Công nghệ Nano đang là một cuộc cách mạng trong nhiều ngành công nghiệp. Đối với ngành chăn nuôi, thú y, công nghệ nano đang được áp dụng để cải thiện khả năng miễn dịch, giảm sử dụng kháng sinh, ngăn ngừa bệnh, giảm mùi hôi của chất thải, tăng năng suất chăn nuôi và chất lượng sản phẩm.
Công nghệ Nano là một ngành công nghệ chuyên nghiên cứu và sử dụng các cấu trúc có kích cỡ từ 1 tới 100 nanomet (nm).
Trong thú y, công nghệ nano hướng vào chiến lược phá vỡ những con đường truyền bệnh và hạn chế các bệnh truyền nhiễm của gia súc và gia cầm. Các thuốc vô trùng mới và những chất phủ bề mặt các thiết bị chuồng nuôi bằng chất liệu nano (nanocoating) đã được nghiên cứu và ứng dụng vào sản xuất. Các nanocoating có đặc điểm là mang điện tích dương, chúng dễ gắn bắt với những vi khuẩn có màng tế bào mang điện tích âm, nhờ đó vi khuẩn bị chết do cấu trúc màng bị phá hủy. Nanocoating ngăn ngừa được sự bám dính và khu trú của vi khuẩn, từ đó ngăn ngừa được sự hình thành biofilm trên bề mặt các vật liệu của chuồng nuôi, thùng chứa thức ăn, quạt thông gió…
Việc phát hiện và chẩn đoán bệnh bằng các công cụ nano cũng đã được áp dụng trong nhân y cũng như trong thú y. Nhờ các chip thử sử dụng công nghệ nano với chức năng kép, vừa có tác dụng bắt giữ, vừa phát hiện vi khuẩn bệnh đã được phát triển và cho kết quả rất nhanh so với các phép thử cổ điển. Ví dụ, với công cụ cũ việc phát hiện vi khuẩn trong máu của người bệnh bị nhiễm trùng cần 2 – 5 ngày thì với công cụ mới (sử dụng công nghệ nano) công việc này chỉ mất 30 phút, có nghĩa là tốc độ phát hiện nhanh hơn tới 100 lần. Kỹ thuật vàng keo miễn dịch (immune colloidal gold technique) dựa trên công nghệ tách miễn dịch từ (immunomagnetic separation technology) đã được sử dụng và thành công trong việc phát hiện một quần thể trực khuẩn gây hôn mê (Vibrio choleras). Công nghệ microarray oligonucleotide với màng nitrocellulose như một chất mang và nhuộm nano vàng đã được chỉ ra là một phương pháp phát hiện nhanh và chính xác đối với các vi khuẩn E. coli, Samonella, Shigella, V. cholera, V. parahaemolyticus, Proteus, Listeria monocytogenes, Bacillus cereus List Rand, Clostridium botulium và Campylobacter jejuni. Phép thử nano-PCR đã được phát triển để phát hiện virus sốt lợn châu Phi; sự khuếch đại được nâng cao một cách hiệu quả nhờ các hạt nano vàng sử dụng như một chất điều giải nhiệt trong hệ thống khuếch đại. Độ nhậy của phương pháp nano-PCR lớn hơn 1000 lần so với phương pháp PCR thông thường và đặc biệt không có phản ứng chéo với các vi khuẩn khác như E.coli, porcine circovirus type II hay các virus như giả dại, tai xanh hay sốt cổ điển của lợn.
Trong ngành công nghiệp sữa, công nghệ nano cũng đã được áp dụng để kiểm soát độ an toàn của sữa thông qua kỹ thuật phát hiện các tác nhân gây bệnh. Theo hướng này, Sung và cs., (2013) đã phát triển một công cụ phát hiện sự có mặt của vi khuẩn S. aureus (tụ cầu vàng) trong sữa. Công cụ được chế tạo từ nanocomposite chứa các hạt nano vàng, nano magie và kháng thể chống lại vi khuẩn S. aureus. Thời gian phát hiện vi khuẩn của công cụ này với các phép thử so mầu chỉ mất có 40 phút. Wang và cs., (2011) cũng đưa ra một kỹ thuật tương tự, sử dụng kháng thể polyclonal và các dải sắc ký miễn dịch nano (nanoparticle immuno-chromatographic strips) để phát hiện các độc tố trong sữa, thời gian phát hiện rất nhanh, (ví dụ: chỉ mất 10 phút để phát hiện độc tố aflatoxin M1 của sữa).
