Ảnh hưởng của nano oxalate đến sinh trưởng của vi tảo Haematococcus pluvialis

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:9

Thêm vào BST

Báo xấu

10
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Ảnh hưởng của nano oxalate đến sinh trưởng của vi tảo Haematococcus pluvialis được tiến hành nhằm mục tiêu đánh giá ảnh hưởng của các hạt nano oxalate đến sự sinh trưởng ở vi tảo H. pluvialis từ đó có cái nhìn bao quát hơn về tiềm năng ứng dụng của các hạt nano trong nuôi cấy vi tảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Ảnh hưởng của nano oxalate đến sinh trưởng của vi tảo Haematococcus pluvialis

BÁO CÁO KHOA HỌC VỀ NGHIÊN CỨU VÀ GIẢNG DẠY SINH HỌC Ở VIỆT NAM - HỘI NGHỊ KHOA HỌC QUỐC GIA LẦN THỨ 5 DOI: 10.15625/vap.2022.0055 ẢNH HƯỞNG CỦA NANO OXALATE ĐẾN SINH TRƯỞNG CỦA VI TẢO Haematococcus pluvialis Đỗ Thị Yến 1, Đinh Công Duy Hiệu 2, Trần Nguyễn Quỳnh Anh1,2, 0F 1F Trịnh Đăng Mậu1,2,* Tóm tắt. Vi tảo Haematococcus pluvialis được báo cáo là nguồn sản xuất chính astaxanthin tự nhiên cho đến hiện tại. Môi trường BBM tiêu chuẩn được xử lý với các nồng độ khác nhau của các hạt nano oxalate (Fe, Zn, Cu) được sử dụng để đánh giá mức độ sinh trưởng của vi tảo trong 5 ngày. Nano oxalate có thể thúc đẩy tốc độ sinh trưởng của vi tảo H. pluvialis ở các nồng độ phù hợp. Hiệu quả kích thích sinh trưởng cao nhất đạt được ở nghiệm thức bổ sung nano Fe 54 µM với tốc độ sinh trưởng lên đến 0,288 ± 0,027/ngày và được duy trì ở các nồng độ 18 µM và 90 µM với khác biệt không đáng kể. Tốc độ sinh trưởng của H. pluvialis cũng được cải thiện ở nồng độ thấp của nano Zn (15 - 30 µM) và nano Cu 3,12 µM. Bổ sung nano Cu 3,12 µM đã kích thích sinh trưởng của tảo đạt 0,253 ± 0,002/ngày. Nồng độ tối ưu của nano Zn cho sinh trưởng của tảo là 30 µM với tốc độ sinh trưởng tương ứng đạt 0,275 ± 0,003/ngày. Kết quả cho thấy tiềm năng trong việc sử dụng các hạt nano oxalate trong nuôi cấy H. pluvialis nhằm sản xuất thương mại astaxanthin – hợp chất sinh học có hoạt tính chống oxy hóa cao. Từ khóa: Astaxanthin, Haematococcus pluvialis, nano, sinh trưởng. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Haematococcus pluvialis là vi tảo lục sống ở các thủy vực nước ngọt. Trong một số điều kiện stress nhất định, chúng có khả năng tích lũy một lượng lớn sắc tố astaxanthin - hợp chất chống oxy hóa mạnh có giá trị thương mại cao (Boussiba, 2000). Tốc độ sinh trưởng chậm là một trong những vấn đề chính trong quá trình sản xuất astaxanthin từ vi tảo Haematococcus pluvialis. Vi tảo này được ghi nhận có tốc độ sinh trưởng và mật độ tế bào cuối cùng tương đối thấp trong điều kiện tăng trưởng tối ưu (Fàbregas et al., 2000). Hạt nano là các hạt với kích thước
