Ngành nuôi trồng thủy sản từ lâu đã được coi như một ngành công nghiệp thực phẩm có hàm lượng dinh dưỡng cao, tạo ra thu nhập và việc làm cho nhiều người dân ở khắp các địa phương trên Thế giới.

Cùng với sự phát triển đó, ngành thủy sản hiện nay đang nghiên cứu và áp dụng công nghệ tiến tiến Nano bạc trong nuôi trồng thủy sản. Nhưng cho đến nay, tất cả các nghiên cứu vẫn chỉ gói gọn trong phòng thí nghiệm, chưa được áp dụng vào thực tế.

Nano bạc (AgNPS)

Nano bạc bao gồm các hạt bạc có kích thước nano, khoảng từ 1-100 nanomet. Hiện nay, các hạt Nano kim loại đang bắt đầu được sử dụng như bạc (Ag), vàng (Au) và đồng (Cu). Trong đó, hạt Nano bạc có AgNP_S được trú trọng nghiên cứu nhất bởi khả năng kháng khuẩn tuyệt vời đối với virus, vi khuẩn và nấm. Đó cũng là lý do công nghệ Nano có ứng dụng cao trong việc xử lý nước, khử trùng ao nuôi và kiểm soát bệnh thủy sản trong ngành nuôi trồng thủy sản hiện nay. Chính vì thế các hạt Nano AgNPs đã thu hút được ngành nuôi trồng thủy sản.

Kích thước : Các AgNPs có kích thước nhỏ giúp chúng có khả năng xâm nhập dễ dàng vào một số màng tế bào như thành của tế bào vi khuẩn.

Hình dạng: Hiệu quả kháng khuẩn của AgNPs phụ thuộc nhiều vào hình dạng của chúng, các AgNPs hình chữ nhật có khả năng kiểm soát vi khuẩn tốt hơn hình tam giác.

Cơ chế hoạt động: AgNPs có thể hoạt động chống lại vi khuẩn thông qua một số cơ chế. Hạt nano cho phép giải phóng các ion Ag⁺ tham gia vào quá trình protein màng tế bào gây ức chế, ngăn chặn sự phân chia và tiêu diệt các vi khuẩn. Thêm nữa, chúng có thể chống lại sự kháng thuốc của vi khuẩn – ngược lại với kháng sinh.

Ứng dụng trong ngành thủy sản

Cải thiện chất lượng nước

Nhu cầu sử dụng nước sạch trong nuôi trồng thủy sản trên toàn thế giới là rất cao, điều này dẫn đến nguồn nước sạch dần trở nên khan hiếm. Ngoài ra, việc dư thừa thức ăn trong nước, bài tiết chất thải cùng các chất hóa học, kháng sinh trong quá trình nuôi đã tạo ra một lượng chất thải lớn tồn dư trong môi trường nước.

Trong suốt thời gian qua, phương pháp giải quyết chủ yếu vẫn là lọc và thay nước liên tục. Tuy nhiên, lượng nước cần thiết cho mỗi hệ thống nuôi trồng thủy sản vừa và nhỏ có thể đạt tới vài trăm m³ nước mỗi ngày.

Công nghệ nano đã mang đến giải pháp khắc phục ô nhiễm nguồn nước, khử trùng bằng hạt nano giúp diệt khuẩn, loại bỏ các tạp chất hữu cơ, chất thải. Trong nghiên cứu đánh giá về việc sử dụng hạt nano khử trùng nước, tiêu diệt vi khuẩn, virus và mầm bệnh đã mang về một kết quả tích cực. Tuy nhiên, mặt hạn chế của phương pháp này là chi phí cao. Vậy nên cần cân đối lợi ích kinh tế khi áp dụng.

Giá trị dinh dưỡng

Theo một nhóm nghiên cứu mới đây cũng chỉ ra rằng, sử dụng hạt nano trong thức ăn giúp tăng tỷ lệ hấp thu các chất khoáng và dinh dưỡng trực tiếp qua các mô trong  hệ tiêu hóa của cá. Họ cũng chứng minh được rằng các hạt nano có chức năng tương tự như một chất vận chuyển, kiểm soát và bảo vệ nguồn dinh dưỡng, chống lại vi sinh vật gây bệnh.

Kiểm soát bệnh tật

Một trong các ứng dụng vượt trội của hạt nano là kiểm soát bệnh do khả năng diệt khuẩn của chúng.

Đối với ngành thủy sản nói riêng, một trong những thách thức lớn phải đối mặt là việc kiểm soát các bệnh nhiễm trùng gây ra bởi vi khuẩn, virus, nấm và ký sinh trùng. Theo phương thức truyền thống, người ta vẫn đang sử dụng các loại thuốc kháng sinh trong điều trị. Tuy nhiên, việc lạm dụng kháng sinh đã dẫn đến sự kháng thuốc của các vi sinh vật gây gây bệnh khiến cho hiệu quả điều trị ngày một giảm dần.

Để tìm ra phương pháp thay thế, các nhà khoa học đã nghiên cứu sử dụng AgNPs trong điều trị giúp kiểm soát mầm bệnh cho ngành thủy sản.

