Việc sử dụng rộng rãi thuốc trừ sâu tổng hợp đã dẫn đến nhiều vấn đề, bao gồm sự xuất hiện của các sinh vật kháng thuốc, suy thoái môi trường và gây hại cho sức khỏe con người.Vì vậy, các loại thuốc trừ sâu vi sinh mới an toàn cho sức khỏe con người và môi trường là rất cần thiết.Trong nghiên cứu này, chất hoạt động bề mặt sinh học rhamnolipid do Enterobacter cloacae SJ2 sản xuất được sử dụng để đánh giá độc tính đối với ấu trùng muỗi (Culex quinquefasciatus) và mối (Odontotermes obesus).Kết quả cho thấy có tỷ lệ tử vong phụ thuộc vào liều lượng giữa các phương pháp điều trị.Giá trị LC50 (nồng độ gây chết 50%) sau 48 giờ đối với chất hoạt động bề mặt của ấu trùng mối và muỗi được xác định bằng phương pháp khớp đường cong hồi quy phi tuyến tính.Kết quả cho thấy giá trị LC50 trong 48 giờ (khoảng tin cậy 95%) của hoạt tính diệt ấu trùng và chống mối mọt của chất hoạt động bề mặt sinh học lần lượt là 26,49 mg/L (phạm vi 25,40 đến 27,57) và 33,43 mg/L (phạm vi 31,09 đến 35,68).Theo kết quả kiểm tra mô bệnh học, việc xử lý bằng chất hoạt động bề mặt sinh học đã gây ra tổn thương nghiêm trọng cho các mô cơ quan của ấu trùng và mối.Kết quả của nghiên cứu này chỉ ra rằng chất hoạt động bề mặt vi sinh vật do Enterobacter cloacae SJ2 sản xuất là một công cụ tuyệt vời và có hiệu quả để kiểm soát Cx.quinquefasciatus và O. obesus.
Các nước nhiệt đới có nhiều bệnh do muỗi truyền1.Sự liên quan của các bệnh do muỗi truyền là phổ biến.Hơn 400.000 người chết vì bệnh sốt rét mỗi năm và một số thành phố lớn đang trải qua dịch bệnh nghiêm trọng như sốt xuất huyết, sốt vàng da, chikungunya và sốt rét.2 Các bệnh do véc tơ truyền có liên quan đến 1/6 bệnh nhiễm trùng trên toàn thế giới, trong đó muỗi gây ra nhiều nhất trường hợp quan trọng3 ,4.Culex, Anopheles và Aedes là ba loài muỗi có liên quan phổ biến nhất đến việc truyền bệnh5.Tỷ lệ mắc bệnh sốt xuất huyết, một bệnh nhiễm trùng do muỗi Aedes aegypti lây truyền, đã gia tăng trong thập kỷ qua và gây ra mối đe dọa đáng kể cho sức khỏe cộng đồng4,7,8.Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), hơn 40% dân số thế giới có nguy cơ mắc bệnh sốt xuất huyết, với 50–100 triệu ca mắc mới xảy ra hàng năm ở hơn 100 quốc gia9,10,11.Sốt xuất huyết đã trở thành một vấn đề sức khỏe cộng đồng lớn vì tỷ lệ mắc bệnh ngày càng gia tăng trên toàn thế giới12,13,14.Anopheles gambiae, thường được gọi là muỗi Anopheles châu Phi, là véc tơ truyền bệnh sốt rét quan trọng nhất ở người ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới15.Virus West Nile, viêm não St. Louis, viêm não Nhật Bản, nhiễm virus ở ngựa và chim đều do muỗi Culex truyền bệnh, thường gọi là muỗi nhà thông thường.Ngoài ra, chúng còn là vật mang mầm bệnh do vi khuẩn và ký sinh trùng16.Có hơn 3.000 loài mối trên thế giới và chúng đã tồn tại hơn 150 triệu năm17.Hầu hết các loài gây hại sống trong đất và ăn gỗ và các sản phẩm gỗ có chứa cellulose.Mối Ấn Độ Odontotermes obesus là loài gây hại quan trọng gây thiệt hại nghiêm trọng cho các loại cây trồng và cây trồng quan trọng18.Trong các khu vực nông nghiệp, sự phá hoại của mối ở các giai đoạn khác nhau có thể gây ra thiệt hại kinh tế to lớn cho nhiều loại cây trồng, loài cây và vật liệu xây dựng.Mối cũng có thể gây ra các vấn đề về sức khỏe con người19.
