Phần 1: Thành phần và tính chất cơ bản của nano hợp kim bạc đồng (Ag-Cu)

1.1 Thành phần cơ bản của chế phẩm nano bạc đồng

+ Nồng độ: 500-1000ppm (500-1000mg/lít).

+ Kích thước hạt 6-10nanomet(nm). Ở nồng độ 500ppm, cứ 1ml Nano hợp kim Bạc Đồng có chứa 70x10¹² hạt Nano hợp kim Bạc Đồng(Ag-Cu) tương đương với 70 nghìn tỉ hạt nano bạc đồng có kích thước 6-10nm.

+ Chất hoạt động bề mặt - PVP 300ppm, môi trường chống oxi hóa (hệ phân tán). Hạt nano bạc đồng được bọc PVP chống keo tụ, kéo dài thời gian bảo quản dung dịch nano bạc đồng.

+ Tinh bột, natri Alginate 30ppm, nước cất vừa đủ.

+ Môi trường pH = 9-10.

+ Thời hạn sử dụng: 03 Năm.

+ Nano bạc đồng phòng và đặc trị hiệu quả các nhóm bệnh sau đây: Bệnh héo xanh vi khuẩn, bệnh bạc lá, bệnh đốm sọc vi khuẩn, bệnh loét cây có múi, bệnh Greening trên cây có múi; bệnh vàng lá, thối rễ, bệnh lở cổ rễ, bệnh ghẻ sẹo cây có múi, các nhóm bệnh đốm lá, bệnh đốm trắng thanh long, bệnh thán thư, bệnh gỉ sắt, bệnh xì gôm chảy nhựa mủ, bệnh héo rũ, bệnh sương mai, bệnh chết nhanh, chết chậm trên tiêu; bệnh đạo ôn, bệnh khô vằn trên lúa và ngô...(xem thêm phần sau).

1.2 Tính chất của nano bạc đồng dạng hợp kim (gọi tắt là nano bạc đồng)

+ Nano bạc đồng cần hiểu là dạng nano hợp kim của bạc và đồng (không phải là nano bạc và nano đồng hỗn hợp lẫn nhau ). Khả năng diệt nấm, vi khuẩn, virus của nano hợp kim bạc đồng mạnh hơn hàng chục lần so với nano đồng và nano bạc đơn thuần. Ngoài ra nano hợp kim bạc đồng có hiệu lực diệt nấm khuẩn sâu rộng hơn nano bạc, trong điều kiện tự nhiên nano bạc đồng ít bị oxi hóa hơn so với nano bạc. Trong khi đó nano bạc khi sử dụng phun qua lá thường bị oxi hóa và bị ảnh hưởng bởi ánh sáng cho nên trên thực tế nano bạc thường được chỉ định dùng cho thủy hải sản sẽ mang lại hiệu quả cao hơn so với cây trồng. Nano bạc đồng được xem như là một loại chế phẩm chuyên dùng đặc trị bệnh do nấm, vi khuẩn và virus gây bệnh hại cây trồng (nano bạc đồng mang tính toàn diện tuy nhiên chức năng mạnh nhất là diệt khuẩn).

+ Không giống với các nhóm thuốc BVTV hóa học thông thường, nano hợp kim bạc đồng có cơ chế diệt nấm khuẩn đặc thù. Vi khuẩn và nấm gây bệnh không có khả năng kháng thuốc đối với nano bạc đồng nên có thể sử dụng thường  xuyên lâu dài qua nhiều mùa vụ mà không cần thay thế thuốc BVTV khác.

+ Dung dịch nano hợp kim Bạc - Đồng  bao gồm các hạt nano hợp kim bạc đồng (Ag-Cu) phân bố đều trong các chất biến tính bề mặt, có tác dụng diệt khuẩn và diệt nấm gây bệnh trên cây trồng, vật nuôi nói chung. Đặc trưng cơ bản của dung dịch nano hợp kim Ag-Cu này là các Vi Khuẩn có hại gây bệnh trên cây trồng được diệt bởi Nano Bạc, còn Nấm gây bệnh trên cây trồng được diệt bởi các hạt Nano Đồng. Do đó nano hợp kim bạc đồng có khả năng diệt cả vi khuẩn và nấm gây bệnh (hiệu lực cao hơn so với nano bạc, nano đồng đơn thuần).

