การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีชีวไฟฟ้าเคมีเพื่อควบคุมแบคทีเรีย Vibrio ในบ่อเลี้ยงสัตว์น้ำกร่อย

งานวิจัยนี้ประสบความสำเร็จในการสร้างแบบจำลองทางชีวไฟฟ้าเคมีที่สามารถลดการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย Vibrio ที่ก่อโรคในบ่อเลี้ยงสัตว์น้ำกร่อยได้อย่างมีนัยสำคัญ นอกจากนี้ยังสามารถระบุศักยภาพรีดอกซ์และสภาวะการทำงานของระบบที่เหมาะสมที่สุดเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการควบคุม Vibrio ในแหล่งน้ำ ผลลัพธ์ที่ได้เป็นพื้นฐานสำคัญสำหรับการพัฒนาแบบจำลองการใช้งานในระดับนำร่องเพื่อนำไปใช้ในทางปฏิบัติทางการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ

ผลลัพธ์ข้างต้นเป็นผลผลิตของโครงการ "การวิจัยเกี่ยวกับการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีชีวไฟฟ้าเคมีเพื่อควบคุมการแพร่กระจายของแบคทีเรีย Vibrio ที่ก่อโรคในบ่อเลี้ยงสัตว์น้ำกร่อยในแหล่งน้ำ" ซึ่งนำโดยคณะ วิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยแห่งชาติเวียดนาม ฮานอย (VNU-Hanoi) ร่วมกับสถาบันจุลชีววิทยาและเทคโนโลยีชีวภาพ VNU-Hanoi และผู้เชี่ยวชาญจากสถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งเกาหลี (KIST)

งานวิจัยนี้ได้สร้างแบบจำลองทางชีวไฟฟ้าเคมีที่ช่วยลดการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย Vibrio ที่ก่อโรคในบ่อเลี้ยงสัตว์น้ำกร่อย

โครงการนี้มุ่งเน้นไปที่การประเมินศักยภาพของระบบชีวภาพทางไฟฟ้าเคมีเมื่อนำไปบูรณาการเข้ากับแบบจำลองการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำในน้ำกร่อย เพื่อลดการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย Vibrio ในน้ำและตะกอนดินด้านล่าง ปรับพารามิเตอร์การทำงานให้เหมาะสม และท้ายที่สุดพัฒนาแบบจำลองการใช้งานในระดับนำร่องภายใต้สภาวะจริง

จากภาพรวมทางวิทยาศาสตร์และแนวทางการผลิต งานวิจัยนี้มีเป้าหมายเพื่อระบุแบคทีเรียสกุล Vibrio ที่เป็นเชื้อก่อโรคที่พบได้บ่อยและอันตรายที่สุดในบ่อเลี้ยงสัตว์น้ำกร่อย โดยเฉพาะอย่างยิ่ง Vibrio harveyi และ Vibrio parahaemolyticus ซึ่งเป็นสาเหตุของโรคผิวหนังอักเสบและโรคเนื้อเยื่อตับอ่อนตายเฉียบพลัน

ในบริบทของข้อจำกัดที่เพิ่มมากขึ้นในการใช้สารเคมีและยาปฏิชีวนะ เทคโนโลยีชีวไฟฟ้าเคมีจึงถูกเลือกใช้เนื่องจากความสามารถในการสร้างสภาพแวดล้อมขั้วบวกที่มีศักยภาพรีดอกซ์เป็นลบและค่า pH ต่ำ ซึ่งเป็นสภาวะที่ไม่เอื้อต่อการอยู่รอดและการเจริญเติบโตของแบคทีเรียสกุล Vibrio ผลการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ระดับนานาชาติเกี่ยวกับผลยับยั้งของ BES ต่อแบคทีเรียก่อโรคในสภาพแวดล้อมขั้วบวกเป็นพื้นฐานสำคัญในการดำเนินการวิจัยนี้

