Nano Berberine tiềm năng cho nguyên liệu mới trong phòng trị bệnh thủy sản

Berberine là gì? 

Berberine là một chất cũng còn khá mới mẻ hiện nay, chúng được biết đến có nhiều tác dụng như kháng khuẩn, kháng virus và chống viêm. Tuy nhiên, berberine hòa tan trong nước kém, hấp thụ nhẹ và sinh khả dụng thấp điều này làm cản trở các ứng dụng của nó. Để khắc phục những hạn chế này, công nghệ nano được coi là giải pháp hữu hiệu.

Berberin được chiết xuất từ các loại cây thuộc chi Berberis

Vật liệu nano đã được biết đến với nhiều các đặc tính ưu việt như tỉ lệ hấp thụ cao, khả năng kháng khuẩn cao, không làm ảnh hưởng đến sức khỏe con người và vật nuôi, thân thiện với môi trường. Vì vậy, nano berberine được hướng đến là chế phẩm an toàn, hiệu quả và thân thiện với môi trường để phục vụ nghề nuôi trồng thủy sản nói chung và nuôi tôm nói riêng. 

Berberin là một alkaloid thuộc nhóm isoquinoline là một nhóm các hợp chất hữu cơ có gốc thực vật chứa chủ yếu các nguyên tử nitơ. Berberine có có cấu trúc là 2,3-methylenedioxy-9,10-dimethoxy-protoberberine. Nó có trọng lượng phân tử 336.36122g/mol, và màu vàng tươi sau khi cô lập.

Trong tự nhiên, berberin được chiết xuất từ các loại cây thuộc chi Berberis, Hydrastis canadensis (hải cầu vàng) chứ từ 0,5 đến 6%, hay trong hoàng đằng (Fibraurea tinctoria Lour) có nhiều alkaloid dẫn xuất của isoquinolein, chủ yếu là berberin tỷ lệ từ 1,5 đến 2-3%. 

Tạo nano berberine 

Trong dược liệu, có 2 phương pháp chính để tạo hạt nano thuốc: phương pháp từ dưới lên (bottum-up) và phương pháp từ trên xuống (top-down). Phương pháp bottum-up ít được sử dụng vì cần phải hòa tan dược liệu trong dung môi hữu cơ và khó phân bố được ở kích thước hẹp. Phương pháp top-down được sử phổ biến hơn với các kỹ thuật như nghiền bi, đồng nhất hóa, đồng nhất hóa áp suất cao.

Trong đó, kỹ thuật nghiền bi có nhiều ưu điểm như nghiền được hạt có kích thước tiểu phân bé, duy trì trạng thái vô khuẩn của nguyên liệu. Đã có nhiều nghiên cứu chế tạo nano berberin với nhiều phương pháp khác nhau như: Gắn berberin trên nano polymer, trên silica từ tính, trên lipid, gắn vào các dendrimer, graphene hay trên các nano vàng, nano bạc… nhằm giúp tăng khả năng phân tán của chúng, tạo điều kiện cho cơ thể hấp thụ tốt hoạt chất berberin để phát huy hết tác dụng dược lý của chúng.

Nano berberine được điều chế bằng phương pháp hoá khử 

Nano berberine được điều chế bằng phương pháp hoá khử với kích thước hạt trung bình 10-15nm. Nano berberin được tạo bằng phương pháp nghiền quay với bi Zirconium kết quả các hạt nano tạo ra có kích thước trung bình khoảng 60 nm.

Khả năng ứng dụng vào phòng trị bệnh thủy sản 

Đã có nhiều thử nghiệm trong việt kiểm soát vi khuẩn và nấm bệnh. Cụ thể, nano berberine có tác dụng mạnh với vi khuẩn gây bệnh hoại tử gan tụy cấp trên tôm. Tất cả các nồng độ nano berberine đều có khả năng ức chế vi khuẩn này.

Dưới đây là những kết quả bước đầu thử nghiệm khả năng diệt vi khuẩn gây bệnh trên động vật thủy sản của nano berberine, cụ thể là bệnh hoại tử gan tụy cấp tính trên tôm.

Ở công thức nano berberine 2,0 ppm, với thời gian tiếp xúc 45 phút hiệu lực ức chế vi khuẩn đạt 69,58%, thời gian tiếp xúc 60 phút hiệu lực ức chế tăng lên đến 79,94% còn với thời gian tiếp xúc 75 phút hiệu lực ức chế đạt 88,34%.

Ở công thức nano berberine 4,0 ppm, với thời gian tiếp xúc 45 phút hiệu lực ức chế vi khuẩn đạt 83,92%, thời gian tiếp xúc 60 phút hiệu lực ức chế tăng lên đến 93,73% còn với thời gian tiếp xúc 75 phút hiệu lực ức chế vi khuẩn đạt 95,10%.

Ở công thức nano berberine 6,0 ppm, với thời gian tiếp xúc 45 phút hiệu lực ức chế vi khuẩn đạt 90,91%, thời gian tiếp xúc 60 phút hiệu lực ức chế tăng lên đến 96,87% còn với thời gian tiếp xúc 75 phút hiệu lực ức chế vi khuẩn đạt 99,08%.

Ở công thức nano berberine 8,0 ppm, với thời gian tiếp xúc 45 phút hiệu lực ức chế vi khuẩn đạt 97,90%, thời gian tiếp xúc 60 phút và 75 phút cho hiệu suất đạt 100%.

Như vậy khả năng ức chế của nano berberine không chỉ phụ thuộc vào nồng độ mà còn phụ thuộc vào thời gian xử lý. Với thời gian xử lý 60 phút, nồng độ nano berberine 8,0 ppm cho hiệu lực ức chế hoàn toàn vi khuẩn, tương đương với hiệu lực ức chế của kháng sinh streptomycin 10ppm, với thời gian 75 phút, nồng độ nano berberine 6,0 ppm cho hiệu lực ức chế gần đạt 100%. Nano berberine hứa hẹn là một nguyên liệu mới để thay thế kháng sinh phòng trị trên tôm nói chung và động vật thủy sản nói riêng nhằm góp phần phát triển nền nuôi trồng thủy sản theo hướng bền vững.