cường tác dụng kháng khuẩn khi kết hợp với kháng sinh. Đã có báo cáo cho rằng, các hạt nano vàng chứa cefotaxime (C-AuNP) có đặc tính kháng khuẩn mạnh hơn cefotaxime tự do và AuNP. Điều này được cho là do AuNP bao gồm một lượng đáng kể cefotaxime, dễ dàng được vi khuẩn hấp thụ và không bị phân hủy nhiều bởi các enzyme của vi khuẩn. Tác dụng kháng khuẩn của AuNP có thể là kết quả của khả năng làm hỏng DNA của vi khuẩn, rất có thể là thông qua tiếp xúc trực tiếp và ngăn chặn quá trình tháo xoắn trong quá trình phiên mã.

Các hạt nano được phát hiện có khả năng ức chế Vibrio spp.

Các hạt nano khác

Trong số các hạt nano vàng, bạc, paladi, vonfram và các kim loại chuyển tiếp khác đang được nghiên cứu, hạt nano đồng là loại rẻ nhất. Các nhà nghiên cứu báo cáo rằng, các hạt nano đồng tổng hợp (CuNP) cho thấy tác dụng kháng khuẩn mạnh đối với một số loại vibrio, bao gồm cả V. harveyi, V. parahaemolyticus và V. vulnificus. CuNP có thể là ứng cử viên điều trị phù hợp cho bệnh Vibriosis trong nuôi trồng thủy sản.

Trong các nghiên cứu in vitro và in vivo khác, các nhà khoa học đã nghiên cứu tác động của CuNP lên nhiều loại vi khuẩn gây bệnh khác nhau. Kết quả cho thấy tỷ lệ sống sót của artemia salina tăng đáng kể khi chống lại A. hydrophila, V. alginolyticus và V. parahaemolyticus, điều này chứng minh tác dụng lành tính của CuNP, với tỷ lệ sống sót của artemia là 100%. Một cơ chế có thể có cho chế độ hoạt động của các hạt nano oxit đồng chống lại E. coli đã được các nghiên cứu khác đề xuất. Các nhà nghiên cứu khác báo cáo rằng các hạt nano oxit đồng được hấp thụ vào bề mặt tế bào, làm phân hủy thành tế bào và cuối cùng làm hỏng màng tế bào, dẫn đến tăng tính thấm của màng tế bào và làm giảm khả năng sống của vi khuẩn trong dung dịch oxit đồng.

Kẽm oxit (ZnO) là một chất bán dẫn có những đặc tính độc đáo bao gồm năng lượng liên kết kích thích mạnh và khoảng cách băng rộng, đã thu hút được nhiều sự quan tâm và được sử dụng trong nhiều ứng dụng như cảm biến khí, cảm biến sinh học, chất xúc tác quang, pin mặt trời và tác nhân kháng khuẩn. ZnO là một vật liệu nano đã được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) chấp thuận và thường được coi là an toàn, hiệu quả và không độc hại ở nồng độ thấp. Nhiều nghiên cứu khác nhau đã chỉ ra hoạt động hiệu quả kháng khuẩn đáng kể của ZnO đối với V. harveyi, V. parahaemolyticus và các vi khuẩn khác.

Kết luận

Các hạt nano, như một công nghệ mới mẻ và sáng tạo, có nhiều ứng dụng và tiềm năng to lớn trong nuôi trồng thủy sản. Các hạt nano gần đây đã được phát hiện có tiềm năng trong việc ngăn ngừa sự phát triển của vi khuẩn. Việc xử lý bằng các hạt nano đã được chứng minh là có hiệu quả làm giảm hầu hết các bệnh nhiễm trùng do vi khuẩn, giảm tối đa nguy cơ vi khuẩn kháng thuốc. Tính chất kháng khuẩn là một trong những công dụng phổ biến nhất của các hạt nano. Mặc dù các hạt nano được phát hiện có khả năng ức chế Vibrio spp., nhưng độc tính của chúng đối với các sinh vật dưới nước phải được đánh giá thêm. Cần nghiên cứu sâu rộng về nguy cơ tích tụ ở động vật cũng như tính bền vững về mặt kinh tế trong sản xuất khi ứng dụng quy mô lớn.

Nguồn: Tóm tắt từ ấn phẩm gốc – (Sem, N.A.D. & cs 2023. Quản lý và giảm thiểu bệnh Vibriosis trong nuôi trồng thủy sản: Hạt nano là giải pháp thay thế đầy hứa hẹn. Int. J. Mol. Sci. 2023, 24(16), 12542) – đánh giá công bố nghiên cứu về bệnh Vibriosis và ứng dụng hạt nano trong nuôi trồng thủy sản.

Hiểu Lam (Theo Globalseafood)