[Tạp chí Chăn nuôi Việt Nam] – Bàn về chuyên đề Phát triển ứng dụng vật liệu NANO phục vụ chăn nuôi, tôi xin giới thiệu công dụng của Khoáng nano trong đẩy mạnh sinh sản và điều trị bệnh sinh sản vật nuôi.

LƯỢC SỬ PHÁT TRIỂN

Năm 1956: Feynman R. (nhà vật lý học Mỹ) nêu ra ý tưởng tạo nên một máy phân tử có độ chính xác ở mức nguyên tử. Năm 1974: lần đầu tiên Taniguchi N. (GS. Viện Khoa học Tokyo) dùng từ “nano-technology” (công nghệ nano) trong một bài báo để nói về sự gia công “phun ion” (ion-sputter machining).

Cấu trúc của Nano

Thực ra, công nghệ này có mầm mống sơ khai từ thế kỷ IV: người La Mã đã chế tạo được thủy tinh lưỡng sắc (tử vàng colloid và bạc colloid) để làm một giải thưởng có tên là “cúp Lycurgus”, cúp này thay đổi màu tùy theo ánh sáng được chiếu từ phía sau (cho màu đỏ) hoặc phía trước (cho màu xanh).

Năm 1977, Drexler (nhà công nghệ nano phân tử, Mỹ) khởi xướng những khái niệm về công nghệ nano phân tử. Trong các thập kỷ 1990, 2000, công nghệ nano có nhiều tiến triển vượt bậc: những ứng dụng vào y học, công nghiệp, điện tử, quốc phòng, công nghệ thông tin và máy tính, hội họa, lập các giải thưởng, viết sách và tạp chí chuyên để…

Năm 2011–2013: Các nhà khoa học đã đề xuất một Kế hoạch chiến lược Công nghệ Nano. Năm 2014: Kế hoạch chiến lược Công nghệ Nano đã được cập nhật và phát triển.

CÔNG DỤNG THỰC TẾ

Công nghệ Nano là “thao tác” (manipulation) cho các hạt (particles) để có được kích thước của chúng sao cho nhỏ hơn 1 micron (là nguyên tử riêng biệt), nhờ đó làm tăng thể tích tiếp xúc và làm giảm kích thước các hạt. Vì vậy, nó có công dụng rất lớn trong Dược học và Dinh dưỡng cho người và động vật. Do kích thước cỡ nanomet (nm = 10⁻⁹ m) nên những hạt này có những đặc tính khác với khi chúng ở dạng có kích thước đa lượng hoặc vi lượng.

Trước đây, những hạt nano được tạo nên bằng phương pháp vật lý học (nghiền nhỏ) hoặc hóa học. Một số hóa chất dùng sản xuất các hạt nano lại có độc tính nên không thể dùng trực tiếp. Vì vậy, gần đây, người ta hợp nhất các thành phần sinh học để tạo nên các hạt có kích thước nano, đây là sự tổng hợp “hóa học xanh” hoàn toàn (dùng hóa chất thân thiện với môi trường, thực vật, nấm) nên sản phẩm tạo ra được an toàn cho con người và vật nuôi.

Một số hóa chất thân thiện với môi trường (glucose, tinh bột, các axit amin và chiết xuất thực vật) được dùng để tổng hợp các hạt nano kim loại. Những hạt này có kích thước nhỏ ở mức 1–10nm và phân bố gần sát nhau, ngăn ngừa được hiện tượng kết tụ. Những phương pháp được phổ biến rộng rãi và giá thành thấp để tổng hợp các hạt nano hiện nay là siêu âm hóa học (sonochemistry) và vi sóng (microwave).

Khoáng nano đã và đang được sử dụng để làm tăng khả năng sản xuất vật nuôi (sinh trưởng, sinh sản và miễn dịch). Một vài dẫn chứng:

• Bổ sung Se-nano (Selenium nano) vào khẩu phần gà sẽ tăng mức độ chuyển hóa thức ăn, năng suất sinh trưởng, tăng hàm lượng Se trong mô và tăng chất lượng thịt. Bổ sung Se-nano vào khẩu phần sẽ có hiệu quả tốt hơn là bổ sung Se vô cơ hoặc Se hữu cơ.

• Việc phối hợp nhiều dạng Se khác nhau (sodium selenite, enzym được selenit hóa và Se-nano) vào khẩu phần cho dê đang sinh trưởng đã làm tăng nồng độ Se trong máu, huyết thanh và mô cơ.

