Trang chủ Kiến thứcNano bạc Công nghệ nano – Xu hướng ứng dụng tiên tiến hiện đại

Công nghệ nano – Xu hướng ứng dụng tiên tiến hiện đại

Nano Power
212 views

1. Giới thiệu

Công nghệ nano đã được chú ý mạnh mẽ trong những năm gần đây do các ứng dụng rộng rãi của nó trong một số lĩnh vực như y học, thuốc y tế, xúc tác, năng lượng và vật liệu. Những hạt nano có kích thước nhỏ đến diện tích bề mặt lớn (1–100 nm) có một số chức năng tiềm năng. Ngày nay, nông nghiệp bền vững là cần thiết. Sự phát triển của hóa chất nano đã xuất hiện như những tác nhân đầy hứa hẹn cho sự phát triển của thực vật, phân bón và thuốc trừ sâu. Trong những năm gần đây, việc sử dụng vật liệu nano được coi là một giải pháp thay thế để kiểm soát dịch hại thực vật bao gồm côn trùng, nấm và cỏ dại.

Một số vật liệu nano được sử dụng làm chất chống vi khuẩn trong bao bì thực phẩm, trong đó một số hạt nano như vật liệu nano bạc rất được quan tâm. Nhiều hạt nano (Ag, Fe, Cu, Si, Al, Zn, ZnO, TiO2, CeO2, Al2O3 và ống nano cacbon) đã được báo cáo là có một số tác động xấu đến sự phát triển của thực vật ngoài các đặc tính kháng khuẩn. Trong ngành công nghiệp thực phẩm, các hạt nano đang dẫn đầu trong việc hình thành thực phẩm có chất lượng cao và giá trị dinh dưỡng tốt.

Các phương pháp xanh để tổng hợp các hạt nano với chiết xuất từ ​​thực vật có ưu điểm là đơn giản, thuận tiện, thân thiện với môi trường và cần ít thời gian phản ứng hơn. Vật liệu nano được chế biến bằng các phương pháp xanh và thân thiện với môi trường có thể làm tăng tiềm năng nông nghiệp để cải thiện quá trình bón phân, chất điều hòa sinh trưởng thực vật và thuốc trừ sâu [3]. Ngoài ra, chúng còn giảm thiểu lượng hóa chất độc hại gây ô nhiễm môi trường.

Do đó, công nghệ này giúp giảm thiểu các chất ô nhiễm môi trường [4], và công nghệ nano gần đây đã được chú ý do ứng dụng rộng rãi của nó trong các lĩnh vực khác nhau như y học, môi trường và nông nghiệp [5]. Đặc biệt, diện tích bề mặt lớn được cung cấp bởi các hạt nano nhỏ, có diện tích bề mặt cao, khiến chúng trở nên hấp dẫn để giải quyết những thách thức mà thuốc trừ sâu vật lý, hóa học và các phương pháp kiểm soát sinh học không đáp ứng được.

Công nghệ nano trong nông nghiệp đã đạt được đà phát triển tốt trong thập kỷ qua với nguồn tài trợ công dồi dào, nhưng giai đoạn phát triển vẫn tốt, mặc dù nhiều phương pháp đã trở thành sự che chở của nông nghiệp. Điều này có thể được cho là do tính chất độc đáo của sản xuất nông nghiệp, hoạt động như một hệ thống mở, theo đó năng lượng và vật chất được trao đổi tự do.

Quy mô nhu cầu của nguyên liệu đầu vào luôn lớn trái ngược với các sản phẩm nano công nghiệp mà không có sự kiểm soát đối với đầu vào của vật liệu nano, ngược lại với các sản phẩm nano công nghiệp [6]. Công nghệ nano cung cấp các tác nhân hóa chất nông nghiệp mới và cơ chế phân phối mới để cải thiện năng suất cây trồng, và nó hứa hẹn làm giảm các ứng dụng thuốc trừ sâu.

