Ca(ClO)2 là một hợp chất thuộc nhóm chlorine, có màu trắng, dễ t n trong
nƣớc, giải phóng khí Cl2 làm cho nƣớc có mùi hắc đặc trƣng. Trong công nghệ hó
học: dùng trong nƣớc sơn, chất hò t n, chất tạo bọt, thuốc trừ sâu, hó chất chống đông,… Xử lý nƣớc sinh hoạt, nƣớc thải công nghiệp và khu đô thị. Trong thủy sản: tẩy trùng o, hồ, tr ng thiết bị, dụng cụ,… Diệt vi khuẩn, virus, tảo, vi sinh vật trong môi trƣờng nƣớc. Oxi hó các vật chất hữu cơ và mầm bệnh ngoại l i trong sản xuất
giống. Trong nuôi cấy mô thực vật: sử dụng nhƣ một chất để khử trùng khi đƣ các nguồn mẫu b n đầu từ môi trƣờng ex vitro chuyển s ng in vitro, nồng độ từ 5 – 10% trong khoảng từ 5 – 30 phút.
Ca(ClO)2 là chất oxi hó mạnh có tác dụng oxi hó vật chất hữu cơ sống trên
cơ thể sinh vật. Chúng tác động lên thành tế bào, hệ enzyme củ vi sinh vật tiếp xúc
với Ca(ClO)2 thì nguyên tử hydro trong cấu trúc phân tử đƣợc th y thế bởi Cl2, phá
hủy hệ enzyme củ vi khuẩn, gây chếtvi sinh vật.
2.3.1.2. Nhƣợc điểm
Ca(ClO)2 có tính ăn mòn c o và đây c ng chính là cơ chế diệt khuẩn của
chúng – ăn mòn màng tế bào; vì thế, chúng t không khó để gặp phải tình trạng mẫu cấy sống nhƣng bị nhiễm khuẩn, nhiễm nấm hay mẫu cấy không bị nhiễm khuẩn, không nhiễm nấm nhƣng lại chết hoặc không thể tái sinh; bởi vì các mô tế bào thực
vật rất dễ bị tổn thƣơng khi tiếp xúc với Ca(ClO)2 dẫn đến mẫu cấy sẽ khó tái sinh,
thời gian tái sinh kéo dài. Ngoài ra, ngộ độc có thể xảy r khi con ngƣời nuốt hay hít
phải Cl2 từ Ca(ClO)2. Cl2 sẽ phản ứng tạo ra HCl và HOCl gây độc đối với con
ngƣời (bỏng rát trong miệng, sƣng họng, đau họng, đau dạ dày, nôn mửa, tổn thƣơng hệ tuần hoàn,…) (WHO, 2000; Ines et al., 2013).
2.3.2. Mercury chloride (HgCl2) 2.3.2.1. Giới thiệu
Thủy ngân là một nguyên tố hó học trong bảng tuần hoàn có ký hiệu Hg (tiếng Hy Lạp hydr rgyrum, tức là thủy ngân) và số nguyên tử 80. Thủy ngân là một nguyên tố kim loại nặng tồn tại ở dạng lỏng, có ánh bạc trong nhiệt độ thƣờng. Thủy ngân đƣợc sử dụng trong các nhiệt kế, áp kế và các thiết bị kho học khác. Thủy ngân thu đƣợc chủ yếu bằng phƣơng pháp khử khoáng chất chu s (HgS).
Mercury chloride (HgCl2) là một dạng củ thủy ngân, hiện đƣợc sử dụng phổ
biến trong nhiều lĩnh vực nhƣng chủ yếu ở quy mô phòng thí nghiệm. Trong đầu thế kỷ 20, thủy ngân đƣợc cấp phát cho trẻ em hàng năm nhƣ là thuốc nhuận tràng và tẩy giun. Bột ngậm cho trẻ em và một số v cxin có chứ chất bảo quản thimerosal (một phần là etyl thủy ngân) kể từ những năm 1930. Mercury chloride còn là chất
tẩy trùng đối với các bác sĩ, bệnh nhân và thiết bị. Trong lĩnh vực nuôi cấy mô, từ
năm 1994, Hussain và đồng tác giả đã thành công khi sử dụng HgCl2 nhƣ là một
chất giúp chống lại các vi khuẩn và nấm trong gi i đoạn vào mẫu b n đầu. Hiện
nay, HgCl2 thƣờng đƣợc sử dụng ở nồng độ 0,1 – 1% trong khoảng 2 – 10 phút cho
bƣớc khử trùng mẫu cấy (WHO, 2000).
