Nội dung bài viết
Bối cảnh ngành thủy sản
Sự xuất hiện của vi khuẩn kháng thuốc kháng sinh là mối quan tâm lớn trong cả con người và thú y (Perry, Waglechner, và Wright, 2016).
Sử dụng kháng sinh quá mức và không kiểm soát trong các trang trại chăn nuôi bao gồm cả nuôi trồng thủy sản trong cuộc khủng hoảng này (Cabello, 2006; Economou và Gousia, 2015).
Các gen kháng thuốc kháng sinh có thể được chuyển theo chiều ngang giữa các vi khuẩn trong môi trường sống dưới nước và trên cạn (Cabello, Godfrey, Buschmann và Dölz, 2016; Perry et al., 2016).
Trong khi đó, bùng phát dịch bệnh do vi khuẩn trong nuôi trồng và đánh bắt thủy sản là mối đe dọa đối với ngành nuôi cá và động vật có vỏ (Leung và Bates, 2013).
Nông dân ngày càng có nhu cầu giảm sự phụ thuộc vào thuốc kháng sinh thông thường để kiểm soát các bệnh nhiễm trùng do vi khuẩn trong các trang trại chăn nuôi và nuôi trồng thủy sản. Một trong những giải pháp thay thế mới cho thuốc kháng sinh là sử dụng các hạt nano. Ứng dụng tiềm năng của chúng làm chất kháng khuẩn trong y học cho người và thú y bao gồm cả thuốc cho cá là một lĩnh vực nghiên cứu tích cực (Shaalan, Saleh, El-Mahdy, và El Matbouli, 2016).
Do đặc tính kháng khuẩn của chúng, các hạt nano bạc được sử dụng trong nhiều ứng dụng y tế (Prabhu và Poulose, 2012). Các hạt nano bạc phát huy hoạt tính kháng khuẩn của chúng thông qua các cơ chế khác nhau.
Các hạt nano bạc cho thấy có hiệu quả chống lại vi khuẩn đa kháng thuốc (Lara và cộng sự, 2010), và thể hiện hoạt tính diệt khuẩn chống lại vi khuẩn Gram âm (Sondi và Salopek-Sondi, 2004). Hầu hết các vi khuẩn thủy sinh đều là vi khuẩn Gram âm như Aeromonas sp., Edwardsiella sp., Flavobacterium sp., Francisella noatunensis, Photobacterium damselae, Pseudomonas sp., Shewanella putrefaciens, Vibrio sp. và Yersinia ruckeri (Austin và Austin, 2016).
Tác dụng chống nấm của các hạt nano bạc cũng đã được ghi nhận đối với nấm mốc Aphanomyces xâm nhập vào nước.
Các hạt nano bạc tương tự cũng được chứng minh chống lại mầm bệnh A. hydrophila gây lở loét, xuất huyết ở cá và Vibrio harveyi gây bệnh EMS ở tôm he Ấn Độ (Vaseeharan và cộng sự, 2010)
Thí nghiệm nghiên cứu hạt nano bạc
Sự gia tăng của vi khuẩn kháng thuốc kháng sinh là một trong những thách thức lớn của thời đại. Một trong những chiến lược để hạn chế sự phát triển của tình trạng kháng thuốc kháng sinh là nghiên cứu các loại thuốc kháng sinh thay thế.
Các hạt nano bạc được cho là tiềm năng vì chúng thể hiện hoạt tính diệt khuẩn mạnh trong môi trường thực nghiệm trên các cá thể sống, mục đích của nghiên cứu này là đánh giá hoạt tính kháng khuẩn trong thực nghiệm động vật sống của các hạt nano bạc đối với vi khuẩn Aeromonas salmonicida.
Hạt nano bạc có khả năng diệt khuẩn mạnh
1. Cá hồi vân (gôm 120 con) được chọn để nghiên cứu, chia thành bốn nhóm, mỗi nhóm 30 con.
- Nhóm đầu tiên được cho lây nhiễm với A. salmonicida (Mẫu cá bệnh không xử lý).
- Nhóm thứ hai được lây nhiễm với A. salmonicida và tiếp xúc với các hạt nano bạc bằng cách ngâm trong ba giờ (100 μg / L) tương đương 0.1 ppm.
- Nhóm thứ ba được lây nhiễm với A. salmonicida và được tiêm 100μL các hạt nano bạc vào màng bụng mỗi con cá (17 μg / mL = 17 ppm) ((210 μg / kg trọng lượng cơ thể cá)
- Nhóm thứ tư được là mẫu cá khỏe mạnh dùng để làm mẫu đối chứng.
2. Thời điểm lấy mẫu thử nghiệm
Việc lấy mẫu được thực hiện tại hai thời điểm, lần lấy mẫu đầu tiên được thực hiện trong 7 ngày sau thử nghiệm, và lần lấy mẫu thứ hai và kết thúc thử nghiệm được thực hiện trong 35 ngày sau thử nghiệm.
Kết quả thí nghiệm
1. Đặc tính của các hạt nano bạc
Tương tự như nghiên cứu trong phòng thí nghiệm trước đây của Shaalan và cộng sự, 2017, phân tích UV – Vis cho thấy đỉnh hấp thụ cực đại ở bước sóng 395 nm, xác nhận việc tổng hợp thành công các hạt nano bạc.
