นาโนซิลเวอร์-ช่วยรักษาโรคแผลในกระเพาะ ครีบเน่า หางเน่า และภาวะติดเชื้อในกระแสเลือดในปลา

โรคปลาเป็นอุปสรรคสำคัญต่อการพัฒนาอย่างยั่งยืนของอุตสาหกรรมการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ เชื้อ Aeromonas hydrophila เป็นเชื้อก่อโรคติดเชื้อในน้ำที่สำคัญ ซึ่งทราบกันว่าทำให้เกิดแผลในกระเพาะ ครีบเน่า หางเน่า และโรคพาสเจอร์เรลโลซิสในปลา และได้พัฒนาดื้อต่อยาปฏิชีวนะที่มีอยู่หลายชนิด เพื่อดูแลสุขภาพปลา ขอแนะนำว่าการป้องกันดีกว่าการรักษา เทคนิคการฆ่าเชื้อไม่สามารถกำจัดเชื้อโรคที่อาจเกิดขึ้นในระบบนิเวศของปลาได้ทั้งหมด สภาวะที่กดดัน เช่น คุณภาพน้ำที่ไม่เหมาะสม โภชนาการที่ไม่ดี และภูมิคุ้มกันบกพร่อง ก่อให้เกิดสภาพแวดล้อมที่เอื้ออำนวยต่อแบคทีเรียฉวยโอกาส เช่น A. hydrophila [6] และมักใช้สารต้านจุลินทรีย์ เช่น ยาปฏิชีวนะเพื่อป้องกันการระบาดของโรค อย่างไรก็ตาม รายงานล่าสุดเกี่ยวกับ A. hydrophila จากเนื้อเยื่อปลาหลายชนิดแสดงให้เห็นว่าเชื้อก่อโรคได้พัฒนาความต้านทานต่อยาปฏิชีวนะหลายชนิด เช่น อะม็อกซีซิลลิน แอมพิซิลลิน ลินโคไมซิน โนโวไบโอซิน ออกซาซิลลิน เพนิซิลลิน ริแฟมพิซิน และเตตราไซคลิน [ 7] ดังนั้น ความพยายามในการวิจัยเพื่อค้นหาทางเลือกของยาปฏิชีวนะจึงได้รับแรงผลักดันมากขึ้น [ 8] นาโนซิลเวอร์ (AgNPs) เป็นอนุภาคนาโนที่มีประโยชน์ทางการแพทย์และทางชีวภาพ มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์สำหรับการทำแผล การวินิจฉัย การบำบัด การเร่งปฏิกิริยา เซ็นเซอร์ทางชีวภาพ การกรองอากาศและน้ำ สี บรรจุภัณฑ์อาหาร [ 9 – 14 ] ฯลฯ การสังเคราะห์นาโนวัสดุเป็นข้อกังวลหลักและสำคัญที่สุดในการวิจัยและการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีนาโน

มีกระบวนการทางเคมีแบบเดิมมากมายที่ใช้สำหรับการสังเคราะห์ AgNP แต่สารเคมีและสารเพิ่มเติมหลายชนิดที่มีบทบาทสำคัญในการสังเคราะห์ ตลอดจนช่วยเพิ่มเสถียรภาพ พบว่าเป็นมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมและสารพิษ จึงเป็นอันตรายต่อระบบทางชีววิทยา

การแพร่กระจายที่ดีของ AgNP เหล่านี้สำหรับคุณสมบัติในการต่อต้านเชื้อแบคทีเรียแสดงให้เห็นว่าสารสกัดจากใบมะละกอที่สังเคราะห์ AgNP มีฤทธิ์ในการต่อต้านเชื้อแบคทีเรียสูงสุดที่ความเข้มข้น 153.6 μg/ml และสารสกัดจากใบยูคาลิปตัสมีประสิทธิภาพต่ำที่สุด จากการสังเกตพบว่าประสิทธิภาพของอนุภาคนาโนเพิ่มขึ้นเมื่อขนาดอนุภาคลดลง โดยเปลี่ยนจาก 60–150 นาโนเมตรในยูคาลิปตัสเป็น 25–40 นาโนเมตรในมะละกอ เนื่องจากมีแหล่งกำเนิดจากธรรมชาติ 100% AgNP ที่สังเคราะห์จากพืชจึงสามารถนำไปใช้ทดแทนยาปฏิชีวนะและสารชีวฆ่าอื่นๆ ได้ ซึ่งเป็นการรักษาที่คุ้มต้นทุนและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมต่อโรคที่เกิดจาก A. hydrophila ในสัตว์น้ำ