504 BÁO CÁO KHOA HỌC VỀ NGHIÊN CỨU VÀ GIẢNG DẠY SINH HỌC Ở VIỆT NAM kích thích sinh trưởng và thúc đẩy sự tích tụ các hợp chất có giá trị ở vi tảo. Tuy nhiên, các ứng dụng của vật liệu nano trong công nghệ sinh học tảo vẫn còn trong giai đoạn sơ khai. Hiện tại, chúng ta còn biết rất ít về các phương pháp tiếp cận thử nghiệm và kiểm soát các đặc điểm của hạt nano để ứng dụng trong nuôi cấy tảo. Trên cơ sở đó, nghiên cứu này được tiến hành nhằm mục tiêu đánh giá ảnh hưởng của các hạt nano oxalate đến sự sinh trưởng ở vi tảo H. pluvialis từ đó có cái nhìn bao quát hơn về tiềm năng ứng dụng của các hạt nano trong nuôi cấy vi tảo. 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Chủng vi tảo Haematococcus pluvialis được chuyển giao từ Phòng Công nghệ tảo thuộc Khoa Sinh - Môi trường, Trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng. Giống vi tảo được nuôi cấy trên môi trường dinh dưỡng BBM đã được sửa đổi các nguồn Fe, Zn hoặc Cu trong 5 ngày. Nguồn Fe ban đầu (18μM FeSO4.7H2O) được thay thế bởi nano Fe ở các nồng độ 9; 18; 54 và 90 μM. Tương tự, nguồn Zn (30 μM ZnSO4.7H2O) và Cu (CuSO4.5H2O) lần lượt được thay thế bởi nano Zn (15; 30; 90 và 150 μM) và nano Cu (3,12; 6,29; 18,87; 31,45 μM). Các hạt nano được sử dụng trong nghiên cứu bao gồm nano Fe (sắt III oxalate), nano Zn (kẽm oxalate), nano Cu (đồng oxalate) được cung cấp bởi Viện Khoa học vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, kích thước trung bình của các hạt khoảng 40 – 100 nm. Mẫu đối chứng trong thí nghiệm được chuẩn bị theo yêu cầu dinh dưỡng của môi trường BBM. Các mẫu thí nghiệm được nuôi trong bình 500 mL có chứa 250 mL môi trường BBM đã được thay đổi chứa nồng độ hạt nano khác nhau. Bình nuôi cấy được duy trì ở nhiệt độ 28 °C dưới chu kỳ quang 18 giờ sáng : 6 giờ tối và được chiếu sáng bằng đèn LED trắng với cường độ ánh sáng 2000 lux. Thí nghiệm được theo dõi trong 5 ngày với mật độ vi tảo ban đầu khoảng 60 ± 3 x103 tế bào/mL. Tốc độ sinh trưởng của tảo được xác định thông qua việc xác định mật độ tế bào ở ngày đầu và ngày cuối thí nghiệm. Mật độ tế bào tảo được xác định bằng cách đếm số lượng tế bào trên buồng đếm Neubauer với diện tích mỗi ô lớn (0,1 cm x 0,1 cm) và độ sâu 0,01 cm (V = 10-4 cm3 = 10-4 mL). Mật độ tế bào được tính theo công thức: 𝑇ổ𝑛𝑔 𝑠ố 𝑡ế 𝑏à𝑜 𝑣𝑖 𝑡ả𝑜 đế𝑚 đượ𝑐 𝑁 (𝑡ế 𝑏à𝑜/𝑚𝐿) = 9 × 10−4 Trong đó, N là mật độ vi tảo (tế bào/mL) Tốc độ tăng trưởng (μ) trung bình sau 5 ngày nuôi của vi tảo trong thí nghiệm được xác định theo công thức của Abu-Rezq & cs. (1999): ln ( N t ) − ln ( N 0 ) µ= dt Trong đó: Nt là mật độ vi tảo ở ngày thứ 5, N0 là mật độ vi tảo ở ngày đầu và dt khoảng thời gian (ngày).
