Các nhà khoa học đã tổng hợp vật liệu nano đồng kết hợp với chitosan (Cu/Cts) bằng phương pháp khử hóa học, sử dụng chất khử là dịch chiết lá vối và Natri borohydride (NaBH4) khử vi khuẩn gây bệnh ở bò.
Vật liệu lai từ nano đồng với chitosan
Với mục tiêu tìm kiếm các giải pháp hiệu quả để điều trị bệnh cho gia súc, TS Trần Quang Vinh và cộng sự Viện Hóa học - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã chế tạo thành công nhiều hệ vật liệu lai mới dựa trên nền tảng nano kim loại vàng, đồng (Ag, Cu) kết hợp với chitosan và octenidin. Những hệ vật liệu này có khả năng kháng khuẩn cao, hứa hẹn ứng dụng rộng rãi trong điều trị các bệnh do vi khuẩn gây bệnh viêm vú ở bò.
Viêm vú là một trong những bệnh phổ biến và nghiêm trọng ở bò, gây ra không chỉ những thiệt hại về sức khỏe cho vật nuôi, mà còn ảnh hưởng đến hiệu quả kinh tế trong ngành chăn nuôi sữa. Để điều trị bệnh, bên cạnh các loại thuốc kháng sinh truyền thống, nghiên cứu về các vật liệu nano kháng khuẩn đang được đẩy mạnh.
Những vật liệu như nano bạc, nano đồng, nano chitosan, nano keo ong (propolis)… đã được chứng minh là có hiệu quả trong việc tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh. Việc kết hợp nano Ag, Cu với chitosan và octenidin không chỉ nâng cao hiệu quả trị bệnh, mà còn thúc đẩy quá trình phục hồi nhanh hơn.
Từ thực tế trên, TS Trần Quang Vinh cùng cộng sự đã phối hợp với nhóm nghiên cứu của PGS.TS Viktoryia Kulikouskaya - Viện Hóa học Vật liệu mới, Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Belarus để thực hiện nhiệm vụ: “Nghiên cứu các hệ vật liệu lai có khả năng kháng khuẩn trên cơ sở nano kim loại, chitosan, octenidin và đánh giá khả năng ứng dụng trong thú y để phòng chống bệnh viêm vú”.
Các nhà khoa học đã tổng hợp vật liệu nano đồng kết hợp với chitosan (Cu/Cts) bằng phương pháp khử hóa học, sử dụng chất khử là dịch chiết lá vối và NaBH4. Việc sử dụng lá vối làm tác nhân khử đã thể hiện khả năng khử chọn lọc tốt hơn. Các hạt nano đồng (Cu) được hình thành ở trạng thái kim loại đơn pha, kích thước nhỏ khoảng từ 20 - 40 nm.
Kết quả cũng cho thấy, khi sử dụng chất khử mạnh hơn là NaBH4, các hạt nano Cu có kích thước nhỏ hơn, khoảng từ 10 - 30 nm, tồn tại chủ yếu là dạng hình cầu. Sau khi kết hợp với octenidin, cả hai vật liệu đều không có sự thay đổi về hình dạng, cấu trúc nhưng kích thước có sự tăng nhẹ.
Kết quả thử khả năng kháng khuẩn với vi khuẩn gây viêm vú ở bò sữa đã chứng minh hiệu quả vượt trội của vật liệu Cu/Cts và đặc biệt khi dùng chất khử lá vối thân thiện với môi trường, ít độc tính, vùng ức chế vi khuẩn mở rộng hơn so với mẫu dùng chất khử NaBH4. Kết quả cũng cho thấy sự kết hợp octenidin với Cu/Cts đã cải thiện đáng kể khả năng diệt khuẩn của vật liệu này.
Trong khi đó, hệ vật liệu nano bạc kết hợp với chitosan (Ag/Cts) và vật liệu lai giữa Ag/Cts và octenidin (Ag/Cts/Otd) đã được nhóm nghiên cứu tổng hợp ở nồng độ octenidin 5% khối lượng, có dạng hình cầu, kích thước các hạt nano bạc khoảng 10 - 14 nm, phân bố đồng đều trên bề mặt chitosan/octenidin. Kết quả thử hoạt tính cũng cho thấy khả năng ức chế tốt đối với vi khuẩn Staphylococcus aureus, nguyên nhân chính gây viêm vú ở bò.
Nâng cao hiệu quả chăn nuôi
Theo TS Trần Quang Vinh, với những kết quả khả quan, các vật liệu lai này có tiềm năng lớn trong việc phát triển các sản phẩm điều trị bệnh cho gia súc, góp phần nâng cao hiệu quả chăn nuôi.
Tuy nhiên, TS Vinh nhấn mạnh rằng, việc kết hợp nano Cu-CTs, Ag-CTs với octenidin là khía cạnh nghiên cứu mới, thời gian nghiên cứu không lâu, sản phẩm mới dừng ở mức nghiên cứu in-vitro, để đưa sản phẩm ra thị trường, cần ít nhất 4 - 5 năm để hoàn thiện công nghệ và thử nghiệm.
Trong tương lai, nhóm sẽ tiếp tục hợp tác với các nhà khoa học Belarus để hoàn thiện sản phẩm và xây dựng các đề tài sản xuất thử nghiệm, hướng đến thương mại hóa. Với tiềm năng ứng dụng cao, các hệ vật liệu lai này hứa hẹn sẽ trở thành giải pháp hữu hiệu liên quan đến vấn đề sức khỏe của gia súc trong tương lai.
“Điểm mạnh của giải pháp là có thể thay thế kháng sinh trong điều trị các bệnh ở vật nuôi, tạo ra nguồn thịt sạch, chất lượng cao, nâng cao hiệu quả chăn nuôi cho người nông dân, đặc biệt trong bối cảnh tình trạng lạm dụng kháng sinh đang cảnh báo như hiện nay”, đại diện nhóm nghiên cứu cho hay.
TS Trần Quang Vinh bắt đầu theo đuổi hướng nghiên cứu trong lĩnh vực khoa học - công nghệ chế tạo vật liệu mới ứng dụng trong y dược, xử lý môi trường từ năm 2010 khi thực hiện đề tài cấp Nhà nước về “Nghiên cứu sản xuất vật liệu và công nghệ xử lý nước cấp an toàn sinh học có sử dụng bạc nano”.
Lĩnh vực nghiên cứu chính của TS Vinh là chế tạo các vật liệu nano kim loại, oxit kim loại và chức năng hóa; Nghiên cứu tổng hợp các vật liệu vô cơ mao quản làm xúc tác, chất mang pha hoạt tính; Chế tạo các vật liệu lai nano vô cơ - hữu cơ; Ứng dụng các vật liệu chế tạo trong xúc tác, hấp phụ, xử lý môi trường, làm phụ gia cho các vật liệu polymer, compozit nhằm tăng tính năng, cải thiện cơ tính vật liệu.