Vấn đề kháng vi sinh vật và sâu bệnh trong lĩnh vực nông nghiệp và dược phẩm ngày nay rất phức tạp20,21.Do đó, cả hai công ty nên tìm kiếm các loại thuốc kháng sinh mới tiết kiệm chi phí và thuốc trừ sâu sinh học an toàn.Thuốc trừ sâu tổng hợp hiện đã có sẵn và đã được chứng minh là có khả năng lây nhiễm và xua đuổi côn trùng có ích không phải mục tiêu22.Trong những năm gần đây, nghiên cứu về chất hoạt động bề mặt sinh học đã được mở rộng do ứng dụng của chúng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau.Các chất hoạt động bề mặt sinh học rất hữu ích và quan trọng trong nông nghiệp, xử lý đất, khai thác dầu mỏ, loại bỏ vi khuẩn và côn trùng cũng như chế biến thực phẩm23,24.Chất hoạt động bề mặt sinh học hoặc chất hoạt động bề mặt vi sinh vật là các hóa chất hoạt động bề mặt sinh học được sản xuất bởi các vi sinh vật như vi khuẩn, nấm men và nấm ở môi trường sống ven biển và các khu vực bị ô nhiễm dầu25,26.Chất hoạt động bề mặt có nguồn gốc hóa học và chất hoạt động bề mặt sinh học là hai loại được lấy trực tiếp từ môi trường tự nhiên27.Các chất hoạt động bề mặt sinh học khác nhau được lấy từ môi trường sống ở biển28,29.Vì vậy, các nhà khoa học đang tìm kiếm công nghệ mới để sản xuất chất hoạt động bề mặt sinh học dựa trên vi khuẩn tự nhiên30,31.Những tiến bộ trong nghiên cứu này chứng minh tầm quan trọng của các hợp chất sinh học này đối với việc bảo vệ môi trường32.Bacillus, Pseudomonas, Rhodococcus, Alcaligenes, Corynebacteria và các chi vi khuẩn này là những đại diện được nghiên cứu kỹ lưỡng23,33.
Có nhiều loại chất hoạt động bề mặt sinh học với nhiều ứng dụng khác nhau34.Ưu điểm đáng kể của các hợp chất này là một số trong chúng có hoạt tính kháng khuẩn, diệt ấu trùng và diệt côn trùng.Điều này có nghĩa là chúng có thể được sử dụng trong các ngành nông nghiệp, hóa chất, dược phẩm và mỹ phẩm35,36,37,38.Vì các chất hoạt động bề mặt sinh học thường có khả năng phân hủy sinh học và có lợi cho môi trường nên chúng được sử dụng trong các chương trình quản lý dịch hại tổng hợp để bảo vệ cây trồng39.Như vậy, chúng ta đã thu được kiến thức cơ bản về hoạt tính diệt ấu trùng và chống mối mọt của các chất hoạt động bề mặt vi sinh vật do Enterobacter cloacae SJ2 sản xuất.Chúng tôi đã kiểm tra tỷ lệ tử vong và những thay đổi về mô học khi tiếp xúc với các chất hoạt động bề mặt sinh học rhamnolipid ở nồng độ khác nhau.Ngoài ra, chúng tôi đã đánh giá chương trình máy tính Hoạt động-Cấu trúc Định lượng (QSAR) được sử dụng rộng rãi để xác định độc tính cấp tính đối với vi tảo, daphnia và cá.
