L-użu mifrux ta’ pestiċidi sintetiċi wassal għal ħafna problemi, inkluż il-ħolqien ta’ organiżmi reżistenti, degradazzjoni ambjentali u ħsara lis-saħħa tal-bniedem. Għalhekk, mikrobjali ġoddapestiċidiLi huma sikuri għas-saħħa tal-bniedem u għall-ambjent huma meħtieġa b'mod urġenti. F'dan l-istudju, intuża bijosurfactant ramnolipid prodott minn Enterobacter cloacae SJ2 biex jevalwa t-tossiċità għal-larva tan-nemus (Culex quinquefasciatus) u tat-termiti (Odontotermes obesus). Ir-riżultati wrew li kien hemm rata ta' mortalità dipendenti mid-doża bejn it-trattamenti. Il-valur LC50 (konċentrazzjoni letali ta' 50%) wara 48 siegħa għall-bijosurfactanti tal-larva tat-termiti u tan-nemus ġie determinat bl-użu ta' metodu ta' twaħħil ta' kurva ta' rigressjoni mhux lineari. Ir-riżultati wrew li l-valuri LC50 ta' 48 siegħa (intervall ta' kunfidenza ta' 95%) tal-attività larviċida u antitermiti tal-bijosurfactant kienu 26.49 mg/L (firxa 25.40 sa 27.57) u 33.43 mg/L (firxa 31.09 sa 35.68) rispettivament. Skont l-eżami istopatoloġiku, it-trattament bil-bijosurfactanti kkawża ħsara severa lit-tessuti tal-organelli tal-larva u t-termiti. Ir-riżultati ta’ dan l-istudju jindikaw li l-bijosurfactant mikrobjali prodott minn Enterobacter cloacae SJ2 huwa għodda eċċellenti u potenzjalment effettiva għall-kontroll ta’ Cx. quinquefasciatus u O. obesus.
Pajjiżi tropikali jesperjenzaw numru kbir ta’ mard li jinġarr min-nemus1. Ir-rilevanza tal-mard li jinġarr min-nemus hija mifruxa. Aktar minn 400,000 ruħ imutu mill-malarja kull sena, u xi bliet ewlenin qed jesperjenzaw epidemiji ta’ mard serju bħad-dengue, id-deni isfar, iċ-chikungunya u ż-Zika.2 Il-mard li jinġarr minn vettur huwa assoċjat ma’ waħda minn kull sitt infezzjonijiet madwar id-dinja, bin-nemus jikkawża l-aktar każijiet sinifikanti3,4. Culex, Anopheles u Aedes huma t-tliet ġeneri ta’ nemus l-aktar komunement assoċjati mat-trażmissjoni tal-mard5. Il-prevalenza tad-deni dengue, infezzjoni trażmessa min-nemusa Aedes aegypti, żdiedet matul l-aħħar għaxar snin u toħloq theddida sinifikanti għas-saħħa pubblika4,7,8. Skont l-Organizzazzjoni Dinjija tas-Saħħa (WHO), aktar minn 40% tal-popolazzjoni tad-dinja tinsab f’riskju ta’ deni dengue, b’50–100 miljun każ ġdid li jseħħu kull sena f’aktar minn 100 pajjiż9,10,11. Id-deni dengue sar problema ewlenija tas-saħħa pubblika hekk kif l-inċidenza tiegħu żdiedet madwar id-dinja12,13,14. Anopheles gambiae, magħruf komunement bħala n-nemusa Afrikana Anopheles, huwa l-aktar vettur importanti tal-malarja umana fir-reġjuni tropikali u subtropikali15. Il-virus tan-Nil tal-Punent, l-enċefalite ta’ St. Louis, l-enċefalite Ġappuniża, u infezzjonijiet virali taż-żwiemel u l-għasafar huma trażmessi min-nemus Culex, ħafna drabi msejħa nemus komuni tad-djar. Barra minn hekk, huma wkoll trasportaturi ta’ mard batterjali u parassitiku16. Hemm aktar minn 3,000 speċi ta’ termiti fid-dinja, u ilhom jeżistu għal aktar minn 150 miljun sena17. Il-biċċa l-kbira tal-pesti jgħixu fil-ħamrija u jieklu l-injam u prodotti tal-injam li fihom iċ-ċelluloża. It-termite Indjana Odontotermes obesus hija pesta importanti li tikkawża ħsara severa lil għelejjel importanti u siġar tal-pjantaġġuni18. F’żoni agrikoli, infestazzjonijiet ta’ termiti fi stadji varji jistgħu jikkawżaw ħsara ekonomika enormi lil diversi għelejjel, speċi ta’ siġar u materjali tal-bini. It-termiti jistgħu wkoll jikkawżaw problemi tas-saħħa tal-bniedem19.