Công nghệ nano có thể làm tăng sản lượng nông nghiệp, và các ứng dụng của nó bao gồm:

(1) Công nghệ nano hóa chất nông nghiệp để sử dụng thuốc trừ sâu và phân bón để cải thiện cây trồng;

(2) Ứng dụng cảm biến nano trong bảo vệ thực vật để xác định bệnh và dư lượng hóa chất nông nghiệp;

(3) Thiết bị nano cho công nghệ gen của thực vật;

(4) Chẩn đoán bệnh thực vật;

(5) Thú y, chăn nuôi gia súc, gia cầm; và

(6) Quản lý sau thu hoạch.

Các kỹ thuật canh tác chính xác có thể được sử dụng để cải thiện hơn nữa năng suất cây trồng nhưng không làm hỏng đất và nước. Ngoài ra, nó có thể làm giảm sự thất thoát nitơ do rửa trôi và khí thải, và các vi sinh vật trong đất. Các ứng dụng công nghệ nano bao gồm chuyển gen hoặc DNA qua trung gian hạt nano trong thực vật để phát triển các giống kháng côn trùng, chế biến và bảo quản thực phẩm và tăng thời hạn sử dụng của sản phẩm.

Công nghệ nano có thể làm tăng sự phát triển của sản xuất sinh khối thành nhiên liệu. Các chuyên gia cảm thấy rằng lợi ích tiềm năng của công nghệ nano đối với nông nghiệp, thực phẩm, thủy sản và nuôi trồng thủy sản cần được cân bằng với các mối quan tâm đối với đất, nước và môi trường và sức khỏe nghề nghiệp của người lao động [7]. Ứng dụng công nghệ nano hiện đang được nghiên cứu, thử nghiệm và trong một số trường hợp đã được ứng dụng trong công nghệ thực phẩm [8]. Vật liệu nano được xem xét với các tính chất hóa học, vật lý và cơ học cụ thể.

Trong những năm gần đây, phế phẩm nông nghiệp được chú ý là nguồn nguyên liệu tái tạo được chế biến thay thế cho một số ứng dụng khác nhau và là nguyên liệu cho sản xuất phi vật chất. Kháng thuốc trừ sâu là một trong những ví dụ điển hình về sự tiến hóa xảy ra trên quy mô thời gian sinh thái. Việc nghiên cứu khả năng kháng thuốc trừ sâu là cần thiết, vì nó giúp hiểu được các cơ chế hoạt động trong thời gian thực và vì tầm quan trọng kinh tế của nó. Côn trùng đã trở thành một vấn đề ngày càng gia tăng đối với nông nghiệp và sức khỏe cộng đồng. Thực hành nông nghiệp có thể bao gồm một loạt các chế độ chọn lọc [1].

Ứng dụng công nghệ nano đang được thử nghiệm trong công nghệ thực phẩm và nông nghiệp. Các ứng dụng của vật liệu nano trong nông nghiệp nhằm mục đích giảm thiểu việc phun thuốc bảo vệ thực vật và tăng năng suất cây trồng. Công nghệ nano có nghĩa giống như các viên nang nano, và các hạt nano là những ví dụ về việc sử dụng để phát hiện và điều trị bệnh.

Các thiết bị có nguồn gốc từ công nghệ nano cũng được khám phá trong lĩnh vực tạo giống cây trồng và chuyển đổi gen. Tiềm năng của công nghệ nano trong nông nghiệp là rất lớn, nhưng vẫn còn một số vấn đề cần giải quyết như đánh giá rủi ro. Về mặt này, một số chất hấp dẫn hạt nano có nguồn gốc từ các chất tạo sinh học như protein và carbohydrate có tác dụng thấp đối với sức khỏe con người và môi trường.

Công nghệ nano có nhiều ứng dụng trong tất cả các khâu sản xuất, chế biến, bảo quản, đóng gói và vận chuyển nông sản. Công nghệ nano sẽ cách mạng hóa nông nghiệp và công nghiệp thực phẩm như trong kỹ thuật canh tác, tăng cường khả năng hấp thụ chất dinh dưỡng của cây trồng, phát hiện bệnh và kiểm soát sâu bệnh.

2. Công nghệ nano trong thuốc trừ sâu và phân bón

Ngày nay, nông nghiệp bền vững là cần thiết. Nó có thể được hiểu là trình bày một cách tiếp cận tốt về hệ sinh thái trong dài hạn. Các thực hành có thể gây ra thiệt hại lâu dài cho đất bao gồm xới đất quá mức dẫn đến xói mòn và tưới tiêu không cần thoát nước. Điều này sẽ dẫn đến nhiễm mặn. Điều này nhằm đáp ứng nhu cầu về lương thực, thức ăn gia súc và chất xơ của con người.