Trong nghiên cứu này, hoạt tính chống mối mọt (độc tính) của các chất hoạt động bề mặt sinh học tinh khiết ở các nồng độ khác nhau từ 30 đến 50 mg/ml (cách nhau 5 mg/ml) đã được thử nghiệm đối với mối Ấn Độ, O. obesus và loài thứ tư).Ấu trùng của tuổi Cx.Ấu trùng muỗi quinquefasciatus.Nồng độ chất hoạt động bề mặt sinh học LC50 trong 48 giờ chống lại O. obesus và Cx.C. solanacearum.Ấu trùng muỗi được xác định bằng phương pháp khớp đường cong hồi quy phi tuyến tính.Kết quả cho thấy tỷ lệ chết của mối tăng khi tăng nồng độ chất hoạt động bề mặt sinh học.Kết quả cho thấy chất hoạt động bề mặt sinh học có hoạt tính diệt ấu trùng (Hình 1) và hoạt tính chống mối mọt (Hình 2), với giá trị LC50 48 giờ (CI 95%) là 26,49 mg/L (25,40 đến 27,57) và 33,43 mg/ l (Hình 31.09 đến 35.68), tương ứng (Bảng 1).Xét về độ độc cấp tính (48 giờ), chất hoạt động bề mặt sinh học được phân loại là “có hại” đối với sinh vật được thử nghiệm.Chất hoạt động bề mặt sinh học được tạo ra trong nghiên cứu này cho thấy hoạt tính diệt ấu trùng tuyệt vời với tỷ lệ tử vong 100% trong vòng 24-48 giờ sau khi tiếp xúc.
Tính giá trị LC50 cho hoạt tính diệt ấu trùng.Điều chỉnh đường cong hồi quy phi tuyến tính (đường liền nét) và khoảng tin cậy 95% (vùng bóng mờ) cho tỷ lệ tử vong tương đối (%).
Tính giá trị LC50 cho hoạt tính chống mối mọt.Điều chỉnh đường cong hồi quy phi tuyến tính (đường liền nét) và khoảng tin cậy 95% (vùng bóng mờ) cho tỷ lệ tử vong tương đối (%).
Vào cuối thí nghiệm, những thay đổi và dị thường về hình thái được quan sát dưới kính hiển vi.Những thay đổi về hình thái được quan sát thấy ở nhóm đối chứng và nhóm được điều trị ở độ phóng đại 40 lần.Như được hiển thị trong Hình 3, sự suy giảm tăng trưởng xảy ra ở phần lớn ấu trùng được điều trị bằng chất hoạt động bề mặt sinh học.Hình 3a cho thấy Cx bình thường.quinquefasciatus, Hình 3b cho thấy một Cx bất thường.Gây ra 5 ấu trùng tuyến trùng.
Ảnh hưởng của liều chất hoạt động bề mặt dưới mức gây chết (LC50) đến sự phát triển của ấu trùng Culex quinquefasciatus.Hình ảnh kính hiển vi ánh sáng (a) của Cx bình thường ở độ phóng đại 40 ×.quinquefasciatus (b) Cx bất thường.Gây ra 5 ấu trùng tuyến trùng.
Trong nghiên cứu hiện tại, việc kiểm tra mô học của ấu trùng được điều trị (Hình 4) và mối (Hình 5) cho thấy một số điểm bất thường, bao gồm giảm diện tích bụng và tổn thương cơ, lớp biểu mô và da.ruột giữa.Mô học tiết lộ cơ chế hoạt động ức chế của chất hoạt động bề mặt sinh học được sử dụng trong nghiên cứu này.
Mô bệnh học của ấu trùng Cx tuổi 4 bình thường chưa được điều trị.quinquefasciatus (đối chứng: (a,b)) và được xử lý bằng chất hoạt động bề mặt sinh học (điều trị: (c,d)).Mũi tên chỉ biểu mô ruột (epi), nhân (n) và cơ (mu) được điều trị.Thanh = 50 µm.
Mô bệnh học của O. obesus bình thường không được điều trị (đối chứng: (a, b)) và được xử lý bằng chất hoạt động bề mặt sinh học (điều trị: (c, d)).Mũi tên lần lượt chỉ biểu mô ruột (epi) và cơ (mu).Thanh = 50 µm.
Trong nghiên cứu này, ECOSAR được sử dụng để dự đoán độc tính cấp tính của các sản phẩm chất hoạt động bề mặt sinh học rhamnolipid đối với sinh vật sản xuất sơ cấp (tảo xanh), vật tiêu thụ sơ cấp (bọ chét nước) và vật tiêu thụ thứ cấp (cá).Chương trình này sử dụng các mô hình phức hợp hoạt động-cấu trúc định lượng phức tạp để đánh giá độc tính dựa trên cấu trúc phân tử.Mô hình sử dụng phần mềm hoạt động cấu trúc (SAR) để tính toán độc tính cấp tính và lâu dài của các chất đối với các loài thủy sản.Cụ thể, Bảng 2 tóm tắt nồng độ gây chết trung bình ước tính (LC50) và nồng độ hiệu quả trung bình (EC50) đối với một số loài.Độc tính nghi ngờ được phân loại thành bốn cấp độ bằng cách sử dụng Hệ thống phân loại và ghi nhãn hóa chất hài hòa toàn cầu (Bảng 3).