2.3.2.2. Nhƣợc điểm
Thủy ngân nguyên tố lỏng ít độc, nhƣng các hợp chất và muối của nó lại rất độc, có thể gây tổn thƣơng não và g n khi con ngƣời tiếp xúc hay nuốt phải. Ngoài ra, thủy ngân còn dễ dàng hấp thụ qu d , các cơ qu n hô hấp và tiêu hóa. Các hợp chất vô cơ ít độc hơn so với hợp chất hữu cơ của thủy ngân. Cho dù ít độc hơn so với các hợp chất củ nó nhƣng thủy ngân vẫn tạo ra sự ô nhiễm đáng kể đối với môi trƣờng vì nó tạo ra các hợp chất hữu cơ trong các cơ thể sinh vật. Một trong những hợp chất độc nhất của nó là dimetyl thủy ngân, độc đến mức chỉ vài µl rơi vào d có thể gây tử vong.
Chứng bệnh min m t là một dạng ngộ độc thủy ngân. Thủy ngân tấn công hệ thần kinh trung ƣơng và hệ nội tiết, đồng thời ảnh hƣởng tới miệng, các cơ hàm mặt và răng. Sự phơi nhiễm kéo dài gây ra các tổn thƣơng não, gây tử vong, hoặc có thể gây ra các dị tật bẩm sinh ở thai nhi, mất khả năng điều hòa vận động, th y đổi tính cách, mất trí nhớ, mất ngủ, mệt mỏi, đ u đầu, giảm cân, căng thẳng tâm lý và viêm lợi (WHO, 2000).
2.3.3. Một số chất khử trùng khác 2.3.3.1. Hydro peroxide (H2O2)
Hydro peroxide (h y còn gọi là nƣớc oxi già) có công thức hó học H2O2.
Hydrogen peroxide là một chất oxi hó mạnh mẽ và đƣợc sử dụng nhƣ một chất tẩy
trắng và khử trùng. Tuy nhiên, H2O2 là chất oxi hóa mạnh có khả năng ăn mòn c o,
ảnh hƣởng đến mô biểu bì của thực vật trong quá trình khử trùng, do đó, áp suất thẩm thấu của mẫu cấy giảm nên mẫu khó mà hấp thu các chất dinh dƣỡng từ môi trƣờng nuôi cấy dẫn đến thời gian vào mẫu bị kéo dài. Mặc khác, hiện nay có khá nhiều vi khuẩn có khả năng tiết ra enzyme catalase, enzyme này có khả năng trung
hòa tác dụng diệt khuẩn của H2O2 nên khi sử dụng H2O2 để khử khuẩn thì tác dụng
không cao.H2O2 là chất oxi hóa mạnh có thể gây nổ và ảnh hƣởng đến sức khỏe con
ngƣời. (WHO, 2000).
2.3.3.2. Nƣớc brom
Brom là nguyên tố hó học thuộc nhóm h logen, có ký hiệu Br và số nguyên tử 35. Cả nhóm halogen thuộc nhóm VIIA trong bảng hệ thống tuần hoàn. Br có nguyên tử khối bằng 80. Brom c ng là một chất hóa học dùng để khử trùng, khi brom đƣợc thêm vào nƣớc nó tạo thành chất khử trùng và phản ứng với chất ô nhiễm trong nƣớc. Brom là một là một chất có khả năng b y hơi c o, mùi hắc khó chịu và đƣợc đánh giá là khá độc. Hơi brom gây kích ứng niêm mạc, chảy nƣớc mắt, ho, suyễn, chóng mặt, đ u đầu, đ u bụng, chảy máu m i, gây mất trí nhớ, rối loạn tâm thần,… (WHO, 2000).