(NanoCMM Technology)

แนะนำ

ในยุคปัจจุบัน การเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำเติบโตรวดเร็วที่สุดในทุกภาคส่วนการเกษตร เป็นที่ยอมรับกันอย่างกว้างขวางว่าเป็นอาหารที่มีประโยชน์ต่อสุขภาพและมีคุณค่าทางโภชนาการ มีโปรตีนสูง ไขมันคุณภาพ และธาตุอาหารต่างๆ [ 1 , 2 ] เนื่องจากปลาเป็นสินค้าทางการเกษตรที่สำคัญ จึงเพิ่มมูลค่าให้กับวิถีชีวิตในชนบท สร้างงาน สร้างรายได้ และที่สำคัญที่สุดคือ ช่วยสร้างความมั่นคงทางอาหารทั่วโลก การเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำสร้างผลตอบแทนทางการเงินที่มากมายเมื่อเทียบกับการเพาะเลี้ยงสิ่งมีชีวิตในน้ำใดๆ แม้จะผ่านการจับและรวบรวมเพียงอย่างเดียวก็ตาม ภาคส่วนนี้ยังเผชิญกับความท้าทายมากมาย อาทิ การใช้ประโยชน์มากเกินไป มลภาวะ การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ และเหนือสิ่งอื่นใดคือ โรคภัยต่างๆ ที่นำไปสู่การเติบโตที่ช้าลงและการสูญเสียทางการเงินครั้งใหญ่

ในบรรดาเชื้อก่อโรคในน้ำจำนวนมาก มีรายงานว่าแบคทีเรียแกรมลบ Aeromonas hydrophila พบในปลาในน้ำจืดหลายชนิด และสามารถเจริญเติบโตได้ในสภาวะที่มีออกซิเจนและไม่มีออกซิเจน [ 3 ] เร่งการเกิดโรคปลาต่างๆ เช่น โรคแผลในปลา ครีบเปื่อย หางเปื่อย โรคติดเชื้อในกระแสเลือด ฯลฯ [ 3 , 4 ] มีรายงานว่าในมนุษย์ทำให้เกิดการติดเชื้อในระบบทางเดินอาหารที่เกี่ยวข้องกับน้ำในเด็กและบุคคลที่มีภูมิคุ้มกันบกพร่อง [ 5 ] ความสามารถในการติดเชื้อจะเพิ่มขึ้นตามมลพิษทางสิ่งแวดล้อม อุณหภูมิของน้ำที่สูง และปัจจัยกดดันที่เพิ่มขึ้นในสภาพแวดล้อมทางน้ำ

เพื่อดูแลสุขภาพปลา ขอแนะนำว่าการป้องกันดีกว่าการรักษา เทคนิคการฆ่าเชื้อไม่สามารถกำจัดเชื้อโรคที่อาจเกิดขึ้นในระบบนิเวศของปลาได้ทั้งหมด สภาวะที่กดดัน เช่น คุณภาพน้ำที่ไม่เหมาะสม โภชนาการที่ไม่ดี และภูมิคุ้มกันบกพร่อง ก่อให้เกิดสภาพแวดล้อมที่เอื้ออำนวยต่อแบคทีเรียฉวยโอกาส เช่น A. hydrophila [6] และมักใช้สารต้านจุลินทรีย์ เช่น ยาปฏิชีวนะเพื่อป้องกันการระบาดของโรค อย่างไรก็ตาม รายงานล่าสุดเกี่ยวกับ A. hydrophila จากเนื้อเยื่อปลาหลายชนิดแสดงให้เห็นว่าเชื้อก่อโรคได้พัฒนาความต้านทานต่อยาปฏิชีวนะหลายชนิด เช่น อะม็อกซิลลิน แอมพิซิลลิน ลินโคไมซิน โนโวไบโอซิน ออกซาซิลลิน เพนิซิลลิน ริแฟมพิซิน และเตตราไซคลิน [ 7] ดังนั้น ความพยายามในการวิจัยเพื่อค้นหาทางเลือกของยาปฏิชีวนะจึงได้รับแรงผลักดันมากขึ้น [ 8]