Kiểm soát các bệnh do vector truyền, đặc biệt là các chủng muỗi và muỗi Aedes.Người Ai Cập bây giờ làm việc khó khăn 40,41,42,43,44,45,46.Mặc dù một số loại thuốc trừ sâu có sẵn về mặt hóa học, chẳng hạn như pyrethroid và organophosphate, phần nào có lợi nhưng chúng gây ra những rủi ro đáng kể cho sức khỏe con người, bao gồm bệnh tiểu đường, rối loạn sinh sản, rối loạn thần kinh, ung thư và các bệnh về đường hô hấp.Hơn nữa, theo thời gian, những loài côn trùng này có thể trở nên kháng thuốc13,43,48.Vì vậy, các biện pháp kiểm soát sinh học hiệu quả và thân thiện với môi trường sẽ trở thành phương pháp kiểm soát muỗi phổ biến hơn49,50.Benelli51 cho rằng việc kiểm soát sớm vật truyền bệnh muỗi sẽ hiệu quả hơn ở khu vực thành thị, nhưng họ không khuyến nghị sử dụng thuốc diệt bọ gậy ở khu vực nông thôn52.Tom và cộng sự 53 cũng gợi ý rằng việc kiểm soát muỗi ở giai đoạn chưa trưởng thành của chúng sẽ là một chiến lược an toàn và đơn giản vì chúng nhạy cảm hơn với các tác nhân kiểm soát 54 .
Việc sản xuất chất hoạt động bề mặt bằng chủng mạnh (Enterobacter cloacae SJ2) cho thấy hiệu quả ổn định và đầy hứa hẹn.Nghiên cứu trước đây của chúng tôi đã báo cáo rằng Enterobacter cloacae SJ2 tối ưu hóa việc sản xuất chất hoạt động bề mặt sinh học bằng cách sử dụng các thông số hóa lý26.Theo nghiên cứu của họ, điều kiện tối ưu để sản xuất chất hoạt động bề mặt sinh học bằng chủng E. cloacae tiềm năng là ủ trong 36 giờ, khuấy ở 150 vòng/phút, pH 7,5, 37 °C, độ mặn 1 ppt, 2% glucose làm nguồn carbon, 1% nấm men. .dịch chiết được sử dụng làm nguồn nitơ để thu được 2,61 g/L chất hoạt động bề mặt sinh học.Ngoài ra, các chất hoạt động bề mặt sinh học được xác định đặc tính bằng TLC, FTIR và MALDI-TOF-MS.Điều này khẳng định rằng rhamnolipid là chất hoạt động bề mặt sinh học.Chất hoạt động bề mặt sinh học Glycolipid là loại chất hoạt động bề mặt sinh học khác được nghiên cứu chuyên sâu nhất55.Chúng bao gồm các phần carbohydrate và lipid, chủ yếu là chuỗi axit béo.Trong số các glycolipid, đại diện chính là rhamnolipid và sophorolipid56.Rhamnolipids chứa hai gốc rhamnose liên kết với axit mono- hoặc di-β-hydroxydecanoic 57.Việc sử dụng rhamnolipids trong các ngành công nghiệp y tế và dược phẩm đã được khẳng định rõ ràng 58 , bên cạnh việc sử dụng chúng làm thuốc trừ sâu gần đây 59 .
Sự tương tác của chất hoạt động bề mặt sinh học với vùng kỵ nước của ống hút hô hấp cho phép nước đi qua khoang khí khổng của nó, do đó làm tăng sự tiếp xúc của ấu trùng với môi trường nước.Sự hiện diện của chất hoạt động bề mặt sinh học cũng ảnh hưởng đến khí quản, khí quản có chiều dài gần bề mặt, khiến ấu trùng dễ dàng bò lên bề mặt và thở.Kết quả là sức căng bề mặt của nước giảm.Vì ấu trùng không thể bám lên mặt nước nên chúng rơi xuống đáy bể, làm gián đoạn áp suất thủy tĩnh, dẫn đến tiêu hao năng lượng quá mức và tử vong do đuối nước38,60.Kết quả tương tự cũng thu được ở Ghribi61, trong đó chất hoạt động bề mặt sinh học do Bacillus subtilis sản xuất có hoạt tính diệt ấu trùng chống lại Ephestia kuehniella.Tương tự, hoạt tính diệt ấu trùng của Cx.Das và Mukherjee23 cũng đánh giá tác dụng của lipopeptide tuần hoàn đối với ấu trùng quinquefasciatus.
