Vietnam J. Agri. Sci. 2024, Vol. 22, No. 9: 1174-1183
Tp cKhoa hc Nông nghip Vit Nam 2024, 22(9): 1174-1183
www.vnua.edu.vn
1174
ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG C CH CA NANO BC PLASMA
ĐỐI VI
Streptococcus agalactiae
GÂY BNH TRÊN CÁ RÔ PHI
VÀ HIU QU KH TRÙNG TRONG PHÁC ĐỒ ĐIU TR THC NGHIM
Trương Đình Hoài1*, Đặng Th Hoá1, Trn Th Trinh1, Nguyễn Đức Chính1,
Đặng Hu Anh2, Nguyn Th Hương Giang2, Vũ Thị Ho3, Lê Th Hu4, Đỗ Hoàng Tùng4
1Khoa Thu sn, Hc vin Nông nghip Vit Nam
2Khoa Thú y, Hc vin Nông nghip Vit Nam
3Vin nghiên cu Công ngh Plasma
4Vin Vt lý - Vin Hàn lâm Khoa hc và Công ngh Vit Nam
*Tác gi liên h: tdhoai@vnua.edu.vn
Ngày nhn bài: 22.05.2024 Ngày chp nhận đăng: 15.09.2024
TÓM TT
Nano bc plasma vt liu mới, được to ra nh phương pháp plasma đin hoá bc, có cht lượng, an toàn
hiu qu kh trùng vượt trội hơn so vi nano bạc thông thường, tuy nhiên chưa đưc nghiên cứu để ng dng
trong lĩnh vực thu sn. Nghiên cứu này được thc hiện để đánh giá kh ng dit khun Streptococcus
agalactiae y bnh trên cá phi bng dung dch nano bc plasma làm tiền đề ng dng vào thc tin phòng tr
bnh trên thu sn. Nano bc plasma được đánh giá có kh năng c chế vi khun trong điu kin in vitro, kim tra
độ an toàn trên thí nghim kh năng kh trùng trong c phác đ điu tr cho đưc y nhim thc
nghim. Kết qu nghiên cu cho thy nano bc plasma các nng độ 0,25; 0,5 1ppm kh ng c chế
97,8; 99,9 100% vi khun S. agalactiae trong điu kin in vitro an toàn với phi khi đưc ngâm kh trùng.
S dng nano bc plasma (0,5ppm) kh năng sát trùng ơng đương BKC (0,5ppm) Glutandehyl 0,05ppm
trong các phác đ điu tr bnh do vi khun S. agalactiae trên cá phi bng kháng sinh amoxicline (40 mg/kg cá)
trong điều kin thc nghim.
T khoá: Nano bc plasma, Streptococcus agalactieae, kh trùng, thc nghiệm điều tr.
Evaluation of the Inhibitory Effect of Plasma Silver Nanoparticles
on Streptococcus agalactiae Caused Disease
in Tilapia and the Disinfection Efficiency in Experimental Treatment Protocols
ABSTRACT
Nanosilver plasma, a new material created through the electrochemical silver plasma method, is believed for its
higher potent antimicrobial activity against different types of bacteria. However, its application in aquaculture has yet
to be extensively researched. This study evaluated the efficacy of nanosilver plasma in eliminating pathogenic
bacteria Streptococcus agalactiae in tilapia, aiming to lay the groundwork for its practical use in disease prevention
and treatment in aquaculture. Nanosilver plasma was examined for its capacity to inhibit bacterial growth under in
vitro conditions, its safety on fish and its disinfection capability in experimental treatments. The research results
demonstrate that nanosilver plasma at concentrations of 0.25, 0.5, and 1 ppm inhibited 97.8%, 99.9%, and 100% of
S. agalactiae, respectively, under in vitro conditions and was entirely safe for tilapia when used for soaking and
sterilization. Nanosilver plasma at 0.5ppm exhibits antiseptic capabilities comparable to BKC (0.5ppm) and
Glutandehyl (0.05ppm) in treating diseases caused by S. agalactiae in tilapia, alongside the antibiotic amoxicillin
(40 mg/kg fish) under experimental conditions.