+ Nano bạc đồng là một sản phẩm sạch, không độc hại, không gây ô nhiễm môi trường đặc biệt không gây tồn dư các chất độc hại trên nông sản, an toàn khi sử dụng, không gây độc hại đối với cây trồng như các thuốc BVTV hóa học. Trong trường hợp sử dụng quá liều lượng nano bạc đồng không gây tác dụng phụ (không làm xoăn lá, cháy lá, không làm rụng hoa và quả non, không gây ngộ độc cho cây). Sử dụng Nano bạc đồng kết hợp với nano đồng oxyclorua sẽ mang lại hiệu quả phòng và trị bệnh tốt nhất (hiệu quả toàn diện). Phổ diệt nấm khuẩn của nano bạc đồng và nano oxyclorua đồng là khác nhau cho nên sự kết hợp giữa chúng sẽ mang lại hiệu quả toàn diện trong việc phòng trừ dịch bệnh trên cây trồng nói chung. Nano bạc đồng có khả năng phòng và trị hầu hết các nhóm nấm, vi khuẩn gây bệnh trên cây trồng (khoảng 60-80%). Do đó khi phòng trị bệnh cho cây trồng nên kết hợp 2 loại nano bạc đồng dạng hợp kim nồng độ tổng số 500-1000ppm và nano đồng oxyclorua 10.000ppm.

Vậy tại sao nên sử dụng kết hợp 2 loại nano Bạc đồng và nano Đồng oxyclorua trong việc phòng và đặc trị nấm khuẩn gây bệnh ???

Lý do thứ nhất: Trước hết cần khẳng định nano bạc đồng hợp kim và nano đồng oxyclorua đều có khả năng diệt nấm, vi khuẩn và virus gây bệnh trên cây trồng. Tuy nhiên khả năng diệt nấm, khuẩn hay virus của mỗi loại lại có hiệu lực khác nhau. Nói cách khác nano đồng oxyclorua có khả năng đặc trị nấm sâu rộng (chuyên tính), trong khi đó nano bạc đồng lại có khả năng đặc trị vi khuẩn mạnh mẽ hơn (tức là chức năng diệt vi khuẩn của nano bạc đồng là tốt hơn so với diệt nấm bệnh). Mà trên thực tế triệu chứng bệnh của cây có thể do cả nấm và vi khuẩn phát triển đồng thời hoặc xen kẽ nhau, chúng tương tác hỗ trợ nhau và gây bệnh trên cây trồng ở mức độ nguy hiểm và khó kiểm soát hơn. Có thể dẫn chứng ví dụ một số trường hợp như:

Trên cây có múi (cam, bưởi, chanh) nhiều trường hợp chúng ta phát hiện thấy trong cùng một thời điểm xuất hiện cả triệu chứng của bệnh ghẻ sẹo trên lá, quả do nấm Elsinoe fawcetti gây ra đồng thời bệnh loét cam do vi khuẩn Xanthomonas Citri gây ra cũng phát triển mạnh mẽ khiến cho việc trị bệnh của bà con gặp rất nhiều khó khăn. Trên cây rau hoa màu (cà chua, ớt, bắp cải, súp lơ, họ bầu bí,..) thời kỳ cây con thường bị nhiễm bệnh vàng lá thối rễ, lở cổ rễ (bệnh chết rạp cây con) do nấm Fusarium sp.; nấm Rhizoctonia solani; nấm Phytophothora sp..

Như vậy trong điều kiện tự nhiên ngoài đồng ruộng khả năng phát sinh, phát triển của nấm, vi khuẩn gây bệnh diễn biến rất phức tạp. Cùng một thời điểm cây trồng có thể bị tấn công bởi nhiều nhóm vi sinh vật đơn bào gây bệnh. Trong khi đó hiện nay bà con chỉ biết làm theo kinh nghiệm, khi cây trồng bị bệnh đa số bà con nông dân chưa biết phân biệt bệnh do nấm hay vi khuẩn do đó dẫn đến lựa chọn sai thuốc (thường lựa chọn thuốc trị nấm để phun cho cây), các thuốc trị vi khuẩn cũng kém hiệu quả hoặc số lượng không nhiều. Do vậy giải pháp toàn diện và hiệu quả nhất đó là kết hợp giữa 2 loại nano bạc đồng và nano đồng oxyclorua phun/tưới gốc theo các thời kỳ sinh trưởng và phát triển của cây trồng.

