Forschung zu Nano-Antibiotika in der Geflügelzucht: Neue Lösung für eine sichere und nachhaltige Landwirtschaft

Angesichts des großen Drucks auf die vietnamesische Tierhaltung durch übermäßigen Antibiotikaeinsatz, das Risiko antibiotikaresistenter Mikroorganismen und Rückstände in Lebensmitteln eröffnet ein neuer technologischer Ansatz vielversprechende Perspektiven. Gemeint ist die Erforschung und Anwendung von Nanomaterialien mit antibakteriellen Wirkstoffen in der Tierhaltung. Dies trägt dazu bei, den Einsatz herkömmlicher Antibiotika zu reduzieren und gleichzeitig die Tiergesundheit zu gewährleisten.

Am Institut für Materialwissenschaften (Vietnamische Akademie der Wissenschaften und Technologie) hat die Forschungsgruppe von Associate Professor Dr. Ha Phuong Thu das wissenschaftliche Thema „Forschung und Entwicklung von pflanzlichen Nano-Antibiotika, Nano-Antibiotika und Bewertung ihrer Wirksamkeit für die Anwendung in der Geflügelzucht“ (Code-Nummer 06/2020/TN) abgeschlossen.

Das von der National Foundation for Science and Technology Development (NAFOSTED) finanzierte Projekt hat viele herausragende Ergebnisse hervorgebracht und einen neuen Weg für eine sichere und nachhaltige Tierhaltung eröffnet.

Früher galt der Einsatz von Antibiotika in der Tierhaltung oft als unumgängliche Lösung, um Krankheiten vorzubeugen, die Produktivität zu steigern und die Mastdauer zu verkürzen. Doch der anhaltende Missbrauch hat schwerwiegende Folgen: Antibiotikaresistente Bakterien sind zunehmend schwerer zu bekämpfen, Antibiotikarückstände in Lebensmitteln beeinträchtigen direkt die Gesundheit der Verbraucher und belasten gleichzeitig die Umwelt stark.

Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) hat wiederholt vor der Gefahr einer „stillen Pandemie“ durch Antibiotikaresistenz gewarnt, falls Länder die Antibiotikaquellen in Landwirtschaft und Medizin nicht wirksam kontrollieren. Auch Vietnam hat zahlreiche Maßnahmen zur Begrenzung des Antibiotikaeinsatzes in der Tierhaltung ergriffen. Für einen nachhaltigen Ersatz sind jedoch praktikable und an die Produktionsbedingungen angepasste Technologien unerlässlich.

Nanochemisches Antibiotikum TV aus Knoblauch/Phyllanthus urinaria + Nano Ag.

Der Schwerpunkt der Forschung der Expertengruppe liegt auf der Entwicklung von Nano-Antibiotika-Systemen mit einer Größe von unter 100 Nanometern. Diese Systeme ermöglichen es antibakteriellen Wirkstoffen, tief in Bakterienzellen einzudringen, wodurch die Wirksamkeit verbessert, die Dosierung reduziert und Nebenwirkungen minimiert werden. Parallel wurden zwei Produktgruppen entwickelt: Nano-Antibiotika aus Kräutern (Knoblauch, Phyllanthus urinaria) und Nano-Systeme, die synthetische Antibiotika wie Doxycyclin und Florfenicol mit Nanosilber kombinieren.

Der Wirkmechanismus von Nanosilber ist einer der wichtigsten Aspekte. Dank seiner Fähigkeit, an Zelloberflächen zu haften, zerstört Nanosilber Bakterienmembranen und hemmt Transportvorgänge, wodurch Bakterien rasch geschwächt werden. In Kombination mit herkömmlichen Antibiotika wirkt Nanosilber als Katalysator und fördert die Zerstörung arzneimittelresistenter Bakterienstämme, insbesondere von E. coli oder Salmonellen, häufigen Krankheitserregern in der Geflügelzucht. Parallel dazu wirken Nanoextrakte aus Knoblauch und Phyllanthus urinaria nach natürlichen biologischen Mechanismen und tragen zur Stärkung der Immunität und zur Reduzierung des Infektionsrisikos bei – ganz im Sinne der ökologischen Landwirtschaft.

Im Labor zeigten die Nanopräparate eine überlegene Wirksamkeit bei der Abtötung von Bakterienstämmen, die gegen gängige Antibiotika resistent sind. Das Forschungsteam stellte zudem die Fähigkeit fest, Wirkstoffe zeitverzögert freizusetzen. Dies trägt dazu bei, die Bakteriendichte im Darmtrakt des Geflügels stabil zu kontrollieren, ohne einen biologischen Schock auszulösen. Dies ist ein Aspekt, der bei gängigen Antibiotika oft schwer zu erreichen ist.