Các thí nghiệm dài hạn được yêu cầu để chỉ ra ảnh hưởng của các phương pháp thực hành khác nhau đối với các đặc tính của đất, vốn cần thiết cho tính bền vững và cung cấp dữ liệu quan trọng về mục tiêu này. Tại Hoa Kỳ, một cơ quan liên bang, sự phát triển của hóa chất nano đã xuất hiện như những tác nhân đầy hứa hẹn cho sự phát triển của cây trồng và kiểm soát sâu bệnh. Các loại phân bón cần thiết cho sự phát triển của cây. Vật liệu nano đóng vai trò như phân bón có thể có các đặc tính như cải thiện cây trồng và ít độc hại hơn cho môi trường. Thực vật có thể cung cấp một cách quan trọng để tích lũy sinh học của chúng vào chuỗi thức ăn.

Những phát triển gần đây trong nông nghiệp bao gồm các ứng dụng của NPs để sử dụng hiệu quả và an toàn hơn các hóa chất cho cây trồng. Ảnh hưởng của các NP khác nhau đối với sự phát triển của thực vật và độc tính thực vật đã được một số công nhân báo cáo bao gồm các hạt nano magnetit (Fe3O4) và sự phát triển của thực vật [9], alumin, kẽm và oxit kẽm đối với sự nảy mầm của hạt và sự phát triển của rễ của năm loài thực vật bậc cao; củ cải, cải thảo, rau diếp, ngô và dưa chuột, các hạt nano bạc và sự phát triển của cây con trong lúa mì [10], các hạt nano lưu huỳnh trên cà chua [11], oxit kẽm trong đậu xanh, các hạt nano của AlO, CuO, FeO, MnO, NiO và ZnO [ 12]. Các hạt nano bạc có thể kích thích tăng trưởng và năng suất lúa mì. Đất được bón 25 ppm SNPs có tác động thúc đẩy tăng trưởng thuận lợi cao đối với sự tăng trưởng và năng suất lúa mì.

Kẽm đã được coi là một vi chất dinh dưỡng cần thiết cho các hoạt động trao đổi chất ở thực vật mặc dù nó là vi lượng cần thiết trong thực vật. Người ta thấy rằng kẽm có một vai trò quan trọng trong việc quản lý các loại oxy phản ứng và bảo vệ các tế bào thực vật chống lại các tác động oxy hóa. Kẽm có chức năng quan trọng trong quá trình tổng hợp auxin hoặc axit indoleacetic (IAA) từ tryptophan cũng như trong các phản ứng sinh hóa cần thiết để hình thành chất diệp lục và carbohydrate. Năng suất và chất lượng cây trồng có thể bị ảnh hưởng do thiếu Zn. Sự phát triển của khả năng kháng thuốc trừ sâu ở các loài côn trùng gây hại đã và đang là một vấn đề ngày càng gia tăng đối với nông nghiệp và sức khỏe cộng đồng.

Magie oxit (MgO) là vật liệu vô cơ quan trọng với nhiều công dụng như chất hấp phụ, chất chống cháy, gốm sứ tiên tiến, xử lý chất thải độc hại và vật liệu ảnh điện tử. Do đó, các kỹ thuật và lộ trình tổng hợp MgONP khác nhau đã được báo cáo [1]. MgOH được tổng hợp bằng phương pháp xanh sử dụng dịch chiết lá neem không độc hại [13], chiết xuất lá cây cam quýt, keo gôm [14].