Lý do thứ hai: Phổ diệt nấm, vi khuẩn, virus gây bệnh hại cây trồng của nano bạc đồng và nano đồng oxyclorua là khác nhau (không trùng nhau) cho nên khi sử dụng kết hợp chúng sẽ tạo nên khả năng phòng trị nấm khuẩn gây bệnh với phổ rộng hơn rất nhiều. Điều này có nghĩa là khi sử dụng kết hợp nano bạc đồng và nano đồng oxyclorua (tỷ lệ 2/1 hoặc 1/1) sẽ phòng  và đặc trị được hầu hết các nhóm bệnh do nấm, vi khuẩn gây bệnh trên nhiều nhóm cây trồng khác nhau như: Cây lương thực, cây rau hoa màu, cây ăn quả, cây công nghiệp…

Lý do thứ ba: Nano bạc đồng mặc dù có khả năng diệt nấm khuẩn hiệu quả tuy nhiên nếu chỉ dùng độc lập nano bạc đồng phun qua lá hoặc tưới gốc để phòng trị bệnh cho cây trồng thì sẽ xảy ra trường hợp:

+ Phải dùng chế phẩm nano bạc đồng với lượng nhiều hơn, tức là phải tăng liều lượng sử dụng (do phải phun kỹ hơn và sử dụng ở liều lượng cao vì thế sẽ làm tăng chi phí BVTV).

+Hiệu suất diệt nấm khuẩn không triệt để (hiệu suất diệt nấm khuẩn đạt khoảng 70-80%). Vì vậy số lần phun sẽ tăng lên, tốn kém chi phí.

+ Nếu chỉ sử dụng độc lập nano bạc đồng phun cho cây trồng sẽ làm cho thời gian diệt nấm khuẩn kéo dài do đó khi gặp các điều kiện thời tiết bất lợi như mưa nhiều, gió to… các hạt nano bạc đồng sẽ bị rửa trôi một phần, hiệu suất diệt nấm khuẩn sẽ bị ảnh hưởng (theo chiều hướng giảm)…

Tuy nhiên khi sử dụng kết hợp nano đồng oxyclorua và nano bạc đồng sẽ mang lại hiệu quả diệt nấm, vi khuẩn toàn diện, thời gian cần để diệt nấm khuẩn được rút ngắn (sẽ ít gặp rủi ro khi gặp điều kiện thời tiết bất lợi), hiệu suất nắm bắt và diệt nấm, vi khuẩn của các hạt nano tốt hơn rất nhiều so với sử dụng đơn lẻ đồng thời tiết kiệm chi phí sử dụng nano bạc đồng tới 20-30%. Có được điều này là do Nano đồng oxyclorua trong môi trường tự nhiên có khả năng sinh ra Oxy nguyên tử và Clo nguyên tử siêu hoạt tính. Oxy nguyên tử và Clo nguyên tử có tính oxy hóa cực mạnh chúng sẽ làm tổn thương bề mặt ngoài bào tử nấm, tổn thương cấu trúc màng tế bào vi khuẩn và phá vỡ thành tế bào qua đó tạo điều kiện thuận lợi nhất để các hạt nano bạc - đồng xâm nhập và xuyên qua màng vào bên trong cấu trúc của tế bào vi khuẩn. Khi xâm nhập vào nội bào các hạt nano bạc - đồng ức chế quá trình nhân đôi của ADN( hoặc ARN của virus), vô hiệu hóa các enzym quan trọng và làm cho vi khuẩn(virus)  không tạo ra được năng lượng duy trì sức sống. Vì thế mà vi khuẩn, nấm, virus sẽ bị tiêu diệt trong thời gian ngắn, không cho chúng có cơ hội phát triển thành dịch bệnh gây hại cây trồng trên diện rộng.

         

Hình ảnh: Các hạt nano đồng oxyclorua hình que, có khả năng sinh ra oxy và clo nguyên tử siêu hoạt tính(oxy hóa cực mạnh), chúng có thể gây tổn thương và phá vỡ thành tế bào, tạo điều kiện thuận lợi cho các hạt nano bạc đồng xâm nhập nội bào và tiêu diệt vi khuẩn với hiệu lực mạnh hơn

Như vậy qua những phân tích trên, để phòng trị chủ động các nhóm bệnh do nấm, vi khuẩn và virus gây bệnh chúng ta nên sử dụng kết hợp giữa nano bạc đồng và nano đồng oxyclorua để mang lại hiệu quả toàn diện và tiết kiệm chi phí trong công tác BVTV nói chung.

Chế phẩm nano bạc đồng plus và nano đồng oxyclorua

Hiệu lực diệt vi sinh vật đơn bào gây bệnh (nấm, vi khuẩn, virus) của chế phẩm nano bạc đồng và nano đồng oxyclorua:

+ Nano bạc đồng: đặc trị VI KHUẨN – VIRUS – NẤM (Diệt khuẩn cực mạnh và chuyên tính).

+ Nano đồng oxyclorua: đặc trị NẤM – VI KHUẨN – VIRUS (Diệt nấm cực mạnh và chuyên tính).