Kết quả của nghiên cứu này liên quan đến hoạt động diệt ấu trùng của chất hoạt động bề mặt sinh học rhamnolipid chống lại Cx.Việc tiêu diệt muỗi quinquefasciatus phù hợp với các kết quả đã được công bố trước đây.Ví dụ, các chất hoạt động bề mặt sinh học dựa trên Surfactin được sản xuất bởi nhiều loại vi khuẩn thuộc chi Bacillus được sử dụng.và Pseudomonas spp.Một số báo cáo ban đầu64,65,66 đã báo cáo hoạt động diệt ấu trùng của các chất hoạt động bề mặt lipopeptide từ Bacillus subtilis23.Deepali và cộng sự.63 phát hiện ra rằng chất hoạt động bề mặt sinh học rhamnolipid phân lập từ Stenotropomonas maltophilia có hoạt tính diệt ấu trùng mạnh ở nồng độ 10 mg/L.Silva và cộng sự.67 đã báo cáo hoạt tính diệt ấu trùng của chất hoạt động bề mặt sinh học rhamnolipid chống lại Ae ở nồng độ 1 g/L.Aedes aegypti.Kanakdande và cộng sự.báo cáo rằng các chất hoạt động bề mặt sinh học lipopeptide do Bacillus subtilis sản xuất đã gây ra tỷ lệ tử vong chung ở ấu trùng Culex và mối có phần ưa mỡ của bạch đàn.Tương tự, Masendra et al.69 báo cáo về tỷ lệ tử vong của kiến thợ (Cryptotermes cynocephalus Light.) là 61,7% trong các phân đoạn lipophilic n -hexane và EtOAc của chiết xuất E. thô.
Parthipan và cộng sự 70 đã báo cáo việc sử dụng thuốc trừ sâu các chất hoạt động bề mặt sinh học lipopeptide do Bacillus subtilis A1 và Pseudomonas stutzeri NA3 sản xuất để chống lại Anopheles Stephensi, một vật trung gian truyền ký sinh trùng sốt rét Plasmodium.Họ quan sát thấy ấu trùng và nhộng sống sót lâu hơn, thời gian rụng trứng ngắn hơn, vô trùng và có tuổi thọ ngắn hơn khi được xử lý bằng các chất hoạt động bề mặt sinh học ở nồng độ khác nhau.Giá trị LC50 quan sát được của chất hoạt động bề mặt sinh học B. subtilis A1 lần lượt là 3,58, 4,92, 5,37, 7,10 và 7,99 mg/L đối với các trạng thái ấu trùng khác nhau (tức là ấu trùng I, II, III, IV và nhộng giai đoạn).Trong khi đó, chất hoạt động bề mặt sinh học cho giai đoạn ấu trùng I-IV và giai đoạn nhộng của Pseudomonas stutzeri NA3 lần lượt là 2,61, 3,68, 4,48, 5,55 và 6,99 mg/L.Hiện tượng chậm trễ của ấu trùng và nhộng sống sót được cho là kết quả của những rối loạn sinh lý và trao đổi chất đáng kể do phương pháp điều trị bằng thuốc trừ sâu gây ra71.
Chủng Wickerhamomyces anomalus CCMA 0358 tạo ra chất hoạt động bề mặt sinh học có hoạt tính diệt côn trùng 100% đối với muỗi Aedes.aegypti khoảng thời gian 24 giờ 38 cao hơn so với báo cáo của Silva et al.Một chất hoạt động bề mặt sinh học được sản xuất từ Pseudomonas aeruginosa sử dụng dầu hướng dương làm nguồn carbon đã được chứng minh là có thể tiêu diệt 100% ấu trùng trong vòng 48 giờ67.Abinaya và cộng sự72 và Pradhan và cộng sự73 cũng chứng minh tác dụng diệt ấu trùng hoặc diệt côn trùng của chất hoạt động bề mặt được tạo ra bởi một số chủng phân lập thuộc chi Bacillus.Một nghiên cứu được công bố trước đây của Senthil-Nathan et al.phát hiện ra rằng 100% ấu trùng muỗi tiếp xúc với đầm thực vật có khả năng chết.74.