2.1 Kiểm soát dịch hại thực vật

Bệnh héo Fusarium là một loại bệnh phá hoại cà chua và rau diếp ở một số quốc gia do mất sản lượng nghiêm trọng, sự tồn tại kéo dài của nấm trong đất và tạo ra các chủng loại kháng thuốc. Bệnh có thể được giảm thiểu ở một mức độ nào đó khi sử dụng các giống cây trồng kháng thuốc và hóa chất. Tuy nhiên, sự xuất hiện và phát triển của các chủng tộc gây bệnh mới là một vấn đề tiếp tục, và việc sử dụng hóa chất rất tốn kém và không phải lúc nào cũng có hiệu quả. Trong những năm gần đây, việc sử dụng vật liệu nano được coi là một giải pháp thay thế để kiểm soát mầm bệnh cây trồng. Ghidan và cộng sự. [15] đã tổng hợp các hạt nano magie oxit (MgO) và thử nghiệm ảnh hưởng của các nồng độ khác nhau đối với rệp muội đào xanh (GPA) trong điều kiện nhà kính [16, 17, 18, 19].

Quá trình tổng hợp vật liệu nano của oxit đồng (CuO), oxit kẽm (ZnO), magie hydroxit (MgOH) và magie oxit (MgO) đã được thực hiện thành công bằng cách sử dụng chất chiết xuất trong nước của vỏ Punica granatum, lá Olea europaea và hoa Chamaemelum nobile [ 1]. Việc sàng lọc các hạt nano sinh học tổng hợp cho thấy rằng các hạt nano này có hiệu quả trong việc tăng tỷ lệ tử vong của rệp đào xanh. Sau các thí nghiệm trong nhà kính, sự tích tụ các hạt nano oxit kim loại được phân tích trong quả và lá của ớt ngọt xanh. Kết quả cho thấy không có bất kỳ sự tích tụ kim loại nào trong bất kỳ loại trái cây nào. Phun lá bằng nano MgOH tổng hợp cho lá tiêu xanh cho thấy phun lá bằng nano kim loại 100–800 ppm rất có lợi cho sự phát triển của cây và cho cây khỏe, lá xanh hơn, chất lượng quả cao so với đối chứng.

Các nhà nghiên cứu đã có những nỗ lực đáng kể đối với việc tổng hợp các hạt nano bằng nhiều phương tiện khác nhau, bao gồm các phương pháp vật lý, hóa học và sinh học [1]. Các phương pháp xanh để tổng hợp các hạt nano với chiết xuất từ ​​thực vật có ưu điểm là đơn giản, thuận tiện, thân thiện với môi trường và cần ít thời gian phản ứng hơn. Vật liệu nano được chế biến bằng các phương pháp xanh và thân thiện với môi trường có thể làm tăng tiềm năng nông nghiệp để cải thiện quá trình bón phân, tăng trưởng thực vật và thuốc trừ sâu. Ngoài ra, công nghệ này còn giảm thiểu lượng hóa chất độc hại gây ô nhiễm môi trường [4].

Rệp đào xanh được coi là loài gây hại chính trên đào và là loài gây hại quan trọng trên toàn cầu trên nhiều loại cây trồng trồng trọt và làm vườn, bao gồm cả Jordan. Dịch hại này được xếp vào loại dịch hại nông nghiệp quan trọng nhất trên thế giới. Loài gây hại tàn phá này chống lại thuốc trừ sâu phospho hữu cơ và carbamate bằng cách sản xuất quá mức các carboxyl esterase phân hủy thuốc trừ sâu. Hơn nữa, việc kiểm soát một loài dịch hại như vậy ngày càng trở nên khó khăn, do sự sản sinh quá mức sức đề kháng của các cá thể rệp khi sử dụng các loại thuốc trừ sâu hóa học như carbamat, organophosphates và pyrethroids [20].

Các vật liệu nano như đồng oxit (CuONPs), oxit kẽm (ZnONPs), magie hydroxit (MgOHNPs) và magie oxit (MgONPs) được tổng hợp bằng các phương pháp vật lý và hóa học khác nhau [21]. Với nhu cầu ngày càng tăng để giảm thiểu việc sử dụng các chất có nguy cơ đối với môi trường, chẳng hạn như thuốc diệt côn trùng, quá trình sinh tổng hợp các hạt nano như một điểm nhấn mới nổi của sự giao thoa giữa công nghệ nano và công nghệ sinh học ngày càng được chú ý. Tốc độ khử các ion kim loại sử dụng thực vật nhanh hơn nhiều so với vi sinh vật và sự hình thành ổn định của các hạt nano đã được báo cáo.