Lưu ý quan trọng: Cần phân biệt và hiểu rõ vai trò nano bạc và nano hợp kim bạc đồng trong sản xuất nông nghiệp. Dựa vào tính chất của hạt nano bạc và thực tiễn nghiên cứu nhiều năm chúng tôi thấy nano bạc được ứng dụng trong chăn nuôi thủy sản và chăn nuôi gia súc gia cầm mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn. Nano bạc sử dụng để diệt nguồn bệnh có trong môi trường nước, khử mùi hôi tanh rất tốt. Ngoài ra xét về tính an toàn thì nano bạc còn được sử dụng trong chăn nuôi gia súc, gia cầm với tính năng vừa khử mùi hôi chuồng trại, vừa tiêu diệt mầm bệnh, có tác dụng phòng bệnh rất tốt. Hiện nay một số bà con thường dùng nano bạc để phun/tưới với mục đích phòng và trị bệnh cho cây trồng. Tuy nhiên nano bạc khi phun qua lá cho cây trồng hiệu quả thường ngắn và chúng thường bị oxy hóa trong điều kiện tự nhiên(ánh sáng, không khí) cho nên hiệu quả không tối ưu. Hơn nữa dung dịch nano Bạc - Đồng  bao gồm các hạt nano hợp kim bạc đồng (Ag-Cu) phân bố trong các chất biến tính bề mặt, có tác dụng diệt khuẩn và diệt nấm gây bệnh trên cây trồng, vật nuôi nói chung. Đặc trưng cơ bản của dung dịch nano hợp kim Ag-Cu này là các Vi Khuẩn có hại gây bệnh trên cây trồng được diệt bởi Nano Bạc, còn các loại Nấm gây bệnh trên cây trồng được diệt bởi các hạt Nano Đồng. Do đó nano hợp kim bạc đồng mang tính toàn diện, bền vững và hiệu quả vượt trội hơn so với nano bạc, nano đồng. Tuy nhiên tùy mục đích sử dụng, rất nhiều trường hợp có thể kết hợp sử dụng nano bạc với nano bạc đồng mang lại hiệu quả sử dụng rất cao. Cây trồng được sử dụng nano bạc và nano bạc đồng sẽ tạo ra hiệu quả cộng hưởng như: tăng hiệu suất quang hợp, chống lại nấm khuẩn gây bệnh, kéo dài thời gian bảo quản nông sản sau thu hoạch…

Phần 2: Ứng dụng của nano bạc đồng trong sản xuất nông nghiệp (chế phẩm nano bạc đồng plus)

Hiểu rõ vai trò cũng như tầm quan trọng của nano bạc đồng đối với nông nghiệp chúng tôi đã nghiên cứu và thực nghiệm nhiều năm và đến năm 2013 Trung tâm PTNN công nghệ cao Nanotech đã công bố dòng chế phẩm nano bạc đồng (I-2013) với vai trò chính là phòng và đặc trị bệnh do nấm, vi khuẩn gây ra trên các nhóm cây trồng khác nhau: cây lương thực, cây rau hoa màu, cây công nghiệp, cây ăn quả…

Tiếp nối thành công của chế phẩm nano bạc đồng thế hệ I – 2013, vào tháng 06/2016 Trung tâm PTNN công nghệ Cao Nanotech(HN) công bố chế phẩm nano bạc đồng thế hệ mới mang tên “Nano bạc đồng Plus”. Sự khác biệt của nano bạc đồng Plus so với nano bạc đồng thế hệ I – 2013 là nâng cao hàm lượng nano Canxi (160ppm), nano kẽm(110ppm) đồng thời bổ sung thêm hàm lượng nano silic (90ppm). Cùng với nano Canxi, nano Silic giúp cây trồng cứng cáp hơn, chống đổ ngã, tăng cường sức bền vững cơ học của thành tế bào thực vật từ đó nâng cao sức đề kháng cho cây trồng, hạn chế sự xâm nhiễm của nấm khuẩn gây bệnh và quá trình gây hại của côn trùng chích hút. Thực tế cho thấy hàm lượng Silic trong cây làm hạn chế khả năng chích hút của côn trùng (rầy, rệp, nhện…).

2.1 Công dụng cơ bản của nano bạc đồng plus đối với sản xuất nông nghiệp

2.1.1 Ứng dụng nano bạc đồng trong chăn nuôi

+ Sử dụng nano bạc đồng trong chăn nuôi thủy sản: Diệt nguồn bệnh trong môi trường nước (vi khuẩn, nấm gây bệnh), giảm mật độ tảo trong ao/đầm nuôi thủy sản, khử mùi hôi tanh của nước, phòng bệnh chủ động cho thủy sản khi sử dụng nano bạc đồng định kỳ, thường xuyên.