Đánh giá tác động dưới mức gây chết của thuốc trừ sâu đối với sinh học côn trùng là rất quan trọng đối với các chương trình quản lý dịch hại tổng hợp vì liều lượng/nồng độ dưới mức gây chết không giết chết côn trùng nhưng có thể làm giảm quần thể côn trùng ở các thế hệ tương lai do phá vỡ các đặc tính sinh học10.Siqueira và cộng sự đã quan sát thấy hoạt tính diệt ấu trùng hoàn toàn (tử vong 100%) của chất hoạt động bề mặt sinh học rhamnolipid (300 mg/ml) khi được thử nghiệm ở các nồng độ khác nhau từ 50 đến 300 mg/ml.Giai đoạn ấu trùng của chủng Aedes aegypti.Họ đã phân tích ảnh hưởng của thời gian đến khi chết và nồng độ dưới mức gây chết đối với khả năng sống sót và hoạt động bơi lội của ấu trùng.Ngoài ra, họ còn quan sát thấy tốc độ bơi giảm sau 24–48 giờ tiếp xúc với nồng độ chất hoạt động bề mặt sinh học dưới mức gây chết người (ví dụ: 50 mg/mL và 100 mg/mL).Các chất độc có vai trò gây chết người đầy hứa hẹn được cho là hiệu quả hơn trong việc gây ra nhiều thiệt hại cho các loài gây hại76.
Các quan sát mô học trong kết quả của chúng tôi chỉ ra rằng các chất hoạt động bề mặt sinh học do Enterobacter cloacae SJ2 tạo ra làm thay đổi đáng kể các mô của ấu trùng muỗi (Cx. quinquefasciatus) và mối (O. obesus).Những điều bất thường tương tự cũng xảy ra do chế phẩm dầu húng quế ở loài An.gambiaes.s và An.Arabica được mô tả bởi Ochola77.Kamaraj và cộng sự78 cũng mô tả những bất thường về hình thái tương tự ở An.Ấu trùng của Stephanie được tiếp xúc với các hạt nano vàng.Vasantha-Srinivasan và cộng sự79 cũng báo cáo rằng tinh dầu Shepherd's Purse đã gây tổn hại nghiêm trọng đến buồng và các lớp biểu mô của muỗi Aedes albopictus.Aedes aegypti.Raghavendran và cộng sự đã báo cáo rằng ấu trùng muỗi đã được xử lý bằng chiết xuất sợi nấm 500 mg/ml của một loại nấm Penicillium địa phương.Ae có biểu hiện tổn thương mô học nặng.aegypti và Cx.Tỷ lệ tử vong 80. Trước đây, Abinaya et al.Ấu trùng tuổi thứ 4 của An đã được nghiên cứu.Stephensi và Ae.aegypti đã tìm thấy nhiều thay đổi mô học ở Aedes aegypti được điều trị bằng B. licheniformis exopolysaccharides, bao gồm manh tràng dạ dày, teo cơ, tổn thương và vô tổ chức các hạch dây thần kinh72.Theo Raghavendran và cộng sự, sau khi điều trị bằng chiết xuất sợi nấm P. daleae, các tế bào ruột giữa của muỗi được thử nghiệm (ấu trùng tuổi 4) cho thấy sưng tấy trong lòng ruột, giảm hàm lượng nội bào và thoái hóa nhân81.Những thay đổi mô học tương tự cũng được quan sát thấy ở ấu trùng muỗi được xử lý bằng chiết xuất lá echinacea, cho thấy khả năng diệt côn trùng của các hợp chất được xử lý50.
Việc sử dụng phần mềm ECOSAR đã được quốc tế công nhận82.Nghiên cứu hiện tại cho thấy độc tính cấp tính của chất hoạt động bề mặt sinh học ECOSAR đối với vi tảo (C. Vulgaris), cá và bọ chét nước (D. magna) thuộc loại “độc tính” do Liên Hợp Quốc xác định83.Mô hình độc tính sinh thái ECOSAR sử dụng SAR và QSAR để dự đoán độc tính cấp tính và lâu dài của các chất và thường được sử dụng để dự đoán độc tính của các chất ô nhiễm hữu cơ82,84.