2.2 Tiềm năng diệt khuẩn nội tại

Các hạt nano oxit đồng (CuONP) được tổng hợp thông qua các phương pháp khác nhau [22] như kết tủa [23] và khử hóa học [24]. Nhiều chất chiết xuất từ ​​nước thực vật đã được báo cáo như nước ép cam quýt [25] và lá carob [26]. Các ứng dụng đã khiến nhiều nhà nghiên cứu phát triển các cách khác nhau để tổng hợp ZnONP như con đường hóa học [27], phương pháp kết tủa [28], thủy phân trong dung môi hữu cơ phân cực [29] và tổng hợp vi sóng [30]. Các chất chiết xuất từ ​​thực vật khác nhau đã được báo cáo trong các tài liệu mở về quá trình tổng hợp ZnONP màu xanh lá cây như Olea europaea, lá Solanum nigrum [31] và Azadirachta indica [20].

Các phương pháp khác nhau để tổng hợp MgOHNPs và MgONPs đã được báo cáo như con đường thủy nhiệt, vi nhũ tương nước trong dầu và phản ứng vi sóng [32]. MgOH được tổng hợp bằng các phương pháp xanh sử dụng không độc hại và thân thiện với môi trường như chiết xuất lá Neem, chiết xuất lá cây cam quýt, keo gôm, vỏ cây Brassica oleracea và Punica granatum [3, 22]. Trong lĩnh vực nông nghiệp, có một số ứng dụng có sẵn như thuốc trừ sâu và phân bón dựa trên công nghệ nano có tác động hiệu quả đến sự phát triển của cây trồng và canh tác phân tử với sự trợ giúp của các thiết bị nano được hy vọng sẽ thay thế các vectơ virut [33].

2.3 Hoạt động kháng khuẩn

Một số vật liệu nano được sử dụng làm chất chống vi khuẩn trong bao bì thực phẩm, trong đó các hạt nano bạc rất được quan tâm. Điều này là do sử dụng mở rộng của nó. Một số hạt nano khác hiện đang được sử dụng là titan điôxít (TiO2), ôxít kẽm (ZnO), ôxít silic (SiO2), ôxít magiê (MgO), vàng và bạc. Tất cả chúng đều có những đặc điểm và chức năng cụ thể, ví dụ, tinh thể nano kẽm thể hiện hoạt tính kháng khuẩn và kháng nấm [34]. Bạc là chất khử trùng và chất khử trùng được NASA và Trạm vũ trụ Nga sử dụng cho nước [35], bạc zeolit ​​và bạc. Vàng có tính ổn định nhiệt độ cao và độ bay hơi thấp, đồng thời có tác dụng kháng nấm và kháng khuẩn tốt chống lại 150 loại vi khuẩn khác nhau [36].

Vào năm 2009, FDA đã phê duyệt việc sử dụng trực tiếp bạc làm chất khử trùng trong nước thương mại, vì nó có hiệu quả chống lại vi sinh vật. Tác dụng kháng khuẩn của những vi khuẩn này là E. coli, L. monocytogenes và Staphylococcus aureus [37], và các hạt nano được phủ bằng cellulose acetate phthalate cũng cho kết quả tương tự [37]. Một số hạt nano đã cho thấy hoạt tính kháng nấm của chúng. Các loại nấm này bao gồm Candida albicans, Aspergillus niger [38] và nấm men [39]. AgNPs cũng được phát hiện có hiệu quả chống lại Staphylococcus aureus kháng methicillin [39]. Các hạt nano khác ngoài bạc cũng được tìm thấy có các đặc tính kháng khuẩn như oxit titan (TiO2). Hoạt động kháng khuẩn của nó trong ánh sáng UV là rõ ràng. Kẽm oxit được báo cáo là có hoạt tính kháng khuẩn trong vật liệu đóng gói [39].

Các hạt nano oxit kẽm được tổng hợp bằng cách sử dụng chiết xuất nước từ vỏ Punica granatum đã cho thấy hiệu quả như tác nhân kháng khuẩn chống lại các chủng tiêu chuẩn của Staphylococcus aureus Gram dương và Gram âm Escherichia coli [1, 40].