Keywords: Nanosilver plasma, Streptococcus agalactiae, disinfection, experimental treatment.
Trương Đình Hoài, Đặng Th Hoá, Trn Th Trinh, Nguyễn Đức Chính,
Đặng Hu Anh, Nguyn Th Hương Giang, Vũ Thị Ho, Lê Th Hậu, Đỗ Hoàng Tùng
1175
1. ĐT VN Đ
phi sinh trưng nhanh, chng chðu
môi trường tt, thðt tríng, thơm ngon, không
xương dëm, phù hợp chế biến phc v xuçt
khèu được thð trường ưa chuộng. Ð đät đưc
sân lượng li nhuên cao nhçt, nhiu phương
thc nuôi thâm canh, nuôi cao sân đang áp
dng. Tuy nhiên, ânh hưởng ca ô nhim môi
trường dðch bnh ngày càng ln dén đến
giâm tî l sống, nëng suçt hiu quâ nuôi
trng. Trong s các bnh ca phi thì
nguyên nhân ch yếu do vi khuèn gây ra
(Haenen & cs., 2023). Theo báo cáo ca
Abdel-Latif & cs. (2020), hin nay các nhóm vi
khuèn chính đã và đang gåy bnh trên cá rô phi
nuôi gm bnh xuçt huyết Streptococcosis do
liên cæu khuèn, bnh do vi khuèn däng si
Columnaris, bnh hoäi t ni täng
Francisellosis Edwardsiellosis, bnh xuçt
huyết do Aeromonas sp., bnh trứng đó
Hahellosis bnh bào nang do Epitheliocystis.
Trong đò, mức độ thit häi ln nhçt ânh
ng nhiu nhçt bnh do vi khuèn
Streptococcus agalactieae gây ra.
Bäc đưc biết đến nguyên t a hc
khâ ng kháng khuèn mänh, đặc bit khi vêt
liệu cò kích thước mc nano, c th i
däng hät nano bäc (Thuy & cs., 2022). Hät
nano bäc được s dng rng rãi trong y tế,
ng nghiệp để sát tng vết thương hoc kh
trùng nước nuôi (Márquez & cs., 2018; Thuy &
cs., 2022). Tuy nhiên, nano bäc thông tng
th ânh ởng đến môi trưng, sc kho ca
động vêt và con ni nếu liu lượng s dng
không đưc nghiên cu k ng, hoc kích c
ca hät nano bäc quá ln (Khan & cs., 2015;
Rezvani & cs., 2019). Do vêy, vic tiếp cên vi
các sân phèm hät nano bäc chçt lưng cao, kích
thưc nhó, đồng đu và an toàn là mt thách
thc do cæn áp dng các ng ngh kéo theo
giá thành cao hơn so vi các chçt kh trùng
khác. Nano bäc có th đưc chế täo bìng nhiu
phương pháp khác nhau, tuy nhiên phương
pháp plasma điện h là phương pháp d sân
xuçt và täo ra sân phèm vi chi phí thçp n
so vi các phương pháp thông thưng. Hin
nay, công ngh chế täo nano bäc s dng k
thuêt tương tác plasma đã đưc nghiên cu,
sân xuçt. Nano bäc plasma có chçt lượng, an
toàn hiu quâ kh trùng t tri hơn so vi
nano bäc thông tng (Kondeti & cs., 2017).
Trong phương pháp plasma đin hoá, kích
thưc hät nano th đưc điều khiển, đưc
tích điện åm trong môi trưng plasma n bn
phân tán tốt n nano c thông thường và
làm tëng khâ nëng kh trùng so vi nano bäc
thông thường (Weerasinghe & cs., 2020). Trong
lïnh vc thy sân, nano bäc plasma là vêt liu
mới chưa được nghiên cu th nghiệm và đánh
giá khâ ng ng dng trong kh trùng nước
ao nuôi.
