Độc tính Nano Bạc
Bên cạnh những lợi ích lớn, vật liệu nano ẩn chứa không ít rủi ro đối với môi trường, đặc biệt là hạt nano bạc.
Hiện nay, vật liệu nano đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực của đời sống như điện tử, dệt may, mỹ phẩm, hóa chất, môi trường, y học, nông nghiệp, thực phẩm, năng lượng, xây dựng … Trong nuôi trồng thủy sản, một số nguyên tố vi khoáng kích thước nano như bạc, selen, sắt … cũng được dùng như phụ gia thức ăn giúp tăng khả năng tăng trưởng và kháng bệnh nhưng sử dụng công nghệ nano để xử lý nước, kiểm soát bệnh mới là hướng đi chủ yếu. Các hạt nano sử dụng để xử lý môi trường bị nhiễm bệnh cũng có tác dụng rất hiệu quả, làm sạch nhanh và ngăn ngừa được sự lây lan dịch bệnh trong khu vực nuôi một cách hiệu quả nhất. Bên cạnh những lợi ích to lớn, nó cũng ẩn chứa không ít rủi ro đối với môi trường, đặc biệt là hạt nano bạc. Khi nano bạc (AgNPs) được dùng rộng rãi, các chất này có thể lắng đọng trong nước thải mà việc xử lý nước thải không thể loại bỏ hết những chất này khỏi nước, vì thế sẽ có mặt ở sông hồ và nước biển. Những lý do này chính là nguyên nhân để nghiên cứu các ảnh hưởng của nano bạc đối với sinh vật dưới nước ngày càng nhiều hơn.
Đối với các nghiên cứu về ảnh hưởng của nano bạc thì hầu hết trên các đối tượng như tảo, vi khuẩn, động vật thủy sinh… Trong đó, tảo được xem là sinh vật chỉ thị tốt nhất để đánh giá mức độ ảnh hưởng của một chất đến môi trường nước. Vì vậy để đánh giá ảnh hưởng AgNPs được giải phóng vào nước sau khi được sử dụng, tái sử dụng nguồn nước thải thì tảo là yếu tố ảnh hưởng đầu tiên.
Tảo
Tảo được xem là sinh vật chỉ thị tốt nhất để đánh giá mức độ ảnh hưởng của một chất đến môi trường nước. Độc tính của đối AgNPs với tảo được tiến hành nhiều thí nghiệm ở quy mô phòng thí nghiệm và các nghiên cứu này đã chứng minh rằng AgNPs độc với tảo ở các nồng độ khác nhau.
| Tảo | Kích thước của AgNPs | Nồng độ | Ảnh hưởng của AgNPs | Nguồn |
| Chlamydomonas reinhardtii | 10 nm | 10, 50, 100 và 500 µM | Giảm năng suất quang hợp của tảo | Navarro và ctv, 2008 |
| Chlorella vulgaris, Dunaliella tertiolecta | 50 nm | 0 – 10 µg/L | AgNPs ảnh hưởng xấu đến sự phát triển của tảo | Oukarroum và ctv, 2012 |
| Chlamydomonas reinhardtii | 25 ± 13 nm | EC50-1h = 3300 nM EC50-5h = 829 nM | Độc tính gây ra bởi sự tích lũy các ion bạc được giải phóng từ AgNPs trong tế bào | Navarro và ctv, 2008 Fabrega và ctv, 2010 |
| Thalassiosira weissflogii | 60 – 70 nm | 0,02 – 0,0002 nM | Giảm khả năng sản xuất chất diệp lục và tốc độ quang hợp. | Fabrega và ctv, 2010 |
| Chara vulgaris | 10 – 15 nm | 0,9 mM | Chuyển màu xanh lá cây sang màu vàng do mất dần chất diệp lục | Das và ctv, 2012 |
| Pseudokirchneriella subcapitata | 20 – 30 nm | LC50 = 0,19 mg/L | Độc tính của AgNPs thấp hơn các ion bạc | Griffitt và ctv, 2009 |
| Chlorella sp. | ≤ 100 nm | 10 ppm | Giảm khả năng sản xuất những phân tử hóa học trong cấu trúc chứa oxy | Zaidi và ctv, 2014 |
Vi khuẩn
Bên cạnh đó, có một số nghiên cứu về sự tương tác của AgNP với vi khuẩn, nấm và vi rút, trong đó vi khuẩn là một trong những sinh vật quan trọng nhất do kích thước nhỏ và cấu trúc tế bào đơn giản. Choi và ctv (2008) đã mô tả cơ chế ức chế của nano bạc đối với vi khuẩn và phát hiện các ion bạc tự do độc hại hơn bạc nitrat. Hơn nữa, khi các ion bạc phản ứng với nhóm protein chức năng SH, chúng gây ra sự bất hoạt trong tế bào vi khuẩn (Morones và ctv, 2005).