+ Sử dụng nano bạc đồng trong chăn nuôi gia súc – gia cầm: tiêu diệt mầm bệnh, khử mùi hôi chuồng trại, phòng trị các nhóm bệnh viêm da và các bệnh liên quan đến vết thương hở.

2.1.2 Ứng dụng nano bạc đồng trong trồng trọt (hiệu quả vượt trội)

+ Sử dụng nano bạc đồng ngâm hạt giống, hom giống: Tiêu diệt mầm bệnh tồn tại trên hạt giống, hom giống, làm tăng tỷ lệ nảy mầm, tăng tỷ lệ sống cho cây con.

+ Xử lý đất trước khi trồng: Tiêu diệt nguồn bệnh có trong đất, ngăn chặn từ xa các nhóm bệnh hại bộ rễ (bệnh vàng lá thối rễ, lở cổ rễ...), tăng tỷ lệ sống cây con.

+ Phun qua lá thời kỳ cây con – thời kỳ sinh trưởng sinh dưỡng: Phòng và trị bệnh do vi khuẩn, nấm, virus gây bệnh.

+ Phun qua lá thời kỳ ra hoa đậu quả: Phòng và trị bệnh do nấm khuẩn gây thối nhũn hoa, bảo vệ hoa, tăng cường khả năng thụ phấn thụ tinh, tăng tỷ lệ đậu quả, chống rụng quả sinh lý.

+ Tưới gốc định kỳ: thúc đẩy bộ rễ phát triển, phòng và trị bệnh gây hại bộ rễ (phòng và trị bệnh chủ động do nấm phytophthora sp.; nấm Fusarium sp.; nấm pythium…).

Có thể tổng quát hóa hiệu quả sử dụng của nano bạc đồng plus đối với cây trồng như sau:

+ Diệt vi khuẩn, nấm gây bệnh trên cây trồng trên các bộ phận của cây (rễ, thân, lá hoa và quả). Nano bạc đồng có phổ diệt nấm khuẩn rất rộng, tác dụng nhanh, hiệu quả mạnh. Nano bạc đồng plus còn có tác dụng kìm hãm và tiêu diệt quá trình nhân bản của Virus gây bệnh cây (bệnh xoăn lá, khảm lá).

+ Nano bạc đồng là sản phẩm sạch, không độc hại, không gây ô nhiễm môi trường, an toàn khi sử dụng, không chứa các thành phần kích thích sinh trưởng, không gây tồn dư các chất độc hại trên nông sản sau thu hoạch.

+ Nano bạc đồng plus diệt nấm khuẩn an toàn và theo một cơ chế đặc thù riêng. Nano bạc đồng plus không gây ra hiện tượng kháng thuốc nên có thể sử dụng thường xuyên qua nhiều mùa vụ mà không cần phải luân phiên thay đổi các thuốc BVTV khác. Tất nhiên như phân tích ở trên cần kết hợp nano đồng oxyclorua để mang lại hiệu quả tối ưu nhất.

+ Ngoài khả năng diệt nấm khuẩn gây bệnh hại cây trồng thì nano bạc đồng plus còn có tác dụng làm tăng khả năng hấp thụ ánh sáng cho bộ lá qua đó làm tăng hiệu suất quang hợp của cây trồng, góp phần nâng cao năng suất, chất lượng và giá trị nông sản. Quang hợp là quá trình chuyển hóa năng lượng “mặt trời” thành năng lượng hóa học “dự trữ” cần thiết cho tất cả sinh vật trên trái đất. Khi cường độ ánh sáng yếu, khả năng hấp thụ ánh sáng vào lá kém do đó hiệu suất quang hợp bị giảm sút. Nano Bạc làm tăng khả năng hấp thụ ánh sáng qua lá do đó tăng hiệu suất quang hợp.

+ Nano bạc đồng plus  bổ sung dinh dưỡng khoáng (Ca, Cu, Zn, Si), nâng cao sức đề kháng và sức chống chịu của cây trồng.

Các nhóm bệnh đã được đánh giá qua các mô hình trình diễn, thực tế cho thấy nano bạc đồng plus có thể phòng và trị được các nhóm bệnh sau đây (hiệu quả đặc trị bệnh cực nhanh và mạnh khi sử dụng nano bạc đồng plus kết hợp với nano đồng oxyclorua theo kiểu bộ đôi không tách rời):

+ Bệnh loét cây có múi do vi khuẩn Xanthomonas Citri.

+ Bệnh Greening trên cây có múi do vi khuẩn, virus kết hợp.

+ Bệnh vàng lá thối rễ, bệnh lở cổ rễ do nấm Fusarium, Phytophthora sp.