อนุภาคนาโนเงิน (AgNPs) เป็นอนุภาคนาโนที่มีความยืดหยุ่นทางการแพทย์และทางชีวภาพ มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์สำหรับการทำแผล การวินิจฉัย การบำบัด การเร่งปฏิกิริยา เซ็นเซอร์ทางชีวภาพ การกรองอากาศและน้ำ สี บรรจุภัณฑ์อาหาร [ 9 – 14 ] ฯลฯ การสังเคราะห์นาโนวัสดุเป็นข้อกังวลหลักและสำคัญที่สุดในการวิจัยและการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีนาโน

มีกระบวนการทางเคมีแบบเดิมมากมายที่ใช้สำหรับการสังเคราะห์ AgNP แต่สารเคมีและสารเพิ่มเติมหลายชนิดที่มีบทบาทสำคัญในการสังเคราะห์ ตลอดจนช่วยเพิ่มเสถียรภาพ พบว่าเป็นมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมและสารพิษ จึงเป็นอันตรายต่อระบบทางชีววิทยา การสังเคราะห์ทางชีวภาพของ AgNP ที่เกี่ยวข้องกับไบโอโพลีเมอร์ที่ไม่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมเป็นแนวทางใหม่ [ 15– 17 ] ซึ่งอาจปฏิวัติวงการเทคโนโลยีหลายๆ สาขาได้ การสังเคราะห์ทางชีวภาพของอนุภาคนาโนเป็นเทคนิคจากล่างขึ้นบนที่สามารถปรับขนาดได้ง่าย เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และประหยัด การสกัดพืชเพื่อสังเคราะห์ดังกล่าวเป็นขั้นตอนใหม่ที่ประหยัด ง่าย และรวดเร็ว

การศึกษาในปัจจุบันใช้สารสกัดจากใบของพืชกึ่งเขตร้อน 4 ชนิด ได้แก่ Mangifera indica (มะม่วง) Musa paradisiaca (กล้วย) Carica papaya (มะละกอ) และ Eucalyptus terticornis (ยูคาลิปตัส) เพื่อสังเคราะห์ AgNPs การคัดเลือกสายพันธุ์พืชนั้นอิงตามปัจจัยสามประการ เช่น หาได้ง่ายในท้องถิ่น สารสกัดของพืชชนิดนี้ไม่มีฤทธิ์ฆ่าเชื้อแบคทีเรีย และจัดอยู่ในกลุ่มอนุกรมวิธานที่หลากหลายสี่กลุ่ม มะม่วงจัดอยู่ในวงศ์ Soapberry กล้วยจัดอยู่ในวงศ์ Zingiberales มะละกอจัดอยู่ในวงศ์ Brassicales และยูคาลิปตัสจัดอยู่ในวงศ์ Myrtales วัตถุประสงค์หลักสองประการของการศึกษาครั้งนี้คือการประเมินศักยภาพของสารสกัดจากใบทั้งสี่ในการสังเคราะห์ AgNPs และประเมินศักยภาพในการต่อต้านเชื้อแบคทีเรียของอนุภาคนาโนที่สังเคราะห์ขึ้นต่อ A. hydrophila

วัสดุและวิธีการสังเคราะห์ นาโนซิลเวอร์
การสังเคราะห์นาโนเงิน

เก็บใบมะม่วง กล้วย มะละกอ และยูคาลิปตัสสดจากท้องถิ่นแล้วล้างด้วยน้ำประปาให้สะอาด แล้วล้างด้วยน้ำกลั่นสองครั้ง น้ำซุปใบชาเตรียมโดยนำใบชา 2 กรัมลงในน้ำดีไอออนไนซ์ 50 มล. แล้วให้ความร้อนที่อุณหภูมิ 55 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 45 นาที สารสกัดจากใบถูกเก็บรวบรวมโดยการเทออกและกรองน้ำซุป เติมแต่ละอย่าง 2 มิลลิลิตรลงในสารละลายซิลเวอร์ไนเตรตในน้ำความเข้มข้น 1 มิลลิโมลาร์ 20 มิลลิลิตรแยกกัน จากนั้นคงส่วนผสมปฏิกิริยาไว้ที่อุณหภูมิห้อง จนกระทั่งสังเกตเห็นการเปลี่ยนสีของส่วนผสมเป็นสีเหลืองน้ำตาล ซึ่งเป็นการยืนยันการก่อตัวของอนุภาคนาโน