Paraformaldehyde, dung dịch đệm natri photphat (pH 7,4) và tất cả các hóa chất khác được sử dụng trong nghiên cứu này đều được mua từ Phòng thí nghiệm HiMedia, Ấn Độ.
Việc sản xuất chất hoạt động bề mặt sinh học được thực hiện trong bình Erlenmeyer 500 mL chứa 200 mL môi trường Bushnell Haas vô trùng được bổ sung 1% dầu thô làm nguồn carbon duy nhất.Tiền nuôi cấy Enterobacter cloacae SJ2 (1,4 × 104 CFU/ml) được cấy và nuôi cấy trên máy lắc quỹ đạo ở 37°C, 200 vòng/phút trong 7 ngày.Sau thời gian ủ, chất hoạt động bề mặt sinh học được chiết xuất bằng cách ly tâm môi trường nuôi cấy ở tốc độ 3400×g trong 20 phút ở 4°C và chất nổi phía trên thu được được sử dụng cho mục đích sàng lọc.Các quy trình tối ưu hóa và mô tả đặc tính của chất hoạt động bề mặt sinh học đã được áp dụng từ nghiên cứu trước đây của chúng tôi26.
Ấu trùng Culex quinquefasciatus được lấy từ Trung tâm Nghiên cứu Cao cấp về Sinh học Biển (CAS), Palanchipetai, Tamil Nadu (Ấn Độ).Ấu trùng được nuôi trong các thùng nhựa chứa đầy nước khử ion ở nhiệt độ 27 ± 2°C và chu kỳ sáng là 12:12 (sáng:tối).Ấu trùng muỗi được cho ăn dung dịch glucose 10%.
Ấu trùng Culex quinquefasciatus đã được tìm thấy trong các bể tự hoại hở và không được bảo vệ.Sử dụng các hướng dẫn phân loại tiêu chuẩn để xác định và nuôi ấu trùng trong phòng thí nghiệm85.Các thử nghiệm diệt ấu trùng được thực hiện theo khuyến nghị của Tổ chức Y tế Thế giới 86 .SH.Ấu trùng quinquefasciatus tuổi 4 được thu thập trong các ống kín theo nhóm 25 ml và 50 ml với khe hở không khí bằng 2/3 dung tích của chúng.Chất hoạt động bề mặt sinh học (0–50 mg/ml) được thêm vào từng ống riêng lẻ và bảo quản ở 25°C.Ống điều khiển chỉ sử dụng nước cất (50 ml).Ấu trùng chết được coi là những ấu trùng không có dấu hiệu bơi lội trong thời gian ủ bệnh (12–48 giờ) 87 .Tính tỷ lệ phần trăm ấu trùng chết bằng phương trình.(1)88.
Họ Odontotermitidae bao gồm loài mối Ấn Độ Odontotermes obesus, được tìm thấy trong các khúc gỗ mục nát tại Cơ sở Nông nghiệp (Đại học Annamalai, Ấn Độ).Kiểm tra chất hoạt động bề mặt sinh học này (0–50 mg/ml) bằng các quy trình thông thường để xác định xem nó có hại hay không.Sau khi sấy khô trong luồng không khí nhiều tầng trong 30 phút, mỗi dải giấy Whatman được phủ chất hoạt động bề mặt sinh học ở nồng độ 30, 40 hoặc 50 mg/ml.Các dải giấy phủ sẵn và không tráng phủ đã được kiểm tra và so sánh ở giữa đĩa Petri.Mỗi đĩa petri chứa khoảng ba mươi con mối hoạt động O. obesus.Mối kiểm soát và kiểm tra được cung cấp giấy ướt làm nguồn thức ăn.Tất cả các đĩa được giữ ở nhiệt độ phòng trong suốt thời gian ủ.Mối chết sau 12, 24, 36 và 48 giờ89,90.Phương trình 1 sau đó được sử dụng để ước tính tỷ lệ phần trăm tỷ lệ chết của mối ở các nồng độ chất hoạt động bề mặt sinh học khác nhau.(2).
