1.4. Nano oxit kẽm và ứng dụng của nano oxit kẽm
1.4.3. Sử dụng hạt nano ZnO nhƣ một chất kháng khuẩn và kháng nấm
Sự phát triển mạnh của nấm gây bệnh là nguyên nhân chính gây thiệt hại kinh tế của quá trình bảo quản sau thu hoạch trái cây. Botrytis cinerea và
Penicillium expansum có thể gây ra các bệnh nghiêm trọng trên hoa quả sau thu
hoạch bao gồm các loại nấm mốc màu xám và màu xanh, ngay cả khi những công nghệ tiên tiến sau thu hoạch nhất đƣợc áp dụng [15]. B. cinerea đƣợc coi là một trong những loại nấm gây bệnh quan trọng nhất của nho trong khi P. expansum chủ yếu gây thối táo và lê khi đƣợc lƣu trữ. Hơn nữa, P. expansum đƣợc coi là loại sản xuất chủ yếu sinh ra một loại chất độc Patulin, mà thƣờng đƣợc tìm thấy trong các quả táo bị thối rữa. Cục Quản lý Thực phẩm và dƣợc phẩm Hoa Kỳ (FDA) đã hạn chế Patulin xuống dƣới 50 mg/l trong nƣớc ép táo. Đó là những khó khăn để kiểm sốt sự phát triển của nấm vì các lồi nấm này đề kháng với nhiều loại thuốc trừ nấm thông thƣờng nhƣ benzimidazoles và dicarboximides [16]. Để đối phó với tình trạng này, điều quan trọng là khám phá ra thuốc kháng nấm mới có thể thay thế cho các biện pháp kiểm soát hiện tại. Trong những năm gần đây, các vật liệu nano đã nhận đƣợc sự quan tâm khơng những do tính chất vật lý và hóa học độc đáo của chúng mà cịn vì sự khác biệt đáng kể so với các vật liệu kháng nấm thông thƣờng.
ZnO nano với các hình thái khác nhau cho thấy hoạt tính kháng khuẩn đối với nhiều loài vi khuẩn đƣợc các nhà nghiên cứu quan tâm rất nhiều. Hạt nano ZnO hiện đang đƣợc điều tra nhƣ một chất kháng khuẩn khi ở cả hai dạng micro và nano. ZnO thể hiện hoạt tính kháng khuẩn đáng kể khi kích thƣớc hạt giảm đến phạm vi nanomet, với kích thƣớc nano ZnO có thể tƣơng tác với bề mặt của vi khuẩn hoặc với các tổ chức bên trong tế bào vi khuẩn để phá hủy chúng.
Những dạng khác nhau của các hạt nano nhƣ các hạt nano hình cầu, dây nano, đĩa nano và thanh nano là các yếu tố quan trọng đối với hoạt tính kháng khuẩn. Do đó các nhà nghiên cứu đã thực hiện nhiều nghiên cứu khác nhau để có thể chọn lọc đƣợc hình thái hạt nano ZnO phù hợp cho các đối tƣợng vi khuẩn khác nhau. Theo Wahab và cộng sự [14] đã chế tạo nano ZnO sử dụng tiền chất là kẽm acetate dihydrate cho phép thu nhận các hạt nano ZnO dạng hình cầu có tính kháng khuẩn cao đối với nhiều loài vi khuẩn. Tƣơng tự nhƣ vậy, các hạt nano ZnO hình cầu cũng đã đƣợc chế tạo bằng phƣơng pháp hóa học [17] cho phép vơ hiệu hóa các lồi vi khuẩn nhƣ E. coli, S. aureus, P. aeruginosa, B. subtilis, và S. acidaminiphila) và các tế bào ung thƣ (HepG2 và MCF-7 dòng tế bào).
Đã có rất nhiều nghiên cứu chứng minh khả năng diệt khuẩn và nấm của kẽm, đặc biệt là nano kẽm. Theo nghiên cứu của Lili He và cộng sự (2011) [12], khả năng kháng nấm của nano kẽm đƣợc đánh giá với 2 loài là Botrytis cinerea và Penicillium expansum. Đây là 2 loài nấm gây bệnh trên thực vật: B.cinerea gây
bệnh mốc xám trên ớt, dƣa leo, một vài loại cây ăn quả nhƣ cam…; P.expansum gây nấm mốc trên lạc, quả … tạo độc tố dẫn tới ngộ độc cho ngƣời. Kết quả thu đƣợc qua nghiên cứu nhƣ sau: nano kẽm đƣợc sản xuất với kích thƣớc 70 ± 15 nm thể hiện khả năng kháng nấm rõ rệt khi chỉ ở nồng độ 3 mmol/l. P.expansum nhạy cảm với nano kẽm hơn B.cinerea: nano kẽm nồng độ 3 mmol/l có thể ức chế 60% khả năng sinh trƣởng của nấm P.expansum nhƣng B.cinerea chỉ bị ức chế gần 40% khả năng sinh trƣởng. Ngoài ra, khi quan sát sợi khuẩn ty của nấm B.cinerea, Lili He đã nhận thấy những ảnh hƣởng của kẽm dẫn tới khả năng sinh trƣởng của nấm bị ức chế: khuẩn ty bị đứt gãy, có những vết lồi bất thƣờng khi so sánh với đối chứng (nấm không bị xử lý với nano kẽm). Còn đối với nấm P.expansum, bào tử nấm bị
Hình 0.8Hình 1.8. Khuẩn ty của nấm B.cinerea chụp SEM: (A) và (B) – khuẩn ty của
nấm đối chứng, (C) và (D) – khuẩn ty của nấm xử lý bằng nano kẽm 12 mmol/l
Hình 0.9Hình 1.9. Bào tử nấm P.expansum: (A) và (B) đối chứng, (C) và (D) – nấm xử
lý bằng nano kẽm 12 mmol/l
Tƣơng tự nhƣ vậy, theo bài báo của Geovana D. Savi và các cộng sự (2013) trên báo International Journal of Food Science & Technology, 4 vật liệu kẽm đã đƣợc thử nghiệm là nano kẽm (Zn-NP), kẽm oxit (ZnO), kẽm sulphat (ZnSO4) và kẽm peclorat (Zn(ClO4)2) với 3 loài nấm khác nhau: Fusarium graminearum, Penicillium citrinum và Aspergillus flavus. Theo đó, khả năng kháng nấm của 4 vật