Nghiên cứu này được thc hiện để đánh
giá ớc đæu khâ nëng diệt khuèn ca nano
bäc plasma lên vi khuèn S. agalactiae gây bnh
trên cá phi trong điu kin thc nghim để
cung cçp thông tin cho các nghiên cu ng
dng o thc tin phòng trð bnh trên
phi i riêng trong nuôi trng thu sân
i chung.
2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CU
2.1. Vt liu
Nghiên cu s dng các vêt liu gm: dung
dðch nano bäc plasma (500ppm) được điều chế
täi Vin Nghiên cu Công ngh Plasma bìng
phương pháp plasma hòa bäc trong i trưng
c kh ion b sung chçt hoät động b mt
Polyvinylpyrrolidone theo tâ ca Đ Hoàng
Tùng (2023). Vi khuèn S. agalactiae ( hiu
ST-RP-HN-5-22) phân lêp được t rô phi
nhim bnh m 2022 i Ni, chng vi
khuèn được u giữ trong glyceron điu kin
-80°C. Vi khuèn đưc nuôi cçy phc hi và
giám đðnh läi bìng phương pháp sinh a và
PCR tc khi s dng cho các thí nghim.
phi kho mänh được nhêp t träi ging
nuôi thuæn trước khi tiến nh thí nghim.c
dng c thiết bð trong phòng tnghim để
đánh giá khâ nëng diệt khuèn ca nano
bäc plasma.
Đánh giá khả năng ức chế ca nano bạc plasma đối vi Streptococcus agalactiae gây bnh trên cá rô phi và hiu
qu kh trùng trong phác đồ điu tr thc nghim
1176
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Đánh giá kh năng diệt khun
S. agalactiae ca nano bc plasma
Khâ nëng diệt vi khuèn S. agalactiae ca
nano bäc plasma đưc thc hin da theo
phương pháp xác đðnh nng đ c chế ti thiu
(MIC) ca Wiegand & cs. (2008) vi mt s
thay đi nhó. Tiến nh pha loãng nano bäc
plasma theo y nng độ: 0ppm; 0,125ppm;
0,25ppm; 0,5ppm; 1ppm; 2ppm; 4ppm; 8ppm.
Vi khuèn được ni ng sinh trong môi
trưng TSB 28C trong 36h, sau đò tiến
hành đo mêt đ bìng máy so màu quang ph
(UV vis) c sóng 600 nm (OD600) và đưc
điu chînh v 108 CFU/ml kết hp vi nuôi cçy,
đếm mêt độ trên đïa thäch. Tiến hành t 1ml
vi khuèn có nồng đ 106 CFU/ml cho vào 9ml
nano bäc plasma dãy nồng độ khác nhau đã
chuèn bð. Hn hợp được ngâm 28°C trong các
khoâng thi gian khác nhau gm: 3h, 6h, 12h,
24h, 48h 72h. Sau mi khoâng thi gian ,
tiến hành hút 100µl chang cçy tn các đïa
thäch Mueller Hinton Agar (MHA). Sau 36h
chang cçy, kim tra s ng khuèn läc trên
từng đïa thäch xác đðnh khâ dit khuèn ca
nano bäc plasma các nng đ khác nhau và
các khoâng thi gian kc nhau. T nghim
đưc lp läi ba læn.
2.2.2. Đánh giá mức độ an toàn ca nano
bc plasma
Để ng dụng được vào thc tin kh trùng
ao nuôi, các chçt kh trùng cæn tác dng dit
khuèn cao nhưng va cæn an toàn cho đng vêt
thu sân. Tiến hành b trí thí nghim vi
nuôi trong các b 100l, mi b cha 15 (kích
c 30-35g), tiến hành kh trùng c hai læn,
mi læn cách nhau 3 ngày. Nng độ th nghim
læn lượt t nồng độ thçp nhçt 0,125ppm đến
nồng độ c chế ti thiu 100% vi khuèn th
nghim t kết quâ thí nghiệm trước đò. Tiến
hành theo dõi thí nghim, kim tra ghi
chép các triu chng bçt thường, đánh giá tî l
sng sau 7 ngày thí nghim, thí nghiệm được
lp läi 3 læn. Nồng độ an toàn được xác đðnh
nồng độ không gây chết cá, không gây tra các
dçu hiu bçt thường, kho mänh sau 7 ngày
theo dõi.