PHẦN 2. NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SINH HỌC PHỤC VỤ ĐỜI SỐNG VÀ PHÁT TRIỂN XÃ HỘI 505 Để đánh giá sự khác biệt có ý nghĩa trong thống kê giữa các nghiệm thức nghiên cứu, phương pháp phân tích phương sai (ANOVA) và kiểm tra hậu định Tukey’s được sử dụng. Toàn bộ các phân tích thống kê được thực hiện trên phần mềm R (R Development Core Team, 2020). 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN Ảnh hưởng của nano Fe đến sinh trưởng của vi tảo Haematococcus pluvialis Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy nano Fe ảnh hưởng tích cực đến tốc độ sinh trưởng của H. pluvialis (Hình 1, Bảng 1). Tốc độ sinh trưởng trung bình ghi nhận được ở các nghiệm thức khảo sát đạt 0,252 ± 0,05/ngày cao hơn so với đối chứng (0,195 ± 0,023/ngày) (p < 0,04). Trong đó, tốc độ sinh trưởng tối đa của H. pluvialis đạt được với sự bổ sung nano Fe (18 – 90 μM). Nano Fe 18 μM; 54 μM và 90 μM đã kích thích tốc độ sinh trưởng tăng lên đến 0,258 ± 0,006/ngày; 0,288 ± 0,027/ngày và 0,263 ± 0,004/ngày. Tuy nhiên, sự khác biệt về tốc độ tăng trưởng của vi tảo ở các nghiệm thức 18 μM; 54 μM; 90 μM là không có ý nghĩa thống kê. Bảng 1. Tốc độ sinh trưởng (/ngày) của H. pluvialis ở các nồng độ nano Fe khác nhau Nồng độ (μM) 9 18 54 90 18* Tốc độ sinh 0,195 ± 0,258 ± 0,288 ± 0,263 ± 0,195 ± trưởng (/ngày) 0,033 0,006 0,027 0,004 0,023 (*) Nghiệm thức đại diện cho nồng độ muối tan tương ứng trong môi trường đối chứng Hình 1. Tốc độ sinh trưởng (/ngày) của H. pluvialis ở các nồng độ khác nhau của nano Fe (* nghiệm thức đại diện cho nồng độ muối tan tương ứng trong môi trường đối chứng). Kết quả này có sự tương đồng với báo cáo của Rastar et al. (2018), mật độ tế bào của H. pluvialis tăng lên đến 452 × 103 tế bào/mL (gấp 1,3 lần đối chứng) khi bổ sung nano Fe3O4 và nano ZnO ở nồng độ tiêu chuẩn môi trường BBM sau 6 ngày tác động. Tương tự, tốc độ sinh trưởng của Scenedesmus obliquus cũng được cải thiện đáng kể trong môi trường bổ sung 2 – 20 μM nano Fe2O3. Sự cải thiện tốc độ sinh trưởng của H. pluvialis có thể liên quan đến các ion Fe3+ được giải phóng từ các hạt nano đại diện cho một nguồn khoáng vi lượng thích hợp. Fe3+