การกำหนดลักษณะของ AgNPs โดยใช้สเปกโตรสโคปี UV – Vis

การลดลงและการแปลงไอออน Ag+ ไปเป็น AgNP ได้รับการประเมินโดยการบันทึกการดูดกลืนแสงของส่วนผสมปฏิกิริยาที่ 380–520 นาโนเมตรโดยใช้เครื่องสเปกโตรโฟโตมิเตอร์ UV–Vis (UV-1800, Shimadzu)

ลักษณะเฉพาะของ HR-TEM และ EDX

ขนาดของ AgNPs ได้รับการกำหนดโดย HR-TEM (JEM 2100, JEOL) ที่ทำงานที่ 300 kV และองค์ประกอบธาตุจะได้รับการกำหนดโดยเครื่องสเปกโตรสโคปี EDX (INCAx-Sight, Oxford Instruments) เชื่อมโยงกับ HR-TEM.

การทดสอบต้านเชื้อแบคทีเรียของ AgNPs

นาโนซิลเวอร์ ได้รับการทดสอบคุณสมบัติต้านเชื้อแบคทีเรียโดยวิธีการกระจายละเอียด วัฒนธรรม A. hydrophila ได้รับจากแผนกการจัดการสุขภาพปลา สถาบันกลางการเพาะเลี้ยงน้ำจืด (CIFA) เมืองเกาสลยากังกา เมืองภูพเนศวร แบคทีเรียได้รับการฟื้นคืนและเพาะเลี้ยงในอาหาร LB มีการสร้างหลุมจำนวน 5 หลุมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 6 มม. ซ้ำกันบนแผ่นวุ้น LB เฉพาะแต่ละแผ่น หลุมทั้งสี่หลุมถูกโหลดด้วย AgNPs 50 μl ที่ความเข้มข้น 153.6, 76.8, 30.7 และ 15.3 μg/ml ของสารละลายอนุภาคนาโนเริ่มต้น และหลุมที่ห้าถูกโหลดด้วยปริมาตรเทียบเท่าของสารสกัดจากใบบริสุทธิ์ (เป็นตัวควบคุม) วัฒนธรรมถูกเพาะเลี้ยงในตู้ฟักเทอร์โมสแตติกที่อุณหภูมิ 37 °C เป็นเวลา 48 ชั่วโมง และวัดเส้นผ่านศูนย์กลาง (เป็นมิลลิเมตร) ของโซนใสเพื่อให้ได้ผลเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณของกิจกรรม

ผลการศึกษาและอภิปรายเกี่ยวกับประสิทธิผลของ นาโนซิลเวอร์
การสังเคราะห์ AgNPs

จากการทดลองพบว่าสูตรทั้งหมดแสดงการพัฒนาสีเมื่อระยะเวลาการบ่มเพาะแตกต่างกัน เวลาที่สีเปลี่ยนเป็นสีน้ำตาลหรือน้ำตาลอมเหลือง ซึ่งบ่งชี้ถึงการก่อตัวของอนุภาคนาโนเงินในสารละลายในน้ำแตกต่างกันระหว่าง 3 ถึง 4 ชั่วโมงในยูคาลิปตัสและมะละกอ 4–5 ชั่วโมงสำหรับมะม่วง และมากกว่า 6 ชั่วโมงสำหรับกล้วย รูปแบบการเปลี่ยนสีนี้แสดงถึงการแปลงวัสดุเงินจำนวนมากให้เป็นรูปแบบ AgNPs ซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากการสั่นพ้องพลาสมอนพื้นผิว [ 18 ] ความแตกต่างในเวลาที่ใช้สำหรับการพัฒนาสีจากส่วนผสมปฏิกิริยาเหล่านี้อาจเกิดจากความแตกต่างในพลังการลดของสารสกัดจากใบเนื่องมาจากองค์ประกอบที่แตกต่างกัน