2.4 Ứng dụng công nghệ nano làm thuốc diệt nấm nano

Gần đây, việc sử dụng nanonosilver đã được nghiên cứu để chống lại phytopathogen Colletotrichum gloeosporioides [41]. Các hạt nano khác (Fe, Cu, Si, Al, Zn, ZnO, TiO2, CeO2, Al2O3 và ống nano cacbon) đã được báo cáo là có một số tác động xấu đến sự phát triển của thực vật ngoài các đặc tính kháng khuẩn [42]. Đôi khi, các hạt nano cũng có ảnh hưởng đến sự phát triển của vi khuẩn hữu ích trong đất, chẳng hạn như Pseudomonas putida KT2440 [43]. Các nhóm nghiên cứu khác nhau tập trung mối quan tâm của họ vào việc sử dụng thuốc trừ sâu thân thiện với môi trường.

Tương tự như thuốc trừ sâu hóa học, thuốc trừ sâu và thuốc diệt cỏ dựa trên hạt nano đang được nghiên cứu để ứng dụng các chất kháng khuẩn để bảo vệ cây trồng khỏi các loại bệnh khác nhau. Các nghiên cứu mở rộng về hệ thống dựa trên hạt nano có thể loại bỏ việc sử dụng nhiều thuốc trừ sâu trong lĩnh vực nông nghiệp [44]. Các đặc tính kháng nấm của các hạt nano có thể giúp hình thành các loại thuốc trừ sâu dựa trên hạt nano [41]. Trong số các chất chống vi khuẩn dựa trên hạt nano vô cơ khác nhau, bạc đã được nhiều nhà nghiên cứu rộng rãi nghiên cứu vì một số ưu điểm của nó so với các hạt nano khác như đồng, kẽm, vàng, ZnO, Al2O3 và TiO2.

2.4.1 Ảnh hưởng của các hạt nano niken đến sự phát triển của sợi nấm

Cả hai nồng độ của hạt nano niken (50 và 100 ppm) đều ức chế sự phát triển của sợi nấm trên môi trường rắn, và sự ức chế này có ý nghĩa (p ≤ 0,05) so với đối chứng (Hình 1). Các hạt nano niken ở nồng độ 100 ppm ức chế sự phát triển của sợi nấm F. oxysporum f. sp. lactucae và F. oxysporum f. sp. lycopersici lần lượt là 60,23 và 59,77%, vượt quá kiểm soát.

Hình 1. Đĩa petri ức chế nấm héo Fusarium gây bệnh: hàng đầu tiên, Fusarium oxysporum f. sp. kiểm soát lycopersici [(A); (B) hạt nano niken 50 ppm; (C) 100 ppm niken hạt nano]; hàng thứ hai, Fusarium oxysporum f. sp. lactucae [(D) kiểm soát; (E) hạt nano niken 50 ppm; (F) Hạt nano niken 100 ppm] [45].

Tác dụng ức chế của các hạt nano niken cũng được đánh giá trong môi trường lỏng và kết quả cũng tương tự với môi trường rắn. Trong môi trường lỏng, trọng lượng sợi nấm tươi của nấm bệnh được thử nghiệm giảm đáng kể và mức giảm hơn 50% được ghi nhận khi sử dụng các hạt nano niken ở nồng độ 100 ppm. Kết quả cho thấy sự phát triển của sợi nấm của các mầm bệnh được thử nghiệm đã bị ức chế theo cách phụ thuộc vào nồng độ. Những kết quả này cho thấy rằng sử dụng dung dịch hạt nano Ni có thể làm tăng đáng kể diện tích bề mặt tác động lên sợi nấm Fusarium và sự phát triển của sợi nấm.

Các hạt nano niken ở nồng độ 100 ppm làm giảm số lượng bào tử phát triển 81,40 và 74,60% ở F. oxysporum f. sp. lactucae và F. oxysporum f. sp. lycopersici, tương ứng. Sự nảy mầm của bào tử bị ảnh hưởng tiêu cực bởi các hạt nano niken (Hình 2).

Hình 2. Sự nảy mầm của nấm Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici conidia: (A) kiểm soát; (B) hạt nano niken 50 ppm; và (C) hạt nano niken 100 ppm [45].