Der wissenschaftliche Wert einer Studie entfaltet sich erst dann, wenn sie die Laborphase verlässt und ihre Wirksamkeit in der Praxis unter Beweis stellt. Das Versuchsmodell wurde auf einem Masthähnchenbetrieb im Bezirk Hiep Hoa (Provinz Bac Giang ) eingesetzt. Dort wurden Nanopräparate verwendet, um einen Teil der herkömmlichen Antibiotika in der Aufzuchtphase zu ersetzen. Die Ergebnisse nach über 45 Tagen Aufzucht zeigten einen deutlichen Unterschied: Die eingesetzte Antibiotikamenge reduzierte sich im Vergleich zur Kontrollgruppe um das Zehnfache, die Überlebensrate erreichte 98 % (gegenüber 94 % in der Gruppe mit konventionellen Antibiotika), und der Antibiotikarückstandsindex im Hühnerfleisch lag bei nur 35 µg/kg – deutlich niedriger als der Wert von 197 µg/kg in der Kontrollgruppe.

Die Ergebnisse spiegeln nicht nur die biologische Effizienz wider, sondern belegen auch die Einhaltung der Lebensmittelsicherheitsstandards. Angesichts der zunehmend strengeren internationalen Marktbedingungen für landwirtschaftliche Produkte antibiotikahaltigen Ursprungs bilden die Testergebnisse eine wichtige Grundlage für vietnamesische Agrarunternehmen, um ihre Wettbewerbsfähigkeit schrittweise zu verbessern.

Neben der fachlichen Effektivität erzielte das Projekt auch bemerkenswerte technologische Erfolge. Der Herstellungsprozess des Nanoprodukts wurde im Pilotmaßstab mit 100 Litern pro Charge abgeschlossen und schafft damit die Voraussetzungen für die Kommerzialisierung. Besonders hervorzuheben ist, dass dem Forschungsteam zwei exklusive Patente erteilt wurden und damit die im Genehmigungsdossier festgelegte Zielvorgabe übertroffen wurde. Die Ergebnisse wurden zudem in zwei renommierten internationalen Fachartikeln und einem Vortrag auf einer nationalen Fachkonferenz veröffentlicht und tragen so zur Etablierung der Nanomaterialwissenschaft in Vietnam bei.

Im weiteren Sinne belegt die Forschung der Arbeitsgruppe von Privatdozentin Dr. Ha Phuong Thu den Trend zur Entwicklung biotechnologischer Materialien als Ersatz für traditionelle Antibiotika. Die Anwendung von Nanotechnologie beschränkt sich nicht nur auf die Geflügelzucht, sondern birgt auch Potenzial für die Schweinehaltung, Aquakultur und die Entwicklung von Veterinärimpfstoffen. Langfristig kann Vietnam durch die Standardisierung und den Transfer des Produktionsprozesses schrittweise eine Wertschöpfungskette für antibiotikaarme Tierhaltung aufbauen und so die Anforderungen des Inlands- und Exportmarktes erfüllen.

Die Forschung zu Nano-Antibiotika in der Geflügelzucht trägt nicht nur zur Lösung des Problems der Antibiotikarückstände bei, sondern legt auch den Grundstein für ein nachhaltiges, auf Wissenschaft und Technologie basierendes Landwirtschaftsmodell.

Von der Forschung im Labor bis hin zur praktischen Anwendung auf dem Bauernhof zeigen die Ergebnisse, dass sich die Nanotechnologie zu einer strategischen Lösung entwickelt, die dazu beiträgt, die Gesundheit der Verbraucher zu schützen, das Risiko von Antibiotikaresistenzen zu verringern und die Produktqualität zu verbessern. Dieser Ansatz stellt nicht nur einen wissenschaftlichen Durchbruch dar, sondern ist auch eine geeignete Lösung für die Herausforderungen der Weiterentwicklung der vietnamesischen Landwirtschaft im Zeitalter von Nachhaltigkeit und Biosicherheit.

Zentrum für Wissenschafts- und Technologiekommunikation

Quelle: https://mst.gov.vn/nghien-cuu-khang-sinh-nano-trong-chan-nuoi-gia-cam-giai-phap-moi-huong-toi-nong-nghiep-an-toan-ben-vung-197251124212156146.htm