+ Bệnh ghẻ sẹo cây có múi do nấm Elsinoe fawcetti.

+ Các nhóm bệnh đốm lá do nấm khuẩn.

+ Bệnh đốm trắng thanh long do nấm Neoscytalidium dimidiatum.

+ Bệnh xì gôm chảy nhựa mủ do nấm.

+ Bệnh héo rũ, bệnh sương mai do nấm.

+ Nhóm bệnh chết nhanh, chết chậm trên tiêu, bệnh tiêu điên do virus.

+ Bệnh đốm vòng bắp cải và đu đủ do nấm.

+ Bệnh virus khảm lá, xoăn lá hại cà chua, đu đủ..

+ Bệnh đạo ôn hại lúa do nấm Pyricularia grisea.

+ Bệnh khô vằn hại lúa, ngô do nấm Rhizoctonia solani.

+ Bệnh đốm sọc hại lúa do vi khuẩn Xanthomonas Oryzicola.

+ Bệnh bạc lá lúa do vi khuẩn Xanthomonas oryzae.

+ Bệnh ghẻ khoai lang do Sphaceloma batatas.

+ Bệnh sẹo đen khoai lang do Ceratostomella.

+ Bệnh mốc hồng trên ngô do nấm Fusarium verticillioides.

+ Bệnh đốm lá ngô do Helminthosporium.

+ Bệnh gỉ sắt hại ngô do nấm Puccinia maydis.

+ Bệnh phấn đen(ung thư) ngô do nấm Ustilago zeae Ung.

+ Bệnh khảm lá ngô do virus Maize mosaic virus.

+ Bệnh héo vàng do nấm Fusarium oxysprum Schlecht (hại khoai tây, cà chua, ớt, dưa chuột, dưa hấu…).

+ Bệnh héo xanh vi khuẩn hại khoai tây, cà chua do nấm Pseudomonas solanacearum.

+ Bệnh lở cổ rễ, thối gốc hại cà chua, khoai tây, ớt, họ bầu bí do nấm Rhizoctonia solani.

+ Bệnh héo rũ trắng gốc hại cà chua, khoai tây, lạc do nấm Sclerotium rolfsii Sacc.

+ Bệnh đốm vòng hại cà chua, khoai tây do nấm Alternaria solani.

+ Bệnh đốm nâu hại cà chua do nấm Stemphilium solani.

+ Bệnh xoăn vàng lá, khảm lá hại cà chua, khoai tây do virus.

+ Bệnh thán thư hại ớt do nấm Colletotrichum nigrum; capsici.

+ Bệnh sưng rễ cải bắp do nấm Plasmodiophora brassicae.

+ Bệnh thối nhũn cải bắp do nấm Erwinia caratovora.

+ Bệnh gỉ sắt đậu đỗ do nấm Uromyces appendiculatus.

+ Bệnh đốm lá do vi khuẩn Xanthomonas phaseoli.

+ Bệnh phấn trắng họ bầu bí do nấm Erysiphe cichoracearum.

Lưu ý: Theo kết quả của nhiều mô hình khảo nghiệm thì tỷ lệ phòng và trị bệnh của nano bạc đồng plus trên mỗi nhóm bệnh trên lá khác nhau, hiệu quả đạt từ 55-80%, tùy theo loại bệnh. Tuy nhiên sự kết hợp giữa 2 loại nano bạc đồng và nano đồng oxyclorua mang lại hiệu quả diệt nấm khuẩn rất cao (đa số đạt trên 70-95%).

Vậy các hạt nano bạc đồng diệt nấm, vi khuẩn và virus như thế nào? Chúng ta cùng tìm hiểu cơ chế diệt nấm khuẩn của nano bạc đồng plus…   

Phần 3: Cơ chế diệt nấm, khuẩn của Nano bạc đồng plus

Hình ảnh: Các hạt nano bạc bám lên tế bào vi khuẩn bằng lực hút tĩnh điện

Hình ảnh trên cho thấy các hạt nano Bạc- Đồng bám trên bề mặt tế bào vi khuẩn, tiêu diệt vi khuẩn theo cơ chế đặc thù, không cho vi khuẩn có cơ hội kháng thuốc. Thời gian trung bình để các hạt nano bạc đồng diệt khuẩn là 3-5 phút, cứ 3-4 hạt nano bạc có khả năng tiêu diệt 1 tế bào vi khuẩn. 1ml dung dịch gốc nano bạc đồng nồng độ 500/500ppm có chứa tới 70 nghìn tỷ hạt nano bạc đồng, hiệu suất bám lên vi khuẩn của các hạt nano là 80%. Trong điều kiện tự nhiên các hạt nano bạc đồng sinh ra các ion bạc và ion đồng I-II(+). Các ion này mang điện tích dương vì vậy chúng tạo ra một lực hút tĩnh điện hút các tế bào vi khuẩn mang điện âm. Tại bề mặt tế bào vi khuẩn các hạt nano bạc đồng phá vỡ cấu trúc thành tế bào, khi xâm nhập vào trong nội bào chúng ức chế quá trình nhân đôi ADN đồng thời vô hiệu hóa các enzym quan trọng làm cho vi khuẩn, nấm mất sức sống.