| Vi khuẩn | Kích thước của AgNPs | Nồng độ | Ảnh hưởng của AgNPs | Nguồn |
| Aspergillus sp. | 30 – 45 nm | 13,2 nM | Tạo ra các gốc tự do làm mất tính thấm của màng | Kim và ctv, 2007 |
| Escherichia coli | 13,5 nm | 3,3 – 6,6 nM | Tạo ra các gốc tự do làm mất tính thấm của màng | Kim và ctv, 2007 |
| Staphylococus arueus | 50 nm | > 33 nM | Ức chế sự phát triển | Ruparelia và ctv, 2008 |
| Bacillus subtilis | 40 nm | 40 µg/mL | Sự tương tác của vi khuẩn với AgNPs gây ra sự phá hủy cơ chế trao đổi proton. | Yoon và ctv, 2007 |
| Pseudomonas fluorescens | 66 ± 30 nm | 0 – 2000 ppb | Độc tính của AgNPs thay đổi theo pH | Fabrega và ctv, 2010 |
| Escherichia coli, Salmonella typhi | 16 ± 8 nm | 0 – 100 µg/mL | AgNPs dưới 10 nm gắn với màng và gây độc tính | Morones và ctv, 2005 |
Bảng 1.2. Tổng hợp các nghiên cứu đánh giá AgNPs lên vi khuẩn.
Động vật thủy sản
Ở Việt Nam, việc ứng dụng vật liệu nano bạc cũng là một hướng công nghệ được tập trung nghiên cứu trong một số lĩnh vực như y tế, dược phẩm, đồ dùng gia đình, môi trường ... và bước đầu đã thu được những kết quả nhất định. Vì thế, việc sử dụng dung dịch nano bạc giúp cải thiện môi trường nước thủy sản bị ô nhiễm và tiêu diệt các mầm bệnh, tạo điều kiện thuận lợi cho thủy sản sinh trưởng phát triển tốt ngày càng được nhân rộng.
Ứng dụng vật liệu nano bạc ở quy mô thí nghiệm của nhóm nghiên cứu của Viện Công Nghệ Nano - Đại học Quốc gia Tp HCM đã công bố kết quả thử nghiệm thành công vật liệu nano bạc trong phòng ngừa bệnh tôm. Kết quả kiểm nghiệm của Viện Pasteur TpHCM cũng cho thấy, sản phẩm nano bạc của Viện Công nghệ Nano (INT) có khả năng diệt các loài vi khuẩn có trên hoa quả và vi khuẩn gây bệnh tôm. Kết quả kiểm nghiệm sản phẩm nano bạc cũng khẳng định sản phẩm nano bạc có khả năng diệt vi khuẩn lam và các loại vi khuẩn Escherichia coli, V. anguillarum, V. harveyi, V. fluvialis, V. parahaemolyticus. Ngoài ra, thử nghiệm với hội chứng tôm chết sớm của tôm thẻ chân trắng tại trại nuôi của Trường Đại học Nông Lâm TpHCM sau 53 ngày cho thấy, tôm trong bể nuôi có sử dụng nano bạc còn sống trên 85%, trong khi tôm nuôi trong bể không sử dụng nano bạc có tỷ lệ chết lên tới gần 100%. Hiện tại, công nghệ nano bạc đang được ứng dụng trên gần 6.000 m² ao nuôi tôm tại Trang trại nuôi tôm công nghệ sạch Thái Tuấn (huyện Cần Giờ, Tp HCM) và Trại tôm Hoàng Vũ (huyện Bình Đại - Bến Tre). Bước đầu, kết quả đánh giá nước trong ao qua xử lý nano bạc trong hơn, tôm khỏe hơn tôm trong ao đối chứng.
Cuối cùng, các nghiên cứu trong lĩnh vực này cần phát triển để hình thành khung pháp lý cho phép kiểm soát và sử dụng các hợp chất này và các biện pháp trừng phạt khi được sử dụng với mục đích nào khác để hạn chế tác động của chúng đối với sinh vật và môi trường và cho con người.