Il-kwistjoni tar-reżistenza minn mikro-organiżmi u pesti fl-oqsma farmaċewtiċi u agrikoli tal-lum hija kumplessa20,21. Għalhekk, iż-żewġ kumpaniji għandhom ifittxu antimikrobiċi ġodda kosteffettivi u bijopestiċidi sikuri. Il-pestiċidi sintetiċi issa huma disponibbli u ntwerew li huma infettivi u jkeċċu insetti ta’ benefiċċju mhux fil-mira22. Fi snin reċenti, ir-riċerka dwar il-bijosurfactanti espandiet minħabba l-applikazzjoni tagħhom f’diversi industriji. Il-bijosurfactanti huma utli ħafna u vitali fl-agrikoltura, ir-rimedjazzjoni tal-ħamrija, l-estrazzjoni tal-pitrolju, it-tneħħija tal-batterji u l-insetti, u l-ipproċessar tal-ikel23,24. Il-bijosurfactanti jew is-surfactanti mikrobjali huma kimiċi bijosurfactanti prodotti minn mikro-organiżmi bħal batterji, ħmira u fungi f’ħabitats kostali u żoni kkontaminati biż-żejt25,26. Is-surfactanti u l-bijosurfactanti derivati kimikament huma żewġ tipi li jinkisbu direttament mill-ambjent naturali27. Diversi bijosurfactanti jinkisbu minn ħabitats tal-baħar28,29. Għalhekk, ix-xjentisti qed ifittxu teknoloġiji ġodda għall-produzzjoni ta’ bijosurfactanti bbażati fuq batterji naturali30,31. L-avvanzi f’riċerka bħal din juru l-importanza ta’ dawn il-komposti bijoloġiċi għall-protezzjoni ambjentali32. Bacillus, Pseudomonas, Rhodococcus, Alcaligenes, Corynebacterium u dawn il-ġeneri batteriċi huma rappreżentanti studjati sew23,33.
Hemm ħafna tipi ta' bijosurfactants b'firxa wiesgħa ta' applikazzjonijiet34. Vantaġġ sinifikanti ta' dawn il-komposti huwa li xi wħud minnhom għandhom attività antibatterika, larviċida u insettiċida. Dan ifisser li jistgħu jintużaw fl-industriji agrikoli, kimiċi, farmaċewtiċi u kożmetiċi35,36,37,38. Minħabba li l-bijosurfactants ġeneralment huma bijodegradabbli u ta' benefiċċju għall-ambjent, jintużaw fi programmi integrati ta' ġestjoni tal-pesti biex jipproteġu l-għelejjel39. Għalhekk, inkiseb għarfien bażiku dwar l-attività larviċida u antitermiti ta' bijosurfactants mikrobjali prodotti minn Enterobacter cloacae SJ2. Eżaminajna l-mortalità u l-bidliet istoloġiċi meta esposti għal konċentrazzjonijiet differenti ta' bijosurfactants rhamnolipidi. Barra minn hekk, evalwajna l-programm tal-kompjuter Quantitative Structure-Activity (QSAR) użat ħafna Ecological Structure-Activity (ECOSAR) biex niddeterminaw it-tossiċità akuta għall-mikroalgi, id-dafnja, u l-ħut.
F'dan l-istudju, l-attività antitermiti (tossiċità) ta' biosurfactants purifikati f'diversi konċentrazzjonijiet li jvarjaw minn 30 sa 50 mg/ml (f'intervalli ta' 5 mg/ml) ġiet ittestjata kontra t-termiti Indjani, O. obesus u r-raba' speċi)Evalwa. Larvi tal-instar Cx. Larvi tan-nemus quinquefasciatus. Konċentrazzjonijiet LC50 tal-biosurfactant fuq 48 siegħa kontra O. obesus u Cx. C. solanacearum. Il-larvi tan-nemus ġew identifikati bl-użu ta' metodu ta' twaħħil ta' kurva ta' rigressjoni mhux lineari. Ir-riżultati wrew li l-mortalità tat-termiti żdiedet biż-żieda tal-konċentrazzjoni tal-biosurfactant. Ir-riżultati wrew li l-bijosurfactant kellu attività larviċida (Figura 1) u attività kontra t-termiti (Figura 2), b'valuri LC50 ta' 48 siegħa (95% CI) ta' 26.49 mg/L (25.40 sa 27.57) u 33.43 mg/l (Fig. 31.09 sa 35.68), rispettivament (Tabella 1). F'termini ta' tossiċità akuta (48 siegħa), il-bijosurfactant huwa kklassifikat bħala "ta' ħsara" għall-organiżmi ttestjati. Il-bijosurfactant prodott f'dan l-istudju wera attività larviċida eċċellenti b'mortalità ta' 100% fi żmien 24-48 siegħa ta' espożizzjoni.