Các mẫu được giữ trên đá và đóng gói trong các ống siêu nhỏ chứa 100 ml dung dịch đệm natri photphat 0,1 M (pH 7,4) và gửi đến Phòng thí nghiệm Bệnh học Nuôi trồng Thủy sản Trung ương (CAPL) của Trung tâm Nuôi trồng Thủy sản Rajiv Gandhi (RGCA).Phòng thí nghiệm mô học, Sirkali, Mayiladuthurai.District, Tamil Nadu, Ấn Độ để phân tích thêm.Các mẫu ngay lập tức được cố định trong paraformaldehyde 4% ở 37°C trong 48 giờ.
Sau giai đoạn cố định, vật liệu được rửa ba lần bằng dung dịch đệm natri photphat 0,1 M (pH 7,4), khử nước từng bước trong etanol và ngâm trong nhựa LEICA trong 7 ngày.Sau đó, chất này được đặt trong khuôn nhựa chứa đầy nhựa và chất trùng hợp, sau đó được đặt trong lò nung nóng đến 37°C cho đến khi khối chứa chất này được polyme hóa hoàn toàn.
Sau khi trùng hợp, các khối được cắt bằng microtome LEICA RM2235 (Tập đoàn y sinh Rankin 10.399 Enterprise Dr. Davisburg, MI 48.350, Hoa Kỳ) đến độ dày 3 mm.Các phần được nhóm trên các trang chiếu, với sáu phần trên mỗi trang chiếu.Các phiến kính được làm khô ở nhiệt độ phòng, sau đó nhuộm bằng hematoxylin trong 7 phút và rửa bằng nước chảy trong 4 phút.Ngoài ra, thoa dung dịch eosin lên da trong 5 phút và rửa sạch dưới vòi nước chảy trong 5 phút.
Độc tính cấp tính được dự đoán bằng cách sử dụng các sinh vật thủy sinh ở các cấp độ nhiệt đới khác nhau: cá LC50 trong 96 giờ, D. magna LC50 trong 48 giờ và tảo xanh EC50 trong 96 giờ.Độc tính của chất hoạt động bề mặt sinh học rhamnolipid đối với cá và tảo xanh được đánh giá bằng phần mềm ECOSAR phiên bản 2.2 dành cho Windows do Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ phát triển.(Có sẵn trực tuyến tại https://www.epa.gov/tsca-screening-tools/ecological-struct-activity-relationships-ecosar-predictive-model).
Tất cả các thử nghiệm về hoạt tính diệt bọ gậy và chống mối mọt được thực hiện ba lần.Hồi quy phi tuyến tính (nhật ký các biến phản ứng liều) của dữ liệu về tỷ lệ tử vong của ấu trùng và mối đã được thực hiện để tính toán nồng độ gây chết trung bình (LC50) với khoảng tin cậy 95% và đường cong phản ứng nồng độ được tạo bằng Prism® (phiên bản 8.0, GraphPad Software) Inc., Mỹ) 84, 91.
Nghiên cứu hiện tại cho thấy tiềm năng của các chất hoạt động bề mặt vi sinh vật do Enterobacter cloacae SJ2 tạo ra dưới dạng tác nhân diệt muỗi và diệt mối, và nghiên cứu này sẽ góp phần hiểu rõ hơn về cơ chế hoạt động diệt ấu trùng và chống mối.Các nghiên cứu mô học của ấu trùng được điều trị bằng chất hoạt động bề mặt sinh học cho thấy tổn thương ở đường tiêu hóa, ruột giữa, vỏ não và sự tăng sản của các tế bào biểu mô ruột.Kết quả: Đánh giá độc tính về hoạt tính chống mối mọt và diệt ấu trùng của chất hoạt động bề mặt sinh học rhamnolipid do Enterobacter cloacae SJ2 sản xuất cho thấy rằng chủng phân lập này là một loại thuốc trừ sâu sinh học tiềm năng để kiểm soát các bệnh do muỗi truyền (Cx quinquefasciatus) và mối (O. obesus).Cần phải hiểu rõ độc tính cơ bản của chất hoạt động bề mặt sinh học và tác động môi trường tiềm ẩn của chúng.Nghiên cứu này cung cấp cơ sở khoa học để đánh giá rủi ro môi trường của chất hoạt động bề mặt sinh học.
Thời gian đăng: Apr-09-2024