2.2.3. Đánh hiu qu phi hợp điều tr ca
các phác đồ s dng nano bc plasma vi
các cht kh trùng khác (BKC,
Glutataldehyte)
Để đánh giá hiệu quâ phi hợp trong điều
trð bnh do S. agalactiae gây ra bìng nano bäc
plasma so sánh vi các chçt kh trùng
thường ng trong nuôi trng thu sân gm
BKC, Glutaraldehyde, được gây nhim thc
nghim và áp dụng các phác đồ điu trð quy
phòng thí nghim. Chng vi khuèn
S. agalactiae ST-RP-HN-3-22 đã được phân lêp,
đðnh danh đánh giá liu gây chết 50%
LD50 = 3,2 × 103 CFU/ml đã được nghiên cu và
công b trước đò đưc s dụng đ tiến hành gây
nhim thc nghiệm (Trương Đình Hoài & cs.,
2024). Vi khuèn đưc nuôi cçy thuæn, giám đðnh
đðnh lượng liu LD50 đ s dng gây nhim
theo phương pháp tiêm vào xoang bng. Tiến
hành theo dõi sc kho 2 læn/ngày để phát hin
các triu chng khi nhim bệnh như đen
thån, bơi tách đàn, bơi bçt thường. Khi bít
đæu dçu hiu bnh > 30% trong b
dçu hiu bnh thì tiến hành các phác đồ điu
trð. Tng s 15 b thí nghim cha 100l nước,
mi b nuôi 15 phi (kích c 35-40 g/con).
Thí nghiệm được b trí gồm 5 lô: TN1: đi
chng (-) chî tiêm PBS, không kh trùng;
TN2 đối chng (+) câm nhim liu LD50
không điu trð; TN3: câm nhim liu LD50,
kh trùng bìng nano bäc plasma vi nồng độ
0,5ppm cho cá ën amoxicillin; TN4: câm
nhim liu LD50, kh trùng bìng BKC 800 vi
nồng độ 0,5ppm cho ën amoxicillin;
TN5: câm nhim vi khuèn liu LD50, kh trùng
bìng glutaraldehyde 0,5ppm cho ën
amoxicillin. Kháng sinh amoxicillin được s dng
vi liều lượng 40 mg/kg /ngày, đåy kháng
sinh nhäy vi chng vi khuèn ST-RP-HN-3-22
(Trương Đình Hoài & cs., 2024), kháng sinh được
trn vào thức ën cho ën 5 ngày liên tục.
Méu ớc được lçy các b thí nghim các thi
điểm trước thời điểm kh trùng (0h), 24, 48 và
72h sau khi kh trùng để đánh giá mêt độ vi
khuèn tng s.
Trương Đình Hoài, Đặng Th Hoá, Trn Th Trinh, Nguyễn Đức Chính,
Đặng Hu Anh, Nguyn Th Hương Giang, Vũ Thị Ho, Lê Th Hậu, Đỗ Hoàng Tùng
1177
Hàng ngày tiến hành kim tra, ghi chép s
ng chết các thí nghim, các thông s
môi trường (nhiệt độ, pH, DO, NH3) bìng các
máy DO meter (Japan) YSI (USA). Vi các
méu mi chết, hoc síp chết, tiến hành giâi
phéu quan sát triu chng bnh tích phân
lêp, giám đðnh läi bìng k thuêt PCR để khîng
đðnh tác nhân theo tâ của Trương Đình Hoài
& cs. (2024). Sau 14 ngày t khi bít đæu thí
nghim, hiu quâ điu trð đưc đánh gthông
qua tî l sng ca cá rô phi các lô.