รูปที่ 1 ภาพแสดงซิลเวอร์ไนเตรต 1 มิลลิโมลาร์ AgNPs ที่สังเคราะห์จาก b ยูคาลิปตัส c มะม่วง d มะละกอ e สารสกัดจากใบตอง

การวิเคราะห์การดูดกลืนแสง

สารสกัดจากมะม่วง ยูคาลิปตัส กล้วย และใบมะละกอ สังเคราะห์อนุภาคขนาดนาโน ที่มีการดูดกลืนสูงสุดที่ 442, 465, 454 และ 442 นาโนเมตร ตามลำดับ ยกเว้นสารสกัดใบมะละกอ นาโนซิลเวอร์ ที่สังเคราะห์ขึ้นหลังจากสังเคราะห์ได้ 72–96 ชั่วโมง สารอื่น ๆ ค่อนข้างเสถียร AgNP ที่สังเคราะห์ทั้งหมดมีเสถียรภาพเป็นเวลา 24 ชั่วโมง ยกเว้นการเปลี่ยนแปลงสี ตามที่แสดงโดยการแสดงภาพกราฟิกของการดูดกลืนแสงและความยาวคลื่นพร้อมช่วงเวลาที่กำหนด (รูปที่ 2) กราฟแสดงความยาวคลื่นเทียบกับการดูดกลืนแสดงให้เห็นว่าเมื่อเวลาผ่านไป จุดสูงสุดของการดูดกลืนจะเลื่อนไปที่ช่วง 420–450 นาโนเมตร เนื่องมาจากการก่อตัวของอนุภาคนาโนเงินอย่างก้าวหน้า การขยายตัวของยอดช่วยยืนยันลักษณะการกระจายตัวของ AgNP

รูปที่ 2 สเปกตรัม UV-Vis ของ AgNPs ที่สังเคราะห์โดยใช้สารสกัดจากใบตอง b มะม่วง c มะละกอ และ d ยูคาลิปตัส

การวิเคราะห์ขนาดและธาตุ

กล้องจุลทรรศน์ HR-TEM สเปกตรัม SAED และ EDX ของ AgNPs ที่สังเคราะห์จากสารสกัดใบมะม่วง ยูคาลิปตัส มะละกอ และกล้วย ตามลำดับ ภาพถ่ายไมโครกราฟ HR-TEM ของ AgNP ที่สกัดจากมะม่วง ยูคาลิปตัส มะละกอ และกล้วย แสดงให้เห็นว่าขนาดและรูปร่างคือ 50–65 นาโนเมตรและเป็นรูปไข่ 60–150 นาโนเมตรและเป็นรูปไข่ 25–40 นาโนเมตรและเป็นทรงกลม และ 10–50 นาโนเมตรและไม่สม่ำเสมอ ตามลำดับ เนื่องจากขนาดของอนุภาคนาโนเงินของ ‘กล้วย’ มีขนาดเล็กที่สุด (10–50 นาโนเมตร) และขนาดของ ‘ยูคาลิปตัส’ มีขนาดใหญ่ที่สุด (60–150 นาโนเมตร) การเปลี่ยนแปลงของขนาดจึงเกิดจากความแตกต่างในองค์ประกอบทางเคมีของสารสกัดจากพืช มีรายงานการสังเคราะห์อนุภาคนาโนทองคำ (AuNPs) ในช่วง 300 นาโนเมตรจากสารสกัดเปลือกกล้วย [ 19 ] แนวโน้มที่น่าสนใจในการศึกษาปัจจุบันคือ AgNP ‘กล้วย’ ที่สังเคราะห์จะมีขนาดเล็กกว่า การศึกษาครั้งก่อนหน้านี้ [ 20] รายงานขนาดและรูปร่างของ AgNP ที่สังเคราะห์จากสารสกัดใบ Eucalyptus hybrida มีขนาด 50–150 นาโนเมตรและเป็นลูกบาศก์ ในขณะที่ข้อมูลที่คล้ายกันในการศึกษานี้คือ 60–150 นาโนเมตรและเป็นรูปวงรี การสเปกโตรสโคปีรังสีเอกซ์แบบกระจายพลังงานเพื่อระบุและยืนยันองค์ประกอบธาตุของธาตุพื้นฐานในอนุภาคนาโนเงินแสดงค่าพีคที่คมชัดที่ 2.9 keV ในเครื่องสเปกโตรมิเตอร์ EDX ทั้งสี่เครื่อง จึงยืนยันได้ว่าอนุภาคนาโนเป็นเงิน จุดยอดอีกจุดหนึ่งแสดงถึงการมีอยู่ของทองแดง ซึ่งเป็นวัสดุพื้นฐานในโครงข่ายไฟฟ้า เห็นได้ชัดว่าสารสกัดจากพืชมีสารประกอบหลายชนิด ซึ่งนอกจากจะทำหน้าที่เป็นตัวรีดิวซ์แล้ว ยังทำหน้าที่เป็นตัวปิดฝาอีกด้วย ผลรวมของโปรตีน เอนไซม์ คาร์โบไฮเดรต และวิตามินที่เป็นส่วนประกอบสามารถลดไอออนของเงินได้ [ 15 – 17] การวิเคราะห์ FTIR แสดงให้เห็นว่าโพลีออล เช่น ไฮดรอกซิลฟลาโวนและคาเทชิน เป็นต้น ที่มีอยู่ในใบไม้ช่วยลดไอออนของเงินในระหว่างการก่อตัวของอนุภาคนาโน [ 21 ]