Tác dụng ức chế của các hạt nano Ni đối với sự nảy mầm của bào tử có thể là do tác dụng diệt nấm của chúng. Các kết quả này thống nhất với kết quả thu được từ các công nhân khác về tác dụng kháng nấm của các hạt nano kim loại khác nhau đối với một số loại nấm gây bệnh như hạt nano bạc và hạt nano kẽm đối với hạt nano đồng [46]. Tác dụng ức chế của các hạt nano Ni có thể là do sản xuất các enzym ngoại bào từ nấm như là tác nhân tồn tại do căng thẳng của các vật liệu độc hại [47] hoặc có thể do diện tích bề mặt lớn (Hình 3) và kích thước nhỏ để xâm nhập vào màng tế bào của mầm bệnh và hoạt động trong các tế bào [48].

Hình 3. SEM, nanoflex của diện tích bề mặt lớn của MgONPs [1].

2.5 Công nghệ nano để kiểm soát virus thực vật

Virus thực vật, đặc biệt là virus hình cầu được coi là vật liệu nano tự nhiên. Các virut thực vật nhỏ nhất được biết đến cho đến nay là virut gây bệnh hoại tử thuốc lá vệ tinh có đường kính chỉ 18 nm [49]. Virus thực vật được tạo thành từ RNA / DNA sợi đơn hoặc kép như bộ gen được bao bọc bởi lớp áo protein. Khả năng lây nhiễm, đưa bộ gen axit nucleic đến một vị trí cụ thể trong tế bào chủ, sao chép, đóng gói axit nucleic và đi ra khỏi tế bào chủ một cách có trật tự đã đòi hỏi chúng phải được sử dụng trong công nghệ nano. Một đánh giá đầy đủ về việc sử dụng vi rút thực vật làm khuôn mẫu sinh học cho vật liệu nano và việc sử dụng chúng đã được thực hiện gần đây bởi Young et al. [50].

3. Công nghệ nano trong bao bì thực phẩm

Các ngành công nghiệp thực phẩm đang dẫn đầu trong việc hình thành các loại thực phẩm có giá trị dinh dưỡng tốt. Ví dụ, vật liệu nano bao bì không thấm nước cao được sử dụng để bảo vệ thực phẩm khỏi bức xạ UV và cung cấp thêm sức mạnh để duy trì thực phẩm được bảo vệ khỏi môi trường, tăng thời hạn sử dụng của chúng. Cảm biến nano được sử dụng để phát hiện hóa chất, khí và mầm bệnh trong thực phẩm. Trong thuật ngữ hiện đại, một từ được dùng cho loại bao bì đó là bao bì thông minh. Một số nghiên cứu cho rằng mọi người không chấp nhận sự tham gia trực tiếp của các hạt nano trong thực phẩm do một số yếu tố nguy cơ. Do đó, cần cung cấp một số phép đo an toàn để giảm rủi ro và an toàn cho con người.

4.Kết luận

Sự xuất hiện và phát triển của các chủng tộc gây bệnh mới là một vấn đề tiếp tục, và việc sử dụng hóa chất để kiểm soát dịch hại rất tốn kém và không phải lúc nào cũng hiệu quả. Trong những năm gần đây, việc sử dụng vật liệu nano được coi là một giải pháp thay thế để kiểm soát mầm bệnh cây trồng. Thực hành nông nghiệp thường bao gồm việc áp dụng một cách có hệ thống một loạt các hợp chất hoạt động ở liều lượng và tần suất thay đổi, thể hiện một loạt các chế độ chọn lọc.

Các hạt nano oxit kim loại đã kiểm soát rệp đào xanh. Magiê hydroxit, các hạt sinh học tổng hợp là biện pháp kiểm soát tốt nhất đối với Myzus persicae so với các hạt nano tổng hợp khác. Các hạt nano oxit kẽm được tổng hợp bằng cách sử dụng chiết xuất vỏ Punica granatum trong nước đã được thử nghiệm về hoạt tính kháng khuẩn tiềm năng chống lại một số vi khuẩn được chọn. Công trình nghiên cứu này cũng xác định ảnh hưởng của ZnONPs tổng hợp đối với rệp đào xanh và hiệu quả kháng khuẩn đối với các chủng tiêu chuẩn của Staphylococcus aureus Gram dương và Gram âm Escherichia coli.