506 BÁO CÁO KHOA HỌC VỀ NGHIÊN CỨU VÀ GIẢNG DẠY SINH HỌC Ở VIỆT NAM phân ly từ nano Fe ở nồng độ thấp đã tác động tích cực đến sự phát triển của tế bào và sự tích tụ các hợp chất sinh hóa (He et al., 2017). Tốc độ sinh trưởng tối đa được duy trì ở các nồng độ nano Fe 18 μM; 54 μM và 90 μM có thể do sự chênh lệch về lượng Fe3+ giải phóng ở các nghiệm thức không đủ để tạo ra khác biệt trong sinh trưởng của H. pluvialis. Ảnh hưởng của nano Zn đến sinh trưởng của vi tảo Haematococcus pluvialis Với mật độ tảo ban đầu như nhau, nano Zn với các mức nồng độ khác nhau có thể kích thích hoặc hạn chế tốc độ sinh trưởng của H. pluvialis (Hình 2, Bảng 2). Tốc độ sinh trưởng của tảo được cải thiện với sự bổ sung nano Zn 15 μM (0,234 ± 0,004/ngày) và đạt tối đa ở nồng độ nano Zn 30 μM (0,275 ± 0,003/ngày). Sự ức chế sinh trưởng thể hiện ở các nghiệm thức bổ sung nano Zn 90 μM (0,196 ± 0,005/ngày) và 150 μM (0,160 ± 0,005/ngày). Điều này cho thấy, nồng độ thấp của các hạt nano Zn kích thích sinh trưởng của vi tảo H. pluvialis nhưng có thể gây độc đối với tế bào ở nồng độ cao. Bảng 2. Tốc độ sinh trưởng (/ngày) của H. pluvialis ở các nồng độ nano Zn khác nhau Nồng độ (μM) 15 30 90 150 30* Tốc độ sinh 0,234 ± 0,275 ± 0,196 ± 0,160 ± 0,212 ± trưởng (/ngày) 0,004 0,003 0,005 0,005 0,004 (*) Nghiệm thức đại diện cho nồng độ muối tan tương ứng trong môi trường đối chứng Hình 2. Tốc độ sinh trưởng (/ngày) của H. pluvialis ở các nồng độ khác nhau của nano Zn (* nghiệm thức đại diện cho nồng độ muối tan tương ứng trong môi trường đối chứng). Tốc độ sinh trưởng đối đa được ghi nhận với sự bổ sung nano Zn 30 μM cho thấy lượng ion Zn2+ được giải phóng từ các hạt nano có thể là nguồn kẽm tối ưu cho sự sinh trưởng của H. pluvialis. Mặc dù không đề cập về tốc độ tăng trưởng, nghiên cứu của Chen & cs. (2012) báo cáo khả năng tồn tại của Chlorella sp. không bị ảnh hưởng bởi các hạt nano ZnO với nồng độ lên đến 10 μM. Các tế bào bị phá hủy khi tiếp xúc với nồng độ cao nano ZnO (>100 μM). Trên đối tượng H. pluvialis, Djearamane & cs. (2019) cũng phát hiện các hạt nano ZnO đã làm giảm khả năng sống của tế bào, sinh khối tảo và các sắc tố quang hợp của H.
PHẦN 2. NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SINH HỌC PHỤC VỤ ĐỜI SỐNG VÀ PHÁT TRIỂN XÃ HỘI 507 pluvialis với tất cả các nồng độ thử nghiệm của các hạt nano ZnO (123 – 2469 μM). Tuy nhiên, các mức khảo sát thấp hơn đã không được tiến hành trong nghiên cứu này. Kết quả nghiên cứu của chúng tôi cho thấy sự ức chế sinh trưởng lên vi tảo H. pluvialis có thể xảy ra ở nồng độ nano Zn thấp hơn (90 μM). Một số bằng chứng chỉ ra rằng sự hấp phụ và tập hợp của các hạt nano đã gây tổn thương cơ học tế bào tảo và quá trình giải phóng các ion Zn2+ chính là cơ chế gây nên độc tính của các hạt nano ZnO (Chen & cs., 2012; Franklin & cs., 2007; Manzo & cs., 2013). Các hạt nano ZnO (50 nm) với kích thước lớn lỗ thành tế bào (5 - 20 nm) cũng được tìm thấy