Nano bạc có dạng hình cầu với đường kính trung bình là 21,2 nm phạm vi kích thước hạt nano được thử nghiệm là 11–39 nm (Hình 1)
2. Dấu hiệu lâm sàng và tỷ lệ tử vong
Các dấu hiệu lâm sàng chung như hôn mê và giảm lượng thức ăn được quan sát thấy ở cá bị nhiễm bệnh. Sự khởi phát của mụn nhọt đặc trưng bắt đầu vào ngày thứ 3 sau khi thử nghiệm vi khuẩn chỉ ở nhóm 1. Nhiều vết loét trên da kéo dài đến các cơ bên dưới đã được hiển thị (Hình 2) và trường hợp tử vong đầu tiên được ghi nhận sau 6 ngày lây nhiễm . Các dấu hiệu lâm sàng của bệnh nhọt và tử vong chỉ được quan sát thấy ở nhóm 1 (2 trường hợp tử vong trong tuần đầu tiên sau thử nghiệm, mỗi trường hợp một ca tử vong).
Hình 2: Nhiều mụn nhọt xuất hiện trên da cá nhiễm A. salmonicida, các vết loét trên da đang mở rộng sâu đến lớp cơ bên dưới.
Cá ở cả 2 nhóm được xử lý bằng hạt nano bạc không có bất kỳ dấu hiệu lâm sàng nào và không có trường hợp tử vong nào được ghi nhận trong toàn bộ thời gian thí nghiệm. Tổng số cá được tóm tắt trong Bảng 1.
Bảng 1
| Nhóm 1 | Nhóm 1 | Nhóm 2 | Nhóm 2 | Nhóm 3 | Nhóm 3 | Nhóm 4 | Nhóm 4 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| > | Mẫu 1 | Mẫu 2 | Mẫu 1 | Mẫu 2 | Mẫu 1 | Mẫu 2 | Mẫu 1 | Mẫu 2 |
| Tổng số cá | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 |
| Số lượng cá được lấy mẫu (mỗi thời điểm) | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| Số cá chết | 1 | 1 | - | - | - | - | - | - |
| Số lượng cá có dấu hiệu lâm sàng của mụn nhọt | 2 | 1 | - | - | - | - | - | - |
| Số cá có kết quả dương tính với PCR | 3 | 3 | - | - | - | - | - | - |
| Số lượng cá có biểu hiện thay đổi mô bệnh học | 2 | 1 | - | - | - | - | - | - |
3. Phân lập vi sinh
A. Salmonicida được phân lập lại từ các tổn thương da (mụn nhọt) và thận của cá bị nhiễm bệnh (nhóm 1) ở trên. Không có sự phát triển của A. salmonicida ở tất cả cá của nhóm 4 và được xử lý bằng hạt nano bạc ( nhóm 2, 3)
4. Kết quả PCR
Bảy ngày sau lây nhiễm vi khuẩn, các xét nghiệm PCR đã được phân tích ở thận và lá lách. Các mẫu cá của nhóm 1 đều dương tính bằng PCR xác nhận nhiễm A. salmonicida trong khi tất cả cá từ các nhóm được xử lý bằng hạt nano bạc đều cho kết quả âm tính (Hình 3)
Hình 3: Kết quả xét nghiệm PCR
Ở 35 ngày sau thí nghiệm, không có tổn thương nào trong các nhóm 2, 3 trong khi hoại tử gan xuất hiện ở cá nhóm 1.
5. Quan sát các mô dưới kính hiển vi điện tử
Nhóm 1: sau 7 ngày sau lây nhiễm (A) Thận cho thấy sự hiện diện của các tập hợp vi khuẩn lớn với sự hoại tử của các mô tạo máu (mũi tên), vạch chia độ = 100 μm (B) Thận cho thấy sự thoái hóa của lớp biểu mô của thận hình ống (mũi tên), vạch chia = 100 μm (C) Lá lách cho thấy tập hợp vi khuẩn liên quan đến hoại tử mô tạo máu (mũi tên), vạch chia độ = 100 μm (D) Gan cho thấy sự hiện diện của vùng khu trú của hoại tử tế bào gan (mũi tên), vạch chia = 100 μm (E) Tim hiển thị tập hợp vi khuẩn giữa các bó cơ với phản ứng tế bào (mũi tên), vạch chia = 50 μm
Nhóm (2,3) được xử lý bằng hạt nano bạc: 7 ngày sau lây nhiễm
Nhóm được xử lý ngâm hạt nano bạc (A – D), nhóm 3 xử lý bằng cách tiêm hạt nano bạc (E – H).
- (A, E) Thận có hình dạng mô học và lớp biểu mô bình thường của ống thận, vạch vảy = 50 μm (B, F) Cấu trúc mô học bình thường của lá lách, vạch chia = 100 μm
- (C, G) Gan biểu hiện mô học bình thường cấu trúc, vạch chia độ = 100 μm
- (D, H) Tim biểu thị kiểu mô học bình thường, vạch chia = 100 μm.
Kết luận
Dựa trên kết quả thu được cho nghiên cứu này, các nhà khoa học của đại học Veterinary Medicine Vienna và Cairo đưa ra kết luận rằng tắm một lần (100 μg / mL = 0.1 ppm trong 3 giờ) hoặc tiêm I / P (17 μg / mL = 17 ppm) với các hạt nano bạc có hiệu quả chống lại A. salmonicida salmonicida ở cá hồi vân. Hơn nữa, phương pháp ngâm/tắm cá bằng các hạt nano bạc không dẫn đến dư lượng bạc, không phát hiện được sự tồn tại bạc trong cơ sau 35 ngày xử lý.
NANO NNA VIỆT NAM
Nguồn tham khảo: Silver nanoparticles: Their role as antibacterial agent against Aeromonas salmonicida subsp. salmonicida in rainbow trout ( Oncorhynchus mykiss )