Độc tính Nano Bạc

Nano bạc
Nano bạc ẩn chứa không ít rủi ro đối với môi trường

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 
Bảng 1.1. Tổng hợp các nghiên cứu đánh giá AgNPs lên tảo.

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 nMTạo 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.

Marine
Đăng ngày: 06/08/2020