bên trong tế bào chất của H. pluvialis chứng tỏ chúng có khả năng xâm nhập nội bào (Djearamane & cs., 2019). Vì vậy, một cơ chế gây độc của các hạt nano do Limbach & cs. (2007) đưa ra có thể được đề cập ở đây là “con ngựa thành Troy”. Các hạt nano ZnO có thể xâm nhập vào trong tế bào, giải phóng các ion kim loại làm sự gia tăng các gốc oxy hóa (ROS) nội bào dẫn đến sự phá hủy màng và các bào quan của tảo. Đây có thể là các nguyên nhân dẫn đến sự suy giảm tốc độ sinh trưởng trên H. pluvialis mà chúng tôi ghi nhận được ở nồng độ 90 – 150 μM. Ảnh hưởng của nano Cu đến sinh trưởng của vi tảo Haematococcus pluvialis Tương tự nano Zn, chúng tôi cũng ghi nhận được hiệu quả tích cực của nano Cu đối với sinh trưởng của H. pluvialis ở nồng độ rất thấp (Hình 3, Bảng 3). Bổ sung nano Zn 3,12 μM đã thúc đẩy tốc độ sinh trưởng của H. pluvialis đạt tối đa (0,253 ± 0,002/ngày). Tuy nhiên, tốc độ sinh trưởng của vi tảo giảm dần với sự gia tăng nồng độ thử nghiệm từ 6,29 μM đến 31,5 μM. Tốc độ sinh trưởng của tảo ở nghiệm thức bổ sung nano Zn tiêu chuẩn (6,29 μM) và đối chứng không có sự khác biệt đáng kể. Ở nồng độ thử nghiệm cao nhất 31,45 μM, tốc độ sinh trưởng của tảo chỉ đạt 0,170 ± 0,012/ngày. Bảng 3. Tốc độ sinh trưởng (/ngày) của H. pluvialis ở các nồng độ nano Cu khác nhau Nồng độ (μM) 3,12 6,29 18,87 31,45 6,29* Tốc độ sinh 0,253 ± 0,211 ± 0,175 ± 0,170 ± 0,199 ± trưởng (/ngày) 0,002 0,007 0,014 0,012 0,004 (*) Nghiệm thức đại diện cho nồng độ muối tan tương ứng trong môi trường đối chứng Kết quả của chúng tôi tương đồng với công bố của Mykhaylenko & Zolotareva (2017), việc bổ sung 0,67 – 4 mg/L nano đồng cacboxylate có tác động tích cực đến sự phát triển của Chlorella vulgaris và đồng thời cải thiện hiệu quả phản ứng quang hóa của hệ thống quang hợp PSII. Tuy nhiên, nồng độ dao động từ 20 đến 40 mg/L ức chế mạnh sự phát triển của tảo sau 12 ngày nuôi. Sự ức chế sinh trưởng tương tự được ghi nhận trên Chlorella sp. với sự gia tăng của nồng độ nano Cu (10 – 160 μM) (Wang et al., 2013). Nghiên cứu của Wong et al. (2019) chỉ ra rằng các hạt nano Cu (10 – 200 ppm) đã hạn chế tốc độ tăng trưởng của H. pluvialis. Ở mức nồng độ rất thấp (3,12 – 6,29 μM), các hạt nano Cu dễ dàng hòa tan và có thể giải phóng lượng ion Cu2+ tương đương với muối đồng trong môi trường dinh dưỡng BBM. Vì vậy, tốc độ sinh trưởng của H. pluvialis ở nghiệm thức bổ sung nano Cu với lượng tiêu chuẩn không có sự khác biệt đáng kể so với đối chứng. Đồng là kim loại chuyển tiếp có thể sản sinh ROS thông qua phản ứng Fenton, phân hủy chất diệp lục, cản trở phân bào, ức chế sự vận chuyển điện tử trong hệ thống quang hợp PSI và PSII (Stauber