Nano Bạc - Đồng  bao gồm các hạt nano hợp kim bạc đồng (Ag-Cu) phân bố trong các chất biến tính bề mặt, có tác dụng diệt khuẩn và diệt nấm gây bệnh trên cây trồng, vật nuôi nói chung. Đặc trưng cơ bản của dung dịch nano hợp kim Ag-Cu này là các Vi Khuẩn có hại gây bệnh trên cây trồng được diệt bởi Nano Bạc, còn các loại Nấm gây bệnh trên cây trồng được diệt bởi các hạt Nano Đồng. Vì vậy chúng ta tìm hiểu cơ chế diệt nấm khuẩn gây bệnh của nano bạc và nano đồng.

Cơ chế diệt vi khuẩn của nano bạc được diễn tả theo một số quan điểm sau:

Các nhà khoa học thuộc hãng INOVATION Hàn Quốc cho rằng Bạc tác dụng trực tiếp lên màng bảo vệ của tế bào vi khuẩn. Màng này là một cấu trúc gồm các glycoprotein được liên kết với nhau bằng cầu nối axit amin để tạo độ cứng cho màng. Các ion Bạc vừa mới được giải phóng ra từ bề mặt các hạt nano Bạc tương tác với các nhóm Peptidoglican và ức chế khả năng vận chuyển oxy của chúng vào bên trong tế bào, dẫn đến làm tê liệt vi khuẩn. Các tế bào động vật thuộc nhóm sinh vật bậc cao (Sinh vật đa bào: động vật nói chung bao gồm cả con người là ĐV bậc cao) có lớp màng bảo vệ hoàn toàn khác so với tế bào vi sinh vật đơn bào (Nấm, Vi khuẩn và Virus). Chúng có hai lớp Lipoprotein giàu liên kết đôi bền vững có khả năng cho điện tử do đó không cho phép các ion Bạc xâm nhập, vì vậy chúng không bị tổn thương khi tiếp xúc với các ion Bạc. Điều này có nghĩa Nano Bạc hoàn toàn không gây hại đến con người và động vật nói chung, do cấu trúc màng tế bào bền vững và dày hơn các vi sinh vật đơn bào.

Cơ chế tác động của các ion bạc lên vi khuẩn được các nhà khoa học Trung Quốc làm việc trong hãng ANSON mô tả như sau: khi ion Ag⁺ tương tác với lớp màng của tế bào vi khuẩn gây bệnh nó sẽ phản ứng với nhóm Sunphohydril –SH của phân tử enzym vận chuyển oxy và vô hiệu hóa Enzym này dẫn đến ức chế quá trình hô hấp của tế bào vi khuẩn.

                     

ion bạc vô hiệu hóa enzym chuyển hóa oxy của vi khuẩn và tiêu diệt vi khuẩn trong thời gian ngắn do vi khuẩn không tạo ra năng lượng duy trì sự sống

Ngoài ra, các ion bạc còn có khả năng ức chế quá trình phát triển của vi khuẩn bằng cách sản sinh ra oxy nguyên tử siêu hoạt tính trên bề mặt của hạt nano bạc: 

2Ag⁺  +  O​^-2  => 2Ag⁰  +  O⁰

Theo các nhà khoa học Nga, hiện nay có nhiều lý thuyết về cơ chế tác dụng diệt vi khuẩn của nano bạc đã được đề xuất, trong đó lý thuyết hấp phụ được nhiều người chấp nhận hơn cả. Bản chất của thuyết này là ở chỗ tế bào vi khuẩn bị vô hiệu hóa là do kết quả của quá trình tương tác tĩnh điện giữa bề mặt mang điện tích âm của tế bào vi khuẩn và ion Ag⁺ được hấp phụ lên đó, các ion này sau đó xâm nhập vào bên trong tế bào vi khuẩn và vô hiệu hóa chúng.