Một số nghiên cứu về hạt nano bạc được sử dụng làm kiểm soát mầm bệnh trong nuôi trồng thủy sản

Tác giả	Đặc điểm của AgNPs	Vi sinh vật	Kết quả
Dananjaya et al . 2016	AgNPs từ chitosan	Aliviibrio salmonicida	MIC 50 μg/ml-1 và  MCB 100 μg/ml-1
Ravikumar et al. 2012	Hạt Nano of Al2O3, Fe3O4, CeO2, ZrO2, MgO	Aeromonas hydrophila, Bacillus subtilis, Vibrio harveyi, V. parahaemolyticus and serratia sp.	Sự bất hoạt tạm thời của CeO2 cho thấy khả năng kháng khuẩn cao khi sử dụng với nồng độ  10 μg/ml-1.
Soltani và cộng sự. 2009	Nanocid	Streptococcus iniae, Lactococcus garvieae, Yersinia ruckeri, Aeromonas hydrophila	MBC của S. iniae  từ 5 đến 0,15 µg/mL-1, MBC của Lgarvieace  từ 10 μg/ml-1 đến 0,62 μg/ml-1, MBC của A. hydrophila là 0,31 μg/ml-1 đến <0 μg/ml-1 , Y. ruckeri MBC là 2,5 đến 0,62 μg/ml-1
Swain và cộng sự. 2014	Nanopartículas của CuO, ZnO, Ag, Ti 2	Aeromonas hydrophila, Edwardsiella tarda, Pseudomonas aeruginosa, Flavobacterium branchiophilum, Vibrio spp Staphylococcus aureus, Bacillus cereus and Citrobacter spp.	Cho thấy tác dụng kháng khuẩn trong các chủng đã được thử nghiệm.
Mahanty e. al. 2013	Hạt nano tổng hợp từ lá xoài, Bạch đàn, Đu đủ và chuối.	Bình xịt khí dung	Hạt nano tổng hợp với đu đủ cho thấy có tác động kháng khuẩn với nồng độ sử dụng 153.6 µg/mL-1.
Vijay Kumar et. al. , 2014	AgNPs tổng hợp từ cây sâm đất.	A.hydrophila, O.fluorescens và F.branchiophilum.	Nồng độ AgNPs trong khoảng 50 µg/mL-1 có sự ức chế cao hơn. (15 mm) đối với F. Branchiophylum , 14 mm đối với A.hydrophila và 12mm đối với P.fluorescen.

 

Trong nghiên cứu gần đây đã đánh giá được tác dụng kháng khuẩn của các hạt nano đối với 2 vi khuân Lactococcus garvieae và Streptococcus iniae. Sự ức chế nồng nộ (MIC) và nồng độ diệt khuẩn (BC) đã được xác định. Kết quả, MIC có phạm vi phân lập vi khuẩn từ 1.12 -5 μg/ml^-1 đối với L.garvieae và 1.2 – 2.5 μg/ml-¹ đối với S.iniae. Giá trị trung bình của L.garvieae đạt 2.5 μg/ml-¹, S.iniae đạt 2.1 μg/ml-¹.  Số liệu này cho thấy tác dụng của Nano bạc trên chủng Streptococcus iniae rõ rệt hơn.

Theo một nghiên cứu khác về đánh giá tác động của AgNPs lên ký sinh trùng Ichthyophthirius multifiliis – một loại ký sinh gây bệnh đốm trắng trên cá nước ngọt. Sử dụng AgNPs tỷ lệ 10 và 15 μg/ml-¹ đã cho thấy hiệu quả rõ rệt.

Việc tổng hợp các AgNPs từ các sản phẩm tự nhiên cũng đã được áp dụng và cho kết quả tích cực. Ví dụ : AgNPs được chiết xuất từ cây hoa trà  giúp kiểm soát vi khuẩn Vibrio harveyi  gây bệnh cho Tôm he Ấn độ. Thí nghiệm được thực hiện trong ống nghiệm và đã chỉ ra rằng với nồng độ AgNPs 10 μg/ml-¹ giúp ức chế 70% sự phát triển của vi khuẩn.

Thêm một nghiên cứu nữa từ vi khuẩn Bacillus subtilis – một loại vi khuẩn không gây bệnh để tổng hợp hợp chất Nano, nghiên cứu cũng chứng minh được tác động của chúng lên vi khuẩn V.paraheamolyticus và V.harveyi gây bệnh viêm ruột hoại tử ở tôm thẻ chân trắng.  Kết quả cho thấy tỷ lệ sống khi sử dụng hợp chất Nano lên đến 90%.

Một thí nghiệm khác về nghiên cứu tác dụng của Nano bạc đối với nấm cũng cho thấy sự tác động làm suy giảm nấm của hợp chất này.

Gần đây, hạt Nano bạc cũng được nghiên cứu phát triển về vacxin thế hệ mới giúp chống lại vi khuẩn Listonella anguillarum ở cá chép và hội chứng đốm trắng (WSSV) cùng một số loài virus tấn công trên tôm. Kỹ thuật mới này có thể giúp bổ sung hàng rào bảo vệ, tránh bất hoạt trong quá trình hoạt động của vacxin.

 

Tài liệu gốc: https://www.researchgate.net/publication/326019760_Silver_nanoparticles_applications_AgNPS_in_aquaculture