508 BÁO CÁO KHOA HỌC VỀ NGHIÊN CỨU VÀ GIẢNG DẠY SINH HỌC Ở VIỆT NAM & Florence, 1987; Guo et al., 2021). Wang et al. (2019) đã kết luận Haematococcus nhạy cảm với Cu2+ với nồng độ ức chế một nửa IC50 = 16,9 μM và trên mức này, sự tăng trưởng và quang hợp của vi tảo bị ức chế rõ ràng. Nano Cu với nồng độ 3,12 μM đã giải phóng lượng ion đồng thấp hơn có thể đã giảm bớt các căng thẳng tạo ra bởi kim loại nặng và kích thích sự sinh trưởng của vi tảo lên đến 0,253 ± 0,002/ngày. Hình 3. Tốc độ sinh trưởng (/ngày) của H. pluvialis ở các nồng độ khác nhau của nano Cu (* nghiệm thức đại diện cho nồng độ muối tan tương ứng trong môi trường đối chứng). Nguyên nhân của sự ức chế sinh trưởng gây ra bởi các hạt nano Cu vẫn còn là vấn đề tranh cãi cho đến hiện nay. Một số tác giả đã báo cáo độc tính của các hạt nano Cu là do Cu2+ giải phóng từ các hạt (Müller et al., 2015; Aruoja et al., 2009). Tuy vậy, các nghiên cứu trên các đối tượng và mức nồng độ khác nhau cho thấy các ion Cu2+ không phải là nguyên nhân gây nên độc tính của các hạt nano Cu mà là quá trình gắn kết các hạt nano – tảo, hấp thụ nội bào các hạt nano và tàn phá các bào quan (Wang et al., 2013; Xiao et al., 2015; Zhao et al., 2016). Trong nghiên cứu của chúng tôi, sự khác biệt về khả năng sinh trưởng của tảo ở các nồng độ 18,87 – 31,45 μM là không có ý nghĩa về mặt thống kê. Trên cơ sở đó, chúng tôi suy đoán sự giải phóng các ion đồng từ hạt nano là cơ chế gây độc tính của các hạt nano đồng oxalate đối với H. pluvialis. Lượng ion Cu2+ như nhau giải phóng từ các mức nồng độ này có thể là nguyên nhân khiến tốc độ sinh trưởng của tảo giảm và được ghi nhận với các giá trị tương đương nhau. 4. KẾT LUẬN Các hạt nano oxalate (Fe, Zn, Cu) có thể thúc đẩy tốc độ sinh trưởng của vi tảo Haematococcus pluvialis ở các nồng độ phù hợp. Hiệu quả kích thích sinh trưởng cao nhất đạt được ở nghiệm thức bổ sung nano Fe 54 μM với tốc độ sinh trưởng lên đến 0,288 ± 0,07 /ngày và được duy trì ở các nồng độ 18 μM và 90 μM với khác biệt không đáng kể. Tương tự, tốc độ sinh trưởng của H. pluvialis cũng được cải thiện ở nồng độ thấp của nano Zn (15 - 30 μM) và nano Cu 3,12 μM. Nano Zn 30 μM hoặc nano Cu 3,12 μM là nồng độ tối ưu cho sinh trưởng của tảo với tốc độ sinh trưởng đạt 0,275 ± 0,003 /ngày và 0,253 ± 0,002 /ngày. Tóm lại, các hạt nano oxalate có thể là vật liệu tiềm năng trong nuôi cấy vi tảo H. pluvialis và cần có thêm các nghiên cứu để ứng dụng hiệu quả trong thực tế.