2.2.4. X lý s liu
T l dit khuèn S. agalactiae trong thí
nghim in vitro đưc tính theo công thc:
T l
dit khuèn
=
Mêt độ khuèn läc
sau khi ngâm
kh trùng
× 100
Mêt độ khuèn läc vi
khuèn trước khi
ngâm kh trùng
Tî l sng ca các thí nghiệm được
tính theo công thc:
Tî l sng =
S cá còn sng khi kết
thúc thí nghim
S
khi bít đæu thí nghim
Mêt độ vi khuèn đưc trình bày giá trð
trung bình ca ba læn lp, tî l sống được so
sánh phân tích thng vi phép th
Chi-quare trên phæn mm SPSS 2020.
3. KT QU THO LUN
3.1. Kết qu kim tra sn phm nano bc
plasma sau chế to
Sau khi nano bäc plasma được điều chế
bìng cách plasma hóa bäc trong i trưng
c kh ion b sung chçt hoät đng b mt
Polyvinylpyrrolidone (PVP) với lượng 2 g/l,
trong đò điện cực åm thanh molypden đæu
nhọn được cho tiếp xúc gæn với điện cực dương
bäc trong khoâng t 1,5 đến 2mm, cường độ
dñng điện xung DC cao áp 6kV, tæn s 25Hz để
täo ra ng plasma cc đäi 1,4A trên điện cc
dương đã täo nên các hät nano bäc plasma hình
cæu kích thưc khoâng t 5 đến 10nm, nồng độ
500ppm trước khi đưa vào sử dng. Kết quâ
kim tra chçt lượng dung dðch Nano bäc plasma
trước khi đưa vào sử dng được th hin hình
1. Dung dðch cha các hät nano bäc plasma
kích c khá đồng đều, đường kính däo động t
4-10nm. Đâm bâo yêu cæu ca sân phèm trưc
khi đưa vào thử nghim.
3.2. Kết qu đánh giá khả năng diệt khun
S. agalactiae ca nano bc plasma
Nồng độ c chế ti thiu ca nano bäc
plasma vi vi khuèn S. agalactiae đưc th hin
bâng 1.
Kết quâ th nghim nồng độ nano bäc
plasma t 0,125ppm tr n cho thçy hiu quâ c
chế vi khuèn S. agalactiae đät 55,9% chî sau 3
gi, cao nhçt 6 gi với 61,0% sau đò giâm
xung 9,4% sau 72 gi theo i. nồng độ
0,25ppm, hiu quâ kh trùng rçt rt, kết quâ
kim tra 3h đến 72h sau khi kh trùng, n
97% vi khuèn đã bð c chế. nồng đ 0,5ppm, khâ
ng ức chế vi khuèn đät mc 98,4% sau 3 gi
tëng lên 99,9% thời đim 24-72 gi. Khi nng độ
tëng lên 1ppm, khâ nëng đối kng n ti 100%
sau 24 gi duy trì đến 72 gi. nng độ 2, 4,
8ppm, nano bäc plasma khâ ng dit khuèn
mänh, 100% vi khuèn bð c chế trong 3h đæu
kéo dài trong 72 gi theo dõi (Bâng 1, Hình 2).
Như y nồng độ c chế ti thiu MIC ca nano
bäc plasma vi vi khuèn S. agalactiae 1ppm.
Tuy nhiên, liu 0,25 0,5ppm th s dng để
ng dng trong kh tng nưc nuôi trong thc tế
do tî l dit khuèn rçt cao 97,9-99,9% ng vi
khuèn S. agalactiae trong 72h.
Nghiên cu v các hät nano đã têp trung
vào vic phát trin câ phương pháp tng hp và
ng dụng, đặc biệt trong lïnh vc y sinh hc.