รูปที่ 3 ฮิสโทแกรมการกระจายขนาด a, b, c, HEED และ d, EDX ของ AgNP ที่สังเคราะห์จากสารสกัดจากใบยูคาลิปตัส

รูปที่ 4 ฮิสโทแกรมการกระจายขนาด a, b, c, HEED และ d, EDX ของ AgNPs ที่สังเคราะห์จากสารสกัดใบมะม่วง

รูปที่ 5.a ขนาด, b ฮิสโทแกรมการกระจายขนาด, c HEED และ d EDX ของ AgNPs ที่สังเคราะห์จากสารสกัดใบมะละกอ

รูปที่ 6 ฮิสโทแกรมการกระจายขนาด ก. ข. ค. HEED และ ง. EDX ของ AgNP ที่สังเคราะห์จากสารสกัดจากใบตอง

การทดสอบต้านเชื้อแบคทีเรีย

สารสกัดจากใบเพียงอย่างเดียว (โดยไม่ใช้ Ag+) ไม่ได้แสดงฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรียที่ชัดเจนต่อ A. hydrophila ในขณะที่อนุภาคนาโนเงินมีฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรีย (รูปที่ 7) AgNPs จาก ‘มะละกอ’ แสดงให้เห็นกิจกรรมสูงสุด ในขณะที่ AgNPs จากยูคาลิปตัสแสดงให้เห็นน้อยที่สุด โซนการยับยั้งของ AgNPs แสดงอยู่ในตารางที่ 1 จากนี้ จะเห็นชัดเจนว่าอนุภาคนาโนมีฤทธิ์ต้าน A. hydrophila อย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งอาจเกิดจากกลไกต่างๆ หลายประการ Ag + ลดการดูดซึมฟอสเฟตใน Escherichia coli และส่งเสริมการไหลออกของฟอสเฟตที่สะสม รวมถึงแมนนิทอล ซักซิเนต กลูตามีน และโพรลีน ในขณะที่รบกวนแรงเคลื่อนโปรตอนซึ่งอาจทำให้เซลล์จุลินทรีย์ตายได้ [ 22 ] การศึกษาแสดงให้เห็นว่า AgNP สามารถโต้ตอบกับโปรตีนที่ประกอบด้วยกำมะถันและทำให้กรดอะมิโนที่มีพันธะไดซัลไฟด์ไม่ทำงาน นอกจากนี้ อนุภาคเหล่านี้สามารถสร้างรูบนผนังเซลล์ ทำให้สามารถผ่านเข้าไปได้ง่าย และทำให้แบคทีเรียตายได้ [ 23] นาโนอนุภาคขนาดเล็กที่มีอัตราส่วนพื้นที่ผิวต่อปริมาตรที่ใหญ่กว่านั้นเป็นอันตรายมากกว่าเนื่องจากพื้นที่ผิวปฏิสัมพันธ์ที่มีขนาดใหญ่ [ 24 , 25 ] ดังนั้นฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรียของ AgNPs จึงขึ้นอยู่กับรูปร่างและขนาด การจับกันของ AgNP ยังขึ้นอยู่กับพื้นที่ผิวที่มีอยู่ด้วย อนุภาคนาโนเงินรูปสามเหลี่ยมและรูปปลายตัดเป็นสารฆ่าเชื้อแบคทีเรียที่มีฤทธิ์แรงที่สุด [ 26 ] ซึ่งคล้ายกับผลลัพธ์ในการศึกษาปัจจุบัน (ตาราง 1) ที่ความเข้มข้น 153.7 μg/ml ดังนั้น การเปลี่ยนแปลงในกิจกรรมต่อต้านแบคทีเรียจึงเกิดจากขนาดเล็กกว่าของ AgNPs ‘มะละกอ’ และขนาดใหญ่กว่าของ AgNP ที่ได้จากยูคาลิปตัส ซึ่งสอดคล้องกับรายงานก่อนหน้านี้ [ 27 ]

