کاربرد فناوری بیوالکتروشیمیایی برای کنترل باکتری‌های ویبریو در استخرهای پرورش آبزیان آب شور

این مطالعه با موفقیت یک مدل بیوالکتروشیمیایی را ایجاد کرد که قادر به کاهش قابل توجه رشد باکتری‌های بیماری‌زای ویبریو در استخرهای پرورش آب شور است، ضمن اینکه پتانسیل اکسایش-کاهش بهینه و شرایط عملکرد سیستم را نیز برای افزایش اثربخشی کنترل ویبریو در محل شناسایی می‌کند. نتایج، پایه و اساس مهمی را برای توسعه یک مدل کاربردی در مقیاس پایلوت برای استفاده عملی در آبزی‌پروری فراهم می‌کند.

نتایج فوق حاصل پروژه «تحقیق در مورد کاربرد فناوری بیوالکتروشیمیایی برای کنترل درجا حضور باکتری‌های ویبریو بیماری‌زا در استخرهای پرورش آب شور» است که توسط دانشکده علوم دانشگاه ملی ویتنام، هانوی (VNU-Hanoi) با همکاری موسسه میکروبیولوژی و بیوتکنولوژی VNU-Hanoi و کارشناسان موسسه علوم و فناوری کره (KIST) رهبری می‌شود.

این مطالعه یک مدل بیوالکتروشیمیایی ایجاد کرد که رشد باکتری‌های ویبریو بیماری‌زا را در استخرهای پرورش آبزیان آب شور کاهش می‌دهد.

این پروژه بر ارزیابی پتانسیل یک سیستم زیستی الکتروشیمیایی هنگام ادغام در یک مدل آبزی‌پروری آب شور برای کاهش رشد باکتری‌های ویبریو در آب و رسوبات کف، بهینه‌سازی پارامترهای عملیاتی و در نهایت توسعه یک مدل کاربردی در مقیاس پایلوت تحت شرایط دنیای واقعی تمرکز دارد.

بر اساس یک بررسی علمی و شیوه‌های تولید، وظیفه شناسایی ویبریو به عنوان رایج‌ترین و خطرناک‌ترین باکتری‌های بیماری‌زا در استخرهای پرورش آب شور، به ویژه ویبریو هاروی و ویبریو پاراهمولیتیکوس است که دو عامل منجر به بیماری نورانی و نکروز حاد هپاتوپانکراس هستند.

در زمینه محدودیت‌های فزاینده استفاده از مواد شیمیایی و آنتی‌بیوتیک‌ها، فناوری بیوالکتروشیمیایی به دلیل توانایی آن در ایجاد محیط آندی با پتانسیل اکسایش-کاهش منفی و pH پایین، شرایطی که برای بقا و رشد ویبریو نامطلوب است، انتخاب شد. یافته‌های علمی بین‌المللی در مورد اثرات مهاری BES بر باکتری‌های بیماری‌زا در محیط آندی، مبنای مهمی برای انجام این تحقیق فراهم کرد.

سیستم بیوالکتروشیمیایی با قرار دادن آند در پایین مدل، جایی که تراکم ویبریو بیشترین بود، و کاتد نزدیک سطح آب طراحی شد. این چیدمان بر اساس اصل عملکرد یک سیستم BES بدون غشاء است که تضمین می‌کند باکتری‌های الکتروشیمیایی غنی شده و در فعالیت پایدار حفظ می‌شوند و در نتیجه جریان الکتریکی تولید می‌کنند و پتانسیل ردوکس را در حوضچه تغییر می‌دهند. در آزمایش‌ها، موقعیت الکترود، فاصله آند-کاتد و مقدار مقاومت خارجی برای تعیین شرایط بهینه برای مهار ویبریو تنظیم شدند. در صورت لزوم، از یک پتانسیواستات برای اعمال ولتاژ آند استفاده شد که ارزیابی عمیق‌تر مکانیسم عمل را تسهیل می‌کند.

این پروژه تحقیقاتی شش حوزه اصلی را پوشش می‌داد: ایجاد یک مدل تجربی؛ غنی‌سازی الکتروشیمیایی باکتری‌ها؛ ارزیابی توانایی درمان V. harveyi و V. parahaemolyticus ؛ شفاف‌سازی ماهیت فرآیند مهار؛ بهینه‌سازی پارامترهای عملیاتی؛ و ساخت یک مدل آزمایشی.

آزمایش‌ها نشان داده‌اند که سیستم الکتروشیمیایی در حالت پایدار قادر به کاهش تراکم ویبریو در آب و لجن کف است و اثربخشی آن به وضوح به پتانسیل اکسایش-کاهش در آند و کاتد وابسته است. تغییرات در غلظت سوبسترا، pH، موقعیت الکترود و مقاومت خارجی، همگی تفاوت‌هایی را در میزان بازدارندگی نشان دادند که به تعیین پارامترهای بهینه برای تصفیه ویبریو در محل کمک می‌کند.

مدل آزمایشی با استفاده از آب واقعی برکه از مناطق آبزی‌پروری آب شور در شمال ساخته شد. (تصویر تزئینی.)

بر اساس نتایج آزمایشگاهی، یک مدل آزمایشی با استفاده از آب واقعی برکه پرورش ماهی در آب‌های شور در شمال توسعه داده شد. این مدل امکان ارزیابی سازگاری سیستم با شرایط طبیعی، از جمله تأثیر آن بر سلامت میگوی پا سفید، اثربخشی در کاهش باکتری‌های ویبریو موجود یا اضافه شده و تأثیر بر باکتری‌های مفید در برکه را فراهم می‌کند. این یک گام حیاتی در تعیین امکان‌سنجی این فناوری قبل از کاربرد عملی آن است.

نتایج این ماموریت، پایه و اساس رویکردی جدید برای کنترل بیماری‌های آبزیان را بنا نهاد، که از مزایای بیوتکنولوژی الکتروشیمیایی بهره می‌برد، که دارای ساختار ساده، هزینه‌های عملیاتی پایین، طول عمر طولانی و توانایی درمان بیماری‌ها در محل بدون ایجاد اختلال در محیط برکه است.

کاربرد موفقیت‌آمیز این فناوری نویدبخش ارائه ابزارهای مؤثر و پایدار برای کشاورزان در زمینه نیاز مبرم به کنترل بیماری‌ها و کاهش وابستگی به آنتی‌بیوتیک‌ها است.

مرکز ارتباطات علم و فناوری

منبع: https://mst.gov.vn/ung-dung-cong-nghe-sinh-dien-hoa-kiem-soat-vi-khuan-vibrio-trong-ao-nuoi-thuy-san-nuoc-lo-197251211125407475.htm