Các hät nano bäc đã đưc s dng rng rãi nh
hoät tính dit khuèn đặc bit ca chúng (Chen
& Schluesener, 2008). Trong y hc, nano bäc đã
đưc công nhên là chçt kháng khuèn và đưc s
dng làm vêt liu ph trên các thiết bð y tế
(Haleem & cs., 2023). Tuy nhiên, mt s hóa
chçt đc häi đưc s dng trong quá trình tng
Đánh giá khả năng ức chế ca nano bạc plasma đối vi Streptococcus agalactiae gây bnh trên cá rô phi và hiu
qu kh trùng trong phác đồ điu tr thc nghim
1178
hp nano bäc, ngoài ra nano bäc khó phân hu
trong môi trường d gây tồn dư, một trong
những nhược điểm khi s dng sân phèm nano
bäc (Davoodbasha & cs., 2016). Nano bäc
plasma có nhiều ưu điểm vượt trội như t nano
bäc được täo ra do plasma kh ion Ag+ giâi
phóng t đin cực trong quá trình ën mñn đin
hóa. Plasma còn giâi phóng các electron tích
đin âm khiến các hät nano bäc đèy nhau,
không kết đám. Quá trình plasma hoá này
không cæn ng chçt kh, không dùng mui bäc
không cæn chçt bâo v hät nano. Do vêy,
chúng säch tuyệt đối, tương đương nguyên liệu
hòa dược, cò kích thước nhó, đồng đều nên tối ưu
hiu quâ dit khuèn. Ngoài ra nano bäc plasma
không kén c, hoät tính tính bn cao
nhưng läi an toàn với người vêt nuôi so vi
nano bäc thông thưng (Davoodbasha & cs.,
2016). Nano bäc plasma ph kháng khuèn
rng trên câ chng Gram (-) Gram (+), ngoài
ra hoät chçt này còn khâ nëng kháng m
(Ko & cs., 2023; Shuaib & cs., 2020;
Weerasinghe & cs., 2020). Ion Ag+ chính yếu
t khâ nëng kháng khuèn được giâi phóng t
các hät nano bäc, kích thước hät càng nhó thì
tốc độ giâi phóng Ag+ càng tëng dén đến khâ
nëng kháng khuèn càng mänh (Kang & cs.,
2023) Khâ nëng diệt vi khuèn E. coli, Bacillus
subtilis và nçm Aspergillus niger bìng nano bäc
plasma được th nghim cho kết quâ tt
trong điều kin thí nghim (Kang & cs., 2023;
Shuaib & cs., 2020). Đối vi nçm, nano bäc tng
hp bìng bin pháp vêt nng độ c chế ti
thiu 2,71ppm (Davoodbasha & cs., 2016).
Vi nano bäc thông thưng khâ nëng c chế ti
thiu vi Aeromonas veronii gây bnh trên cá rô
phi là 3,125ppm (Elgendy & cs., 2022). Như vêy,
th thçy nano bäc plasma khâ nëng diệt
khuèn vi nồng đ c chế ti thiu vi
S. agalactiae mức 1ppm khá t tri. Tuy
nhiên, đ đánh giá chính xác cæn thêm các
th nghim trên cùng mt tác nhân gây bnh để
đánh giá toàn diện khâ nëng kh trùng ca
nano bäc plasma so vi nano bäc thông thường.
Hình 1. nh chp mu nano bạc plasma thu đưc tn kính hiển vi điện t (TEM)
ph cộngng plasmon đánh giá mức đ phân b kích thước ca mu ht nano bc plasma
Bng 1. T l c chế vi khun (%) ca nano bc plasma các nng độ khác nhau
Thi gian
(gi)
Nồng độ nano bc plasma s dng (ppm)*
0
0,125
0,25
0,5
1
2
4
8
3
0
55,9
97,8
98,4
99,5
100
100
100
6
0
61,0
98,0
99,0
99,9
100
100
100
12
0
36,2
97,3
99,6
99,9
100
100
100
24
0
31,3
97,1
99,9
100,0
100
100
100
48
0
13,5
97,7
99,9
100,0
100
100
100
72
0
9,4
97,8
99,9
100,0
100
100
100
Ghi chú: *: Giá tr trung bình ca 3 ln lp li.