Trước mắt công nghệ nano còn nhiều thách thức cả về khoa học và công nghệ cũng như về sức khoẻ và môi trường. Nguy hiểm tiềm năng của các hạt nano cho sức khỏe của người và động vật cần phải đặc biệt quan tâm.
Trong thú y, công nghệ nano hướng vào chiến lược phá vỡ những con đường truyền bệnh và hạn chế các bệnh truyền nhiễm của gia súc và gia cầm. Các thuốc vô trùng mới và những chất phủ bề mặt các thiết bị chuồng nuôi bằng chất liệu nano (nanocoating) đã được nghiên cứu và ứng dụng vào sản xuất. Các chất phủ bề mặt này vừa dễ làm sạch , vừa có tính sát khuẩn.
Kết luận
Công nghệ nano ứng dụng trong nông nghiệp bao gồm cả trong chăn nuôi, thú ý và nuôi trồng thủy sản hứa hẹn một sự bùng nổ trong việc cải thiện hiệu quả sử dụng các chất dinh dưỡng thông qua phân bón nano hay phụ gia nano thức ăn chăn nuôi; phá vỡ hàng rào sản lượng và chất lượng dinh dưỡng thông qua công nghệ sinh học nano (bionanotechnology); giám sát và kiểm soát côn trùng và vi khuẩn gây bệnh, hiểu biết cơ chế của mối tương tác giữa vật ký sinh, vi khuẩn và vật chủ ở thang phân tử, phát triển thuốc trừ sâu hại hay thuốc thú y và ngư y an toàn thế hệ mới; bảo quản và bao gói thực phẩm và phụ gia thực phẩm; tăng độ bền của các sợi tự nhiên; tách các chất dây nhiễm khỏi đất và nước, cải thiện thời gian bảo quản của rau và hoa, quản lý chính xác nguồn nước, tái sinh độ phì của đất, cải tạo đất nhiễm mặn, kiểm tra độ axit hóa của đất tưới và ổn định bề mặt đất dễ bị sói mòn…
Trong ngành công nghiệp sữa, công nghệ nano cũng đã được áp dụng để kiểm soát độ an toàn của sữa thông qua kỹ thuật phát hiện các tác nhân gây bệnh. Theo hướng này, Sung và cs., (2013) đã phát triển một công cụ phát hiện sự có mặt của vi khuẩn S. aureus (tụ cầu vàng) trong sữa. Công cụ được chế tạo từ nanocomposite chứa các hạt nano vàng, nano magie và kháng thể chống lại vi khuẩn S. aureus. Thời gian phát hiện vi khuẩn của công cụ này với các phép thử so mầu chỉ mất có 40 phút. Wang và cs., (2011) cũng đưa ra một kỹ thuật tương tự, sử dụng kháng thể polyclonal và các dải sắc ký miễn dịch nano (nanoparticle immuno-chromatographic strips) để phát hiện các độc tố trong sữa, thời gian phát hiện rất nhanh, (ví dụ: chỉ mất 10 phút để phát hiện độc tố aflatoxin M1 của sữa).
Tài liệu tham khảo
Emily K. Hill and Julang Li (2017): Current and future prospects for nanotechnology in animal production. J. Anim Sci Biotechnol. 2017; 8:26. Pubising online 2017 Mar 14. Doi: 10.1186/s40104-017-0157-5
Huang Shiwen, Ling Wang, Lianmeng Liu, Yuxuan Hou, Lu li (2014): Nanotechnology in Agriculture, Livestock and Aquaculture in China. A review.Agron. Sustain. Dev., DOI10.1007/s 13593-014-0274-x
Alkilany AM, Murphy CJ (2010): Toxicity and cellular uptake of gold nanoparticles: what we have learned so far? J Nanopart Res 12: 2313–2333. doi:10.1007/s11051-010-9911-8