PHẦN 2. NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SINH HỌC PHỤC VỤ ĐỜI SỐNG VÀ PHÁT TRIỂN XÃ HỘI 509 Lời cảm ơn: Nghiên cứu này được tài trợ bởi Quỹ Khoa học và Công nghệ thành phố Đà Nẵng trong đề tài mã số 35/HĐ-SKHCN. TÀI LIỆU THAM KHẢO Abu-Rezq, T.S., Al-Musallam, L., Al-Shimmari, J. and Dias, P., 1999. Optimum production conditions for different high-quality marine algae. Hydrobiologia, 403, pp.97-107. Adhikari, T., Kundu, S., Biswas, A.A., Tarafdar, J.C. and Subba Rao, A., 2014. Effect of Zinc, Copper and Calcium Phosphate Nano Particles on Growth of Spirulina platensis. National Academy Science Letters, 37(3), pp.207-212. Aruoja, V., Dubourguier, H.C., Kasemets, K. and Kahru, A., 2009. Toxicity of nanoparticles of CuO, ZnO and TiO2 to microalgae Pseudokirchneriella subcapitata. Science of the total environment, 407(4), pp.1461-1468 Boussiba, S., 2000. Carotenogenesis in the green alga Haematococcus pluvialis: cellular physiology and stress response. Physiologia plantarum, 108(2), pp.111-117. Chen, H., 2018. Metal based nanoparticles in agricultural system: behavior, transport, and interaction with plants. Chemical Speciation & Bioavailability, 30(1), pp.123-134. Chen, P., Powell, B.A., Mortimer, M. and Ke, P.C., 2012. Adaptive interactions between zinc oxide nanoparticles and Chlorella sp. Environmental Science & Technology, 46(21), pp.12178-12185. Djearamane, S., Lim, Y.M., Wong, L.S. and Lee, P.F., 2019. Cellular accumulation and cytotoxic effects of zinc oxide nanoparticles in microalga Haematococcus pluvialis. PeerJ, 7, p.e7582. Fábregas, J., Dominguez, A., Regueiro, M., Maseda, A. and Otero, A., 2000. Optimization of culture medium for the continuous cultivation of the microalga Haematococcus pluvialis. Applied Microbiology and Biotechnology, 53(5), pp.530-535. Franklin, N.M., Rogers, N.J., Apte, S.C., Batley, G.E., Gadd, G.E. and Casey, P.S., 2007. Comparative toxicity of nanoparticulate ZnO, bulk ZnO, and ZnCl2 to a freshwater microalga (Pseudokirchneriella subcapitata): the importance of particle solubility. Environmental Science & Technology, 41(24), pp.8484-8490. Guo, H., Li, T., Zhao, Y. and Yu, X., 2021. Role of copper in the enhancement of astaxanthin and lipid coaccumulation in Haematococcus pluvialis exposed to abiotic stress conditions. Bioresource Technology, 335, p.125265. He, M., Yan, Y., Pei, F., Wu, M., Gebreluel, T., Zou, S. and Wang, C., 2017. Improvement on lipid production by Scenedesmus obliquus triggered by low dose exposure to nanoparticles. Scientific reports, 7(1), pp.1-12. Hee, C.W., Shing, W.L., Tian, L.M., Yoke, C.M. and Hock, O.G., 2020. Effects of silver nanoparticles on the carotenoid production from Haematococcus pluvialis. EnvironmentAsia, 13(1).
510 BÁO CÁO KHOA HỌC VỀ NGHIÊN CỨU VÀ GIẢNG DẠY SINH HỌC Ở VIỆT NAM Khan, I., Saeed, K. and Khan, I., 2019. Nanoparticles: Properties, applications and toxicities. Arabian journal of chemistry, 12(7), pp.908-931. Limbach, L.K., Wick, P., Manser, P., Grass, R.N., Bruinink, A. and Stark, W.J., 2007. Exposure of engineered nanoparticles to human lung epithelial cells: influence of chemical composition and catalytic activity on oxidative stress. Environmental Science & Technology, 41(11), pp.4158-4163. Manzo, S., Miglietta, M.L., Rametta, G., Buono, S. and Di Francia, G., 2013. Toxic effects of ZnO nanoparticles towards marine algae Dunaliella tertiolecta. Science of the Total Environment, 445, pp.371-376. Müller, E., Behra, R. and Sigg, L., 2015. Toxicity of engineered copper (Cu0) nanoparticles to