2.3.3.3. Các chất kháng sinh
Kháng sinh h y còn gọi là trụ sinh, kháng khuẩn đƣợc sử dụng phổ biến (Ampicillin, Penicillin, Amoxillin, Streptomycin, P romycin,…) trong nuôi cấy mô thực vật nhằm ngăn chặn sự phát sinh hoặc tiêu diệt sự phát triển củ khuẩn, nấm mốc. Tuy nhiên, kháng sinh lại gây ảnh hƣởng tiêu cực đến sức khỏe con ngƣời là: gây khó khăn cho chẩn đoán; tiêu diệt các vi khuẩn có lợi; gây kháng thuốc; một số loại kháng sinh gây dị ứng, suy tủy và các bệnh khác nhƣ điếc, suy gan hay suy thận,… Trong nuôi cấy mô thực vật thì kháng sinh đƣợc dùng để diệt hoặc ức chế các nguồn nhiễm từ môi trƣờng ex vitro, tuy nhiên kháng sinh có khả năng hấp thụ
qua da, niêm mạc và có khả năng khuếch tán trong không khí (Ines et al., 2013),
nên việc sử dụng kháng sinh trong khử trùng mẫu là điều không đƣợc khuyến khích.
2.3. Sơ lƣợc về nano bạc 2.3.1. Nano bạc 2.3.1. Nano bạc
2.3.1.1. Giới thiệu về bạc kim loại và cơ chế kháng khuẩn của bạc
Bạc và các hợp chất của bạc thể hiện tính độc đối với vi khuẩn, virus, tảo và nấm; tuy nhiên, bạc khác với các kim loại nặng khác (chì, thủy ngân,…), vì bạc không thể hiện tính độc với con ngƣời. Từ x xƣ , ngƣời t đã sử dụng đặc tính này
của bạc để phòng bệnh. Ngƣời cổ đại sử dụng các bình bằng bạc để lƣu trữ nƣớc, rƣợu dấm. Trong thế kỷ 20, ngƣời t thƣờng đặt một đồng bạc trong chai sữ để kéo dài độ tƣơi của sữa. Bạc và các hợp chất của bạc đƣợc sử dụng rộng rãi từ đầu thế kỷ XIX đến giữa thế kỷ XX để điều trị các vết bỏng và khử trùng (Siddhartha et al., 2007).
Các đặc tính kháng khuẩn của bạc bắt nguồn từ tính chất hóa học của các ion
Ag+. Ion này có khả năng liên kết mạnh với peptidoglycan, thành phần cấu tạo nên
thành tế bào của vi khuẩn và ức chế khả năng vận chuyển oxi vào bên trong tế bào dẫn đến làm tê liệt vi khuẩn. Nếu các ion bạc đƣợc lấy ra khỏi tế bào ng y s u đó, khả năng hoạt động của vi khuẩn lại có thể đƣợc phục hồi. Cấu trúc tế bào củ động vật không có thành tế bào, nên ion bạc không thể gây tổn thƣơng cho con ngƣời hay động vật (Siddhartha et al., 2007).
Có một cơ chế tác động của các ion bạc lên vi khuẩn đáng chú ý đƣợc mô tả
nhƣ s u: sau khi Ag+
tác động lên lớp màng bảo vệ của tế bào vi khuẩn gây bệnh nó sẽ đi vào bên trong tế bào và phản ứng với nhóm sulfhydryl – SH của phân tử enzyme chuyển hóa oxi và vô hiệu hóa men này dẫn đến ức chế quá trình hô hấp của tế bào vi khuẩn. Ngoài ra, các ion bạc còn có khả năng liên kết với các base của DNA và trung hò điện tích của gốc phosph te do đó ngăn chặn quá trình sao chép DNA. Sau khi thuốc kháng sinh đƣợc phát minh và đƣ vào ứng dụng với hiệu quả c o ngƣời t không còn qu n tâm đến tác dụng kháng khuẩn của bạc nữa. Tuy nhiên, từ những năm gần đây, do hiện tƣợng các chủng vi sinh ngày càng trở nên kháng thuốc, sự quan tâm trở lại đối với việc ứng dụng khả năng diệt khuẩn hay các ứng dụng khác của bạc đã qu y trở lại, đặc biệt là dƣới dạng hạt có kích thƣớc nano (Siddhartha et al., 2007).