Các hạt nano khác (Fe, Cu, Si, Al, Zn, ZnO, TiO2, CeO2, Al2O3 và ống nano cacbon) cũng đã được báo cáo là có một số tác động xấu đến sự phát triển của thực vật. Đôi khi các hạt nano cũng có tác động xấu đến sự phát triển của vi khuẩn hữu ích trong đất, chẳng hạn như Pseudomonas putida KT2440. Cả hai nồng độ của hạt nano niken (50 và 100 ppm) đều ức chế sự phát triển của sợi nấm trên môi trường rắn, và sự ức chế này có ý nghĩa kiểm soát. Các hạt nano niken ở nồng độ 100 ppm ức chế sự phát triển của sợi nấm F. oxysporum f. sp. lactucae và F. oxysporum f. sp. Lycopersici.

Các phương pháp xanh để tổng hợp các hạt nano với chiết xuất từ ​​thực vật có ưu điểm là đơn giản, thuận tiện, thân thiện với môi trường và cần ít thời gian phản ứng hơn. Vật liệu nano được chế biến bằng các phương pháp xanh và thân thiện với môi trường có thể làm tăng tiềm năng nông nghiệp để cải thiện quá trình bón phân, chất điều hòa sinh trưởng thực vật, phân phối thuốc trừ sâu thành phần hoạt tính đến các vị trí mục tiêu mong muốn, xử lý nước thải và cũng tăng cường hấp thụ chất dinh dưỡng trong thực vật.

Ngoài ra, chúng còn giảm thiểu lượng hóa chất độc hại gây ô nhiễm môi trường. Do đó, công nghệ này giúp giảm thiểu các chất ô nhiễm môi trường. Công nghệ nano gần đây đã được chú ý do ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau như trong nông nghiệp y dược và môi trường. Diện tích bề mặt lớn được cung cấp bởi các hạt nano nhỏ, có diện tích bề mặt cao, khiến chúng trở nên hấp dẫn để giải quyết những thách thức mà các phương pháp điều khiển khác nhau không đáp ứng được.

Các ứng dụng công nghệ nano hiện đang được nghiên cứu, thử nghiệm và trong một số trường hợp đã được áp dụng trên toàn bộ lĩnh vực công nghệ thực phẩm, từ nông nghiệp đến chế biến thực phẩm, đóng gói và bổ sung thực phẩm. Chúng có các tính chất hóa học, vật lý và cơ học độc đáo. Trong những năm gần đây, phế phẩm nông nghiệp được chú ý như một nguồn nguyên liệu tái tạo. Kháng thuốc trừ sâu là một trong những ví dụ điển hình về sự tiến hóa xảy ra trên quy mô thời gian sinh thái.

Việc nghiên cứu khả năng kháng thuốc trừ sâu rất quan trọng, vì nó giúp hiểu rõ hơn về các cơ chế tiến hóa hoạt động trong thời gian thực. Sự phát triển của khả năng kháng thuốc trừ sâu ở các loài côn trùng gây hại đã và đang là một vấn đề ngày càng gia tăng đối với nông nghiệp và sức khỏe cộng đồng. Thực hành nông nghiệp thường bao gồm việc áp dụng một cách có hệ thống một loạt các hợp chất hoạt động ở liều lượng và tần suất thay đổi.

Nguồn: https://www.intechopen.com/chapters/68970

CÔNG TY TNHH KỸ THUẬT NANO VIỆT

Địa chỉ: Số A12/85 Đường 1A, Ấp 1, Xã Vĩnh Lộc B, Huyện Bình Chánh, TP. HCM

Hotline: 0932 884 877 – 0907 771 622 – 0796 155 955 – 0789 377 177 – 0931 791 133 

Email: [email protected]

Fanpage: Nanovnn – Nano bạc nguyên liệu

Related Posts

Trang web này sử dụng cookie để cải thiện trải nghiệm của bạn. Chúng tôi sẽ cho rằng bạn đồng ý với điều này, nhưng bạn có thể chọn không tham gia nếu muốn. Chấp nhận Đọc thêm

error: Content is protected !!
0907 771 622