1. Tính an toàn của nano bạc
Phòng thí nghiệm Công nghệ sinh học Hoa Kỳ đã đăng ký với EPA và hoàn thành hàng triệu dữ liệu toàn diện, độc lập về tính an toàn và hiệu quả trên các sản phẩm nano bạc của họ, bao gồm: Nghiên cứu độc tính tế bào; Các nghiên cứu tiêm, ăn vào ở mức độ cao và thấp của hàm lượng bạc cả trong thời gian ngắn và dài; Cũng là các nghiên cứu về độ nhạy cảm của da. Tất cả các nghiên cứu đã kết luận rằng các sản phẩm ASAP nano bạc không độc hại đối với tế bào, động vật hoặc con người. EPA Hoa Kỳ đã ban hành RfD cho bạc cho thấy rằng một người trưởng thành có kích thước bình thường có thể tiêu thụ một cách an toàn tương đương một ounce sản phẩm 10 ppm mỗi ngày trong suốt cuộc đời (dựa trên 72 năm). Ủy ban Châu Âu về Bảo vệ Sức khỏe và Người tiêu dùng đã đưa ra ý kiến sau một nghiên cứu toàn diện về bạc rằng bạc kim loại an toàn để tiêu thụ trong đồ uống và thực phẩm và cũng có thể được bán trong các cửa hàng thực phẩm chăm sóc sức khỏe như một chất bổ sung. Bạc không phải là kim loại gây ngộ độc kim loại nặng như các kim loại khác
2. Cơ chế diệt khuẩn của Nano bạc
2.1. Cơ chế diệt khuẩn thông qua tiếp xúc với vi khuẩn
Nano bạc có kích thước từ 10-100 nano mét (1 nano mét = 1/ tỷ lần so với 1 mét). Vì có kích thước nhỏ nên có thể bám vào và xâm nhập vào thành tế bào của vi khuẩn.
Sở dĩ nano bạc có thể gắn vào và xâm nhập vào bên trong thành tế bào là do trên bề mặt các hạt nano bạc có điện tích dương của Ag+ vậy nên tạo ra lực hút tĩnh điện giữa các AgNP và màng tế bào mang điện tích âm của vi sinh vật do sự hiện diện của các nhóm thiol (-SH), cacboxyl (COOH– ), photphat (PO43- ) và các nhóm amin. Do đó tạo điều kiện cho AgNP gắn vào màng tế bào. Việc xâm nhập vào thành tế bào của vi khuẩn sẽ gây ra rò rỉ các thành phần tế bào và gây chết.
Ngoài ra, vi khuẩn ăn liên tục, kích thước của vi khuẩn khoảng 0.5 – 5 micro mét (lớn gấp 5-50 lần so với kích thước của hạt nano bạc) nên đôi lúc nó ăn nano bạc luôn vì nó không phân biệt được đâu là thức ăn. Khi nano bạc xâm nhập vào bên trong tế bào vi sinh vật, bản thân nano Ag có tính dẫn điện nên có thể gây ra phản ứng trao đổi electron với protein, lipid và DNA. Sự tương tác điện tích giữa các AgNP với các phân tử sinh học sẽ dẫn đến mọi thứ rối loạn lên và cuối cùng là gây chết.
Cơ chế diệt khuẩn thông qua tiếp xúc này ở chủng vi khuẩn Gram âm mạnh hơn ở chủng vi khuẩn Gram dương. Nguyên nhân là do cấu trúc thành tế bào vi khuẩn Gram âm mỏng hơn ( khoảng 3-4 nm) còn ở vi khuẩn Gram dương thì thành tế bào dày hơn (khoảng 30 nm, dày gấp 10 lần so với chủng Gram âm).
Một số chủng Grâm âm gây bệnh như:
– Acinetobacter (Vi khuẩn Actinobacillus pleuropneumoniae gây bệnh viêm màng phổi, vi khuẩn, Acinetobacter baumannii gây viêm màng não, nhiễm trùng máu, viêm phổi có thể kháng nhiều loại kháng sinh…)
– Escherichia (Escherichia Coli hoặc E.coli là loại vi khuẩn gây bệnh phù đầu (triệu chứng mắt sưng, trán sưng), tiêu chảy)
– Pseudomonas (Pseudomonas aeruginosa vi khuẩn gây ra nhiễm trùng máu, nhiễm trùng đường hô hấp, đường tiết niệu, viêm phổi..)