การควบคุมปัจจัยก่อโรคเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการติดเชื้อและการแพร่กระจายของเชื้อโรค มีรายงานว่าปัจจัยก่อโรคของแบคทีเรียอยู่ภายใต้การควบคุมของโมเลกุลการส่งสัญญาณ เช่น โฮโมเซอรีนแลกโทนที่ถูกอะไซเลต (AHL) ที่ผลิตขึ้นในปรากฏการณ์การรับรู้โควรัม (QS) ที่ขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของเซลล์ [ 28] นอกจากนี้ พบว่า Aeromonas hydrophila ยังผลิตโมเลกุลดังกล่าวเพื่อการเจริญเติบโตในโฮสต์อีกด้วย [ 29 ] ยิ่งไปกว่านั้น ยาชนิดนี้ยังดื้อต่อยาปฏิชีวนะที่แนะนำในปัจจุบันเกือบทั้งหมดมากขึ้นเรื่อยๆ เนื่องมาจากการพัฒนากลไกการป้องกันยาปฏิชีวนะโดยการใช้ประโยชน์จากพันธุกรรมที่หลากหลาย [ 27] ดังนั้นจึงมีความสำคัญที่จะต้องกำหนดเป้าหมายปัจจัยก่อโรคเหล่านี้ด้วยอาวุธโมเลกุลที่ผลิตโดยจุลินทรีย์อื่นๆ เพื่อป้องกันการติดเชื้อที่เกิดจากแบคทีเรียนี้และโรคที่ตามมา [ 30 , 31 ]

รูปที่ 7 ฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรียของอนุภาคนาโนเงินสังเคราะห์โดยใช้สารสกัดจากใบยูคาลิปตัส ข. มะม่วง ค. มะละกอ และง. กล้วย ต่อเชื้อ Aeromonas hydrophila หลุมที่ ii, iii, iv และ v ถูกโหลดด้วย AgNPs 153.6, 76.8, 30.7 และ 15.3 μg/ml ในขณะที่หลุมที่ i (ควบคุม) ในแต่ละกรณีถูกโหลดด้วยสารสกัดจากใบบริสุทธิ์ตามลำดับเท่านั้น