the green alga Chlamydomonas reinhardtii. Environmental Chemistry, 13(3), pp.457-463. Mykhaylenko, N.F. and Zolotareva, E.K., 2017. The effect of copper and selenium nanocarboxylates on biomass accumulation and photosynthetic energy transduction efficiency of the green algae Chlorella vulgaris. Nanoscale research letters, 12(1), pp.1-8. Team, R.C., R Development Core Team (2012) R: A language and environment for statistical computing R Foundation for Statistical Computing. Vienna, Austria. Rastar, M., Hosseini Shekarabi, S.P., Shamsaie Mehrgan, M. and Sabzi, S., 2018. Effects of iron and zinc concentrations on growth performance and biochemical composition of Haematococcus pluvialis: A comparison between nanoparticles and their corresponding metals bulks. Journal of Algal Biomass Utilization, 9(2), pp.59-67. Stauber, J.L. and Florence, T.M., 1987. Mechanism of toxicity of ionic copper and copper complexes to algae. Marine biology, 94(4), pp.511-519. Wang, J., Liu, W., Liu, T. and Hu, Q., 2019. Cooling coil led to the collapse of N-replete Haematococcus pluvialis cultures by releasing lethal levels of Cu2+. Algal Research, 44, p.101699. Wang, L., Wang, M., Peng, C. and Pan, J., 2013. Toxic Effects of Nano-CuO, Micro-CuO and Cu2+ on Chlorella sp. Journal of Environmental Protection, 4(1B), p.86. Wong, L.S., Batumalai, T., Cheng, W.H. and Ong, G.H., 2019. The Effect of Copper Nanoparticle to Astaxanthin Content in Microalgae. Trans. Sci. Technol., 6, pp.81-85. Xiao, Y., Vijver, M.G., Chen, G. and Peijnenburg, W.J., 2015. Toxicity and accumulation of Cu and ZnO nanoparticles in Daphnia magna. Environmental Science & Technology, 49(7), pp.4657-4664. Zhao, J., Cao, X., Liu, X., Wang, Z., Zhang, C., White, J.C. and Xing, B., 2016. Interactions of CuO nanoparticles with the algae Chlorella pyrenoidosa: adhesion, uptake, and toxicity. Nanotoxicology, 10(9), pp.1297-1305.
PHẦN 2. NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SINH HỌC PHỤC VỤ ĐỜI SỐNG VÀ PHÁT TRIỂN XÃ HỘI 511 EFFECTS OF OXALATE NANOPARTICLES ON GROWTH OF Haematococcus pluvialis Do Thi Yen1, Dinh Cong Duy Hieu2, Tran Nguyen Quynh Anh1, 2, Trinh Dang Mau1,2* Abstract. Microalgae Haematococcus pluvialis has been reported to be the main source of bio-astaxanthin production to date. Bold's Basal Medium (BBM) treated with different concentrations of oxalate nanoparticles (FeNPs, ZnNPs, CuNPs) was used to assess microalgae growth for 5 days. Oxalate nanoparticles can promote the growth of H. pluvialis at suitable concentrations. The highest growth stimulant effect was obtained in the treatment with 54 µM FeNPs supplement with the growth rate up to 0.288 ± 0.027 day-1 and was maintained at the concentrations of 18 µM and 90 µM with negligible difference. The growth rate of H. pluvialis was also improved at low concentrations of ZnNPs (15 - 30 µM) and CuNPs 3.12 µM. Addition of CuNPs 3.12 µM stimulated the growth of algae to 0.253 ± 0.002 day-1. The optimal concentration of ZnNPs for algae growth was 30 µM with the corresponding growth rate of 0.275 ± 0.003 day-1 . The results show the potential in using oxalate nanoparticles in culture of H. pluvialis for the commercial production of astaxanthin – a biological compound with high antioxidant activity. Keywords: Astaxanthin, Haematococcus pluvialis, growth rate, nanoparticles. _________________________________ 1 University of Science and Education - The University of Da Nang 2 Environment & Biological Resource Teaching Research Team (DN-EBR) - The University of Da Nang * Email: tdmau@ued.udn.vn