Các hạt nano tương tác với tế bào vi khuẩn bằng lực bám hút tĩnh điện và phá vỡ  thành tế bào

Cho đến nay, những gì liên quan đến cơ chế tác động của Nano Bạc lên tế bào vi sinh vật (đơn bào), mới chỉ có một quan điểm được hầu hết các nhà khoa học thừa nhận. Đó là khả năng diệt khuẩn của hạt Nano Bạc là kết quả của quá trình biến đổi (giải phóng liên tục) các nguyên tử Bạc kim loại trên bề mặt hạt Nano Bạc thành các ion Ag⁺ tự do và các ion tự do này sau đó tác dụng lên vi khuẩn và diệt khuẩn theo những cơ chế đã nói ở trên. Tuy nhiên nếu dùng Ag⁺ thì lại không có hiệu quả cao mà phải là hạt nano Ag, tức phân tử bạc.

Tựu chung lại các nhà khoa học đã đề xuất một số giả thiết về cơ chế diệt khuẩn của Nano Bạc như sau:

Các cơ chế diệt vi khuẩn của nano bạc được mô hình hóa bằng 4 hình ảnh trên (A-B-C-D)

Cơ chế thứ nhất: Ức chế quá trình vận chuyển các ion Na⁺ và Сa²⁺ qua màng tế bào, ngăn cản quá trình trao đổi chất (Hình A).

Cơ chế thứ hai: Phá vỡ màng tế bào, Oxy hóa nguyên sinh chất của tế bào vi khuẩn, phá hủy nguyên sinh chất bởi oxi hòa tan trong nước với vai trò xúc tác của Bạc (Hình B).

Cơ chế thứ ba: Tác động gián tiếp lên phân tử DNA bằng cách tăng số lượng các gốc tự do làm giảm hoạt tính của các hợp chất chứa ôxy hoạt động, làm rối loạn các quá trình ôxy hóa cũng như Phosphoryl hóa trong tế bào vi khuẩn (Hình C).

Cơ chế thứ tư: vô hiệu hóa enzym có chứa các nhóm –SH và –COOH, phá vỡ cân bằng áp suất thẩm thấu, hoặc tạo phức với axit nucleic dẫn đến làm thay đổi cấu trúc DNA của tế bào vi sinh vật (tác động trực tiếp đến cấu trúc DNA_ Hình D).

Cơ chế diệt nấm của Nano đồng:

Các hạt nano đồng làm biến chất các nối (-S-S) rất quan trọng đối với vi sinh vật vì nó đóng vai trò như một công tắc đóng mở thuận nghịch để tạo ra protein khi tế bào vi khuẩn gặp các phản ứng oxi hóa. Đây là cấu trúc quan trọng của các enzyme trong vi sinh vật. Với tính chất xúc tác, các hạt nano đồng vô hiệu hóa enzyme vi sinh vật cần thiết cho quá trình chuyển hóa oxygen. Do đó vi khuẩn bị tiêu diệt do mất sức sống.

Nền nông nghiệp nước ta đang bước vào thời kỳ phát triển, trình độ thâm canh cao, trong quá trình chăm sóc cây trồng việc sử dụng các loại thước BVTV có nguồn gốc hóa học là không tránh khỏi. Tuy nhiên phần lớn các loại thuốc BVTV hóa học hiện nay thường rất độc hại, theo thói quen và tập quán canh tác của bà con thì thuốc BVTV hóa học được sử dụng tràn lan, không theo quy trình dẫn đến hiện tượng kháng thuốc. Tình trạng dịch bệnh diễn biến phức tạp, khó kiểm soát khiến cho việc BVTV ngày càng gặp nhiều khó khăn (công tác BVTV chiếm tới 40% năng suất cây trồng). Chế phẩm nano bạc đồng và nano đồng oxyclorua là giải pháp tối ưu và toàn diện trong việc phòng và trị các nhóm bệnh do nấm, vi khuẩn và virus gây bệnh hại cây trồng, chống lại hiện tượng kháng thuốc. Đặc biệt với xu thế phát triển của ngành nông nghiệp ở hiện tại và tương lai (nông nghiệp sạch, phát triển bền vững và tạo ra hiệu quả kinh tế) thì việc ứng dụng công nghệ nano tiên tiến trong nông nghiệp sạch là hướng đi tất yếu trong bối cảnh ngành nông nghiệp nước ta đang bước vào hội nhập.

(Mọi hành vi sao chép bài viết trên phải xin phép hoặc dẫn nguồn cụ thể)

TRUNG TÂM PHÁT TRIỂN NÔNG NGHIỆP CÔNG NGHỆ CAO NANOTECH

Tư vấn kỹ thuật, ứng dụng công nghệ nano trong nông nghiệp:

ThS Phạm Công Khải - Hotline: 0976 804 678 * 01235 99 85 99

Email: chuyengianongnghiep24h@gmail.com