• Với gia súc nhai lại, bổ sung Se-nano vào khẩu phần cơ sở đã cải thiện được quá trình lên men dạ cỏ và hiệu quả sử dụng thức ăn. Se-nano cũng kích thích hoạt động vi sinh vật dạ cỏ, hoạt động vi sinh vật tiêu hóa hoặc hoạt tính enzyme. Đối với cừu, liều lượng thích hợp của Se-nano khoảng 3,0 g/kg vật chất khô khẩu phần.

• Bổ sung ZnO-nano đã nâng cao năng suất sữa bò và giảm rõ rệt tỉ lệ viêm vú cận lâm sàng (giảm số lượng tế bào soma trong sữa) ở bò sữa. Đây là một biện pháp cho hiệu quả tốt hơn so với bổ sung bằng ZnO đa lượng.

• Ngày 25/7/2013, Hoa Kỳ cấp bằng phát minh (AA61K910FI) công nhận 2 dạng nang nano polymer có chứa Cloxacillin Benzathine (thuốc kháng khuẩn) dùng chữa viêm vú ở bò sữa. Trên cơ sở của dạng nang nano này có thể dùng bao gói những thuốc khác, ngoài Cloxacillin Benzathine, góp thêm những liệu pháp mới điều trị viêm vú bò sữa để tránh tình trạng phải sử dụng thuốc với liều cao. Điều này góp phần nâng cao chất lượng sữa.

• Bổ sung Cr-nano (Chromium-nano) thúc đẩy những tính trạng sinh trưởng và thân thịt xẻ của gà broiler khi gặp stress nhiệt. Sử dụng Cr-nano sẽ hiệu quả hơn nhiều so với Cr-pic.

• Bổ sung Cr-nano làm giảm rõ rệt nồng độ cortisol và insulin huyết thanh, tăng hàm lượng Globulin miễn dịch G, tăng Nhân tố phát triển giống Insulin I, thúc đẩy đáp ứng tăng sinh tế bào lympho và hoạt động thực bào của đại thực bào vùng bụng.

• Có nhiều nghiên cứu về ảnh hưởng của các hạt nano đến sinh sản vật nuôi. Những cảm biến nano được dùng để nghiên cứu các nguyên nhân sẩy thai. Chất chống oxyhóa nano được sử dụng để ngăn ngừa sót nhau, để phòng những rối loạn sinh sản ở bò cái sau khi sinh và cải thiện tình trạng vô sinh.

• Một ứng dụng mới cho chăn nuôi gia súc là cấy ống nano (nanotube) vào dưới da để xác định nồng độ tức thời của estradiol trong máu. Nhờ đó phát hiện được vật nuôi động dục. Khi con vật động dục, kháng thể estradiol được phát hiện bằng huỳnh quang cận tia hồng ngoại (near infrared fluorescence), ống nano tạo nên xung động và xung động này được truyền dẫn đến trung khu kiểm soát.

• Hệ thống dịch thể nano được huy động mạnh để rút ngắn các công đoạn thụ tinh in vitro “truyền thống” được tiến hành lâu nay trong sinh sản động vật. Hệ thống dịch thể nano cũng được dùng trong phân loại chất lượng tinh trùng và tế bào trứng trong nhân giống gia súc.

• Bổ sung Se-nano có kích cỡ 5–10nm (được tổng hợp từ Se nguyên tố màu đỏ) vào khẩu phần cá chép đã nâng cao khối lượng cơ thể nhiều hơn và hàm lượng Se tích lũy trong thịt cá cũng cao hơn (P<0,05) so với không bổ sung. Điều này được giải thích do hoạt tính glutathione peroxidase (GSH-Px) trong huyết tương cá chép được tăng lên rõ rệt (P<0,05). Đồng thời tình trạng chống oxyhóa cũng được tăng lên khi bổ sung Se-nano.

KẾT LUẬN

Một số hạt nano được đưa vào môi trường pha loãng tinh dịch nhằm nâng cao chất lượng tinh dịch, đó là: Se-nano, Zn-nano.

Có thể tạo ra các khoáng nano bằng những kỹ thuật vật lý, hóa học và sinh học. Nhưng kỹ thuật tổng hợp sinh học là an toàn cho sử dụng và có thể được phát triển có hiệu quả mà không có tồn dư. Ở nước ngoài đã có nhiều sản phẩm về khoáng nano dùng trong chăn nuôi thú y.

Cố PGS TS Nguyễn Tấn Anh

Hội Chăn nuôi Việt Nam