ระบบชีวไฟฟ้าเคมีถูกออกแบบโดยวางขั้วบวกไว้ที่ด้านล่างของแบบจำลอง ซึ่งเป็นบริเวณที่มีความหนาแน่นของแบคทีเรีย Vibrio สูงที่สุด และวางขั้วลบไว้ใกล้ผิวน้ำ การจัดเรียงนี้อิงตามหลักการทำงานของระบบ BES แบบไร้เยื่อกรอง เพื่อให้แน่ใจว่าแบคทีเรียไฟฟ้าเคมีได้รับการเพิ่มจำนวนและคงสภาพการทำงานที่เสถียร จึงทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าและเปลี่ยนแปลงศักยภาพรีดอกซ์ในบ่อ ในการทดลอง ตำแหน่งของอิเล็กโทรด ระยะห่างระหว่างขั้วบวกและขั้วลบ และค่าความต้านทานภายนอกถูกปรับเพื่อหาเงื่อนไขที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการยับยั้งแบคทีเรีย Vibrio เมื่อจำเป็น จะใช้โพเทนซิโอสแตทในการจ่ายแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วบวก เพื่อให้สามารถประเมินกลไกการทำงานได้อย่างละเอียดมากขึ้น

โครงการวิจัยนี้ครอบคลุม 6 ด้านหลัก ได้แก่ การสร้างแบบจำลองการทดลอง การเพิ่มจำนวนแบคทีเรียด้วยวิธีทางไฟฟ้าเคมี การประเมินความสามารถในการบำบัด V. harveyi และ V. parahaemolyticus การชี้แจงลักษณะของกระบวนการยับยั้ง การเพิ่มประสิทธิภาพพารามิเตอร์การทำงาน และการสร้างแบบจำลองนำร่อง

จากการทดลองพบว่า เมื่อระบบอิเล็กโทรเคมีทำงานอย่างเสถียร ระบบสามารถลดความหนาแน่นของแบคทีเรีย Vibrio ทั้งในน้ำและตะกอนก้นบ่อได้ โดยประสิทธิภาพขึ้นอยู่กับศักยภาพรีดอกซ์ที่ขั้วบวกและขั้วลบอย่างชัดเจน การเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของสารตั้งต้น ค่า pH ตำแหน่งของอิเล็กโทรด และความต้านทานภายนอก ล้วนแสดงให้เห็นถึงความแตกต่างในระดับการยับยั้ง ซึ่งมีส่วนช่วยในการกำหนดพารามิเตอร์ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการบำบัดแบคทีเรีย Vibrio ในแหล่งที่อยู่จริง

แบบจำลองนำร่องนี้สร้างขึ้นโดยใช้น้ำจากบ่อเลี้ยงสัตว์น้ำกร่อยในพื้นที่ทางภาคเหนือ (ภาพประกอบ)

จากผลการทดลองในห้องปฏิบัติการ ได้มีการพัฒนารูปแบบจำลองนำร่องโดยใช้ตัวอย่างน้ำจากบ่อเลี้ยงสัตว์น้ำกร่อยในภาคเหนือ รูปแบบจำลองนี้ช่วยให้สามารถประเมินความสามารถในการปรับตัวของระบบต่อสภาพธรรมชาติ รวมถึงผลกระทบต่อสุขภาพของกุ้งขาว ประสิทธิภาพในการลดแบคทีเรียวิบริโอที่มีอยู่หรือที่เพิ่มเข้ามา และอิทธิพลต่อแบคทีเรียที่เป็นประโยชน์ในบ่อ ซึ่งเป็นขั้นตอนสำคัญในการพิจารณาความเป็นไปได้ของเทคโนโลยี ก่อนที่จะนำไปใช้ในทางปฏิบัติ

ผลลัพธ์จากภารกิจนี้เป็นการวางรากฐานสำหรับแนวทางใหม่ในการควบคุมโรคในสัตว์น้ำ โดยใช้ประโยชน์จากข้อดีของเทคโนโลยีชีวภาพทางไฟฟ้าเคมี ซึ่งมีโครงสร้างที่เรียบง่าย ต้นทุนการดำเนินงานต่ำ อายุการใช้งานยาวนาน และความสามารถในการรักษาโรคในสถานที่โดยไม่รบกวนสภาพแวดล้อมของบ่อเลี้ยง

การนำเทคโนโลยีนี้ไปใช้ได้อย่างประสบความสำเร็จ จะช่วยมอบเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพและยั่งยืนให้แก่เกษตรกร ในบริบทของความต้องการที่เร่งด่วนมากขึ้นในการควบคุมโรคและลดการพึ่งพาการใช้ยาปฏิชีวนะ

ศูนย์การสื่อสารวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

แหล่งที่มา: 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