Ikkalkula l-valur LC50 għall-attività larviċida. Twaħħil tal-kurva ta' rigressjoni mhux lineari (linja solida) u intervall ta' kunfidenza ta' 95% (żona dellija) għall-mortalità relattiva (%).
Ikkalkula l-valur LC50 għall-attività kontra t-termiti. Twaħħil tal-kurva ta' rigressjoni mhux lineari (linja solida) u intervall ta' kunfidenza ta' 95% (żona dellija) għall-mortalità relattiva (%).
Fi tmiem l-esperiment, ġew osservati bidliet morfoloġiċi u anomaliji taħt il-mikroskopju. Bidliet morfoloġiċi ġew osservati fil-gruppi ta' kontroll u dawk ittrattati b'ingrandiment ta' 40x. Kif muri fil-Figura 3, indeboliment fit-tkabbir seħħ fil-maġġoranza tal-larva ttrattata b'bijosurfactanti. Il-Figura 3a turi Cx. quinquefasciatus normali, il-Figura 3b turi Cx. anomala. Tikkawża ħames larva tan-nematodi.
Effett ta' dożi subletali (LC50) ta' bijosurfactanti fuq l-iżvilupp tal-larva ta' Culex quinquefasciatus. Immaġni ta' mikroskopija tad-dawl (a) ta' Cx normali b'ingrandiment ta' 40×. quinquefasciatus (b) Cx Anormali. Jikkawża ħames larva ta' nematodi.
Fl-istudju preżenti, eżami istoloġiku tal-larva ttrattata (Fig. 4) u t-termiti (Fig. 5) żvela diversi anormalitajiet, inkluż tnaqqis fiż-żona addominali u ħsara fil-muskoli, saffi epiteljali u ġilda tan-nofs tal-imsaren. L-istoloġija żvelat il-mekkaniżmu tal-attività inibitorja tal-bijosurfactant użat f'dan l-istudju.
Istopatoloġija ta' larva Cx normali mhux trattata tar-raba' stadju. Larva quinquefasciatus (kontroll: (a,b)) u trattata b'biosurfactant (trattament: (c,d)). Il-vleġeġ jindikaw epitelju intestinali ttrattat (epi), nuklei (n), u muskolu (mu). Bar = 50 µm.
Istopatoloġija ta' O. obesus normali mhux trattat (kontroll: (a,b)) u ttrattat b'biosurfactant (trattament: (c,d)). Il-vleġeġ jindikaw l-epitelju intestinali (epi) u l-muskolu (mu), rispettivament. Bar = 50 µm.
F'dan l-istudju, l-ECOSAR intuża biex ibassar it-tossiċità akuta ta' prodotti biosurfactant ramnolipidi għal produtturi primarji (alka ħadra), konsumaturi primarji (briegħed tal-ilma) u konsumaturi sekondarji (ħut). Dan il-programm juża mudelli sofistikati ta' komposti struttura-attività kwantitattivi biex jevalwa t-tossiċità bbażata fuq l-istruttura molekulari. Il-mudell juża softwer struttura-attività (SAR) biex jikkalkula t-tossiċità akuta u fit-tul tas-sustanzi għall-ispeċi akkwatiċi. Speċifikament, it-Tabella 2 tiġbor fil-qosor il-konċentrazzjonijiet letali medji stmati (LC50) u l-konċentrazzjonijiet effettivi medji (EC50) għal diversi speċi. It-tossiċità suspettata ġiet kategorizzata f'erba' livelli bl-użu tas-Sistema Globalment Armonizzata ta' Klassifikazzjoni u Tikkettar ta' Sustanzi Kimiċi (Tabella 3).
Kontroll ta' mard li jinġarr minn vetturi, speċjalment razez ta' nemus u nemus Aedes. L-Eġizzjani, issa xogħol diffiċli 40,41,42,43,44,45,46. Għalkemm xi pestiċidi disponibbli kimikament, bħal piretrojdi u organofosfati, huma kemmxejn ta' benefiċċju, dawn joħolqu riskji sinifikanti għas-saħħa tal-bniedem, inkluż id-dijabete, disturbi riproduttivi, disturbi newroloġiċi, kanċer, u mard respiratorju. Barra minn hekk, maż-żmien, dawn l-insetti jistgħu jsiru reżistenti għalihom13,43,48. Għalhekk, miżuri ta' kontroll bijoloġiku effettivi u li ma jagħmlux ħsara lill-ambjent se jsiru metodu aktar popolari ta' kontroll tan-nemus49,50. Benelli51 issuġġerixxa li kontroll bikri tal-vetturi tan-nemus ikun aktar effettiv f'żoni urbani, iżda ma rrakkomandawx l-użu ta' larviċidi f'żoni rurali52. Tom et al 53 issuġġerixxa wkoll li l-kontroll tan-nemus fl-istadji immaturi tagħhom ikun strateġija sikura u sempliċi għaliex huma aktar sensittivi għall-aġenti ta' kontroll 54.