– Salmonella (Salmonella choleraesuis và Salmonella typhisuis gây bệnh phó thương hàn với triệu chứng phân bón lọn như phân dê giai đoạn cuối mới tiêu chảy, heo sốt tai lạnh nổi gai ốc)
– Vibrio (V. alginolyticus; V. anguillarum; V. ordalii; V. salmonicida, V. parahaemolyticus, V. harvey, V. vulnificus gây nhiễm trùng máu, đỏ thân ở tôm cá. Vibrio cholerae làm nhiễm trùng đường tiêu hóa từ đó gây ra bệnh thổ tả trên lợn; V. parahaemolyticus gây bệnh hoại tử gan tụy cấp tính, tử vong sớm trên tôm)
– Hafniaceae (Edwardsiella ictaluri gây bệnh gan thận mủ ở cá tra, cá ba sa…)
– Aeromonadaceae (Aeromonas hydrophila gây bệnh xuất huyết ở cá tra…)
– Flavobacterium (Flavobacterium columnare gây bệnh trắng đuôi ở cá tra)…
Một số chủng Gram dương gây bệnh trong như:
– Clostridium (Clostridium perfringens gây viêm ruột, nhiễm độc tố ruột gây xuất huyết sau đó tử vong).
– Enterococcus ( Enterococcus faecalis và E. faecium gây ra một loạt các bệnh nhiễm trùng, bao gồm viêm nội tâm mạc, viêm đường tiết niệu, viêm tuyến tiền liệt, nhiễm trùng trong ổ bụng, viêm mô tế bào, và nhiễm khuẩn vết mổ cũng như bệnh nhiễm trùng huyết.
– Listeria (Vi khuẩn Listeria monocytogenes gây nhiễm trùng huyết gây chết heo con sơ sinh, sinh non, rối loạn tiêu hóa, hấp thu, hoặc gây viêm màng não, viêm não)
– Staphylococcus (Staphylococcus hyicus, Staphylococcus aureus, Staphylococcus saprophyticus gây viêm da ở lợn)
– Streptococcus (Vi khuẩn Streptococcus gây viêm màng não đến thể nhiễm trùng máu, viêm đa thanh dịch, viêm khớp, viêm nội tâm mạc, viêm phổi, Streptococcus sp gây bệnh xuất huyết đường ruột ở cá rô phi, điêu hồng.
– Enterococci (Enterococcus faecalis gây bệnh trên cá rô phi với các dấu hiệu sau 24h như lồi mắt 1 bên hoặc 2 bên, mòn đuôi, xuất huyết dưới vây.. và chết trong vòng 72h).
2.2. Cơ chế diệt khuẩn thông qua việc giải phóng nano bạc
Môi trường luôn luôn có vi khuẩn, pH môi trường thường mang tính kiềm nhưng tại vị trí của vi khuẩn lại có tính acid, kèm với oxy trong nước sẽ xảy ra phản ứng:
2 Ag + O2 + 4 ion (H+) -> 2 ion (Ag+) + 2 H2O
Ion Ag+ sẽ phản ứng với thành tế bào thông qua các nhóm chức thiol (-SH) cacboxyl (COOH– ), photphat (PO43- ) và các nhóm amin (nhóm chức có Nito) từ đó gây chết vi khuẩn.
Khi các hạt nano bạc đi vào bên trong tế bào vi khuẩn, hàm lượng enzyme do vi khuẩn sản sinh ra càng nhiều càng làm phản ứng chuyển hóa nano Ag thành ion Ag+ nhanh hơn, nồng độ Ag+ càng cao thì các phản ứng với các nhóm chức thiol (-SH) cacboxyl (COOH– ), photphat (PO43- ) và các nhóm amin (nhóm chức có Nito) càng mãnh liệt dẫn đến diệt vi khuẩn càng nhanh. Bên cạnh đó nano bạc tương tác với các protein chuỗi hô hấp trên màng, làm gián đoạn quá trình khử Oxy nội bào và tạo ra ROS gây chết tế bào (reactive oxygen species – các gốc tự do OH, O, H2O2…).