มีรายงานว่า AgNPs ยับยั้งการก่อตัวของไบโอฟิล์มโดยขัดขวางการส่งสัญญาณ QS [ 32 ] ยังทำหน้าที่ภายในเซลล์ในหลายตำแหน่งเพื่อหยุดการทำงานทางสรีรวิทยาที่สำคัญ เช่น การขนส่งเยื่อหุ้มเซลล์ การสังเคราะห์และการแปลกรดนิวคลีอิก การทำงานและการพับของโปรตีน และการขนส่งอิเล็กตรอน [ 22 , 23 ] ดังนั้น เนื่องจากต้องเกิดการกลายพันธุ์พร้อมกันในทุกฟังก์ชันที่สำคัญในรุ่นเดียวกันเพื่อหลีกหนีผลของสารต้านจุลินทรีย์ จึงเป็นเรื่องยากมากที่จุลินทรีย์ใดๆ จะสามารถพัฒนาความต้านทานต่อ นาโนซิลเวอร์ ได้ [ 33 ] มีรายงานว่าไฟโตเคมีคัลหลายชนิดที่เรียกว่าสารดับโควรัม (QQs) สามารถยับยั้งการส่งสัญญาณ QS ได้ [ 34] ดังนั้น AgNP ที่สังเคราะห์ขึ้นอาจมีศักยภาพในการสะสม QQ ตามธรรมชาติและสังเคราะห์เพื่อนำไปใช้ในการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำเป็นยาที่มีศักยภาพและ/หรือสารฆ่าเชื้อในการรักษาการติดเชื้อ A. hydrophila และโรคที่เกี่ยวข้อง

การวิจัยเกี่ยวกับโพลิเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพเพื่อการปล่อยอนุภาคนาโนแบบควบคุมภายใต้สภาวะภาคสนามกำลังได้รับแรงผลักดันมากขึ้น กระบวนการบูรณาการสำหรับการผลิตพลังงานชีวมวลและไบโอฟิล์มกำลังมีความสำคัญเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ เช่นกัน ผลงานใหม่เกี่ยวกับการผลิต PHB โดย Bacillus ที่ไม่สังเคราะห์แสงภายใต้สภาวะการเพาะเลี้ยงที่แตกต่างกัน [ 35 ] และการผลิตอนุภาคนาโนโดย B. thuringiensis ภายใต้สภาวะทางสรีรวิทยาที่ปรับเปลี่ยน [ 14 ] ได้รับการรายงานเมื่อเร็วๆ นี้ งานวิจัยล่าสุดอีกชิ้นที่เปรียบเทียบการบำบัดแบคทีเรียของฟิล์มบรรจุภัณฑ์โดยการฉายรังสีแกมมาและการชุบด้วย AgNPs [ 36 ] รายงานว่าแบคทีเรียที่ใช้ออกซิเจนทั้งหมด ได้แก่ Enterobacteriaceae, E. coli และ Clostridium perfringens แสดงโซนยับยั้งที่ใหญ่กว่าเมื่อฉายรังสีที่ 4 kGy โดยไม่ใช้ AgNPs และที่ 2 kGy ด้วยการชุบด้วย นาโนซิลเวอร์ ซึ่งช่วยเสริมมุมมองการต่อต้านแบคทีเรียของ AgNPs ให้แข็งแกร่งยิ่งขึ้น

บทสรุป

อนุภาคนาโนเงินที่สังเคราะห์จากพืชซึ่งมีฤทธิ์ฆ่าเชื้อแบคทีเรียก่อโรคในปลาอาจกลายเป็นทรัพย์สินสำหรับอุตสาหกรรมประมงและการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำเนื่องจากเป็นทางเลือกทดแทนยาปฏิชีวนะได้ [ 37 ] การใช้ AgNP ชีวสังเคราะห์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมดังกล่าวเป็นทางเลือกแทน AgNP ที่สังเคราะห์ทางเคมี จะช่วยควบคุมความเป็นพิษทางเคมีในสิ่งแวดล้อมได้ นาโนอนุภาคเงินที่สังเคราะห์อินทรีย์ดังกล่าวยังสามารถฝังลงในถังซีเมนต์ สระพลาสติก หรืออุปกรณ์ติดตั้งอื่นๆ ที่ใช้ในอุตสาหกรรมการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ เพื่อให้ได้สภาพแวดล้อมการเพาะเลี้ยงที่ปราศจากการติดเชื้ออย่างยั่งยืน

อ้างอิง: Phytoextracts-Synthesized Silver Nanoparticles Inhibit Bacterial Fish Pathogen Aeromonas hydrophila

Arabinda Mahanty, Snehasish Mishra, Ranadhir Bosu, UK Maurya, Surya Prakash Netam, and Biplab Sarkar