Il-produzzjoni ta' bijosurfactant minn razza qawwija (Enterobacter cloacae SJ2) uriet effikaċja konsistenti u promettenti. L-istudju preċedenti tagħna rrapporta li Enterobacter cloacae SJ2 jottimizza l-produzzjoni ta' bijosurfactant bl-użu ta' parametri fiżikokimiċi26. Skont l-istudju tagħhom, il-kundizzjonijiet ottimali għall-produzzjoni ta' bijosurfactant minn iżolat potenzjali ta' E. cloacae kienu inkubazzjoni għal 36 siegħa, aġitazzjoni f'150 rpm, pH 7.5, 37 °C, salinità 1 ppt, 2% glukożju bħala sors ta' karbonju, 1% ħmira. L-estratt intuża bħala sors ta' nitroġenu biex jinkiseb 2.61 g/L bijosurfactant. Barra minn hekk, il-bijosurfactanti ġew ikkaratterizzati bl-użu ta' TLC, FTIR u MALDI-TOF-MS. Dan ikkonferma li r-rhamnolipid huwa bijosurfactant. Il-bijosurfactanti glikolipidi huma l-aktar klassi studjata b'mod intensiv ta' tipi oħra ta' bijosurfactanti55. Dawn jikkonsistu minn partijiet ta' karboidrati u lipidi, prinċipalment ktajjen ta' aċidi grassi. Fost il-glikolipidi, ir-rappreżentanti ewlenin huma r-rhamnolipid u s-sophorolipid56. Ir-rhamnolipidi fihom żewġ gruppi ta' ramnożju marbuta ma' aċidu mono- jew di-β-idrossidekanojku 57. L-użu tar-rhamnolipidi fl-industriji mediċi u farmaċewtiċi huwa stabbilit sew 58, flimkien mal-użu reċenti tagħhom bħala pestiċidi 59.
L-interazzjoni tal-bijosurfactant mar-reġjun idrofobiku tas-sifon respiratorju tippermetti li l-ilma jgħaddi mill-kavità stomatali tiegħu, u b'hekk iżżid il-kuntatt tal-larva mal-ambjent akkwatiku. Il-preżenza ta' bijosurfactants taffettwa wkoll it-trakea, li t-tul tagħha huwa qrib il-wiċċ, li jagħmilha aktar faċli għal-larva biex titkaxkar sal-wiċċ u tieħu n-nifs. B'riżultat ta' dan, it-tensjoni tal-wiċċ tal-ilma tonqos. Peress li l-larva ma tistax teħel mal-wiċċ tal-ilma, taqa' fil-qiegħ tat-tank, u tfixkel il-pressjoni idrostatika, li tirriżulta f'infiq eċċessiv ta' enerġija u mewt permezz ta' għarqa38,60. Riżultati simili nkisbu minn Ghribi61, fejn bijosurfactant prodott minn Bacillus subtilis wera attività larviċida kontra Ephestia kuehniella. Bl-istess mod, l-attività larviċida ta' Cx. Das u Mukherjee23 ivvalutaw ukoll l-effett ta' lipopeptidi ċikliċi fuq il-larva quinquefasciatus.
Ir-riżultati ta’ dan l-istudju jikkonċernaw l-attività larviċida ta’ biosurfactants ramnolipidi kontra Cx. Il-qtil tan-nemus quinquefasciatus huwa konsistenti mar-riżultati ppubblikati qabel. Pereżempju, jintużaw biosurfactants ibbażati fuq is-surfactin prodotti minn diversi batterji tal-ġeneru Bacillus. u Pseudomonas spp. Xi rapporti bikrija64,65,66 irrappurtaw attività ta’ qtil tal-larva ta’ biosurfactants lipopeptidi minn Bacillus subtilis23. Deepali et al. 63 sabu li l-biosurfactant ramnolipid iżolat minn Stenotropomonas maltophilia kellu attività larviċida qawwija f’konċentrazzjoni ta’ 10 mg/L. Silva et al. 67 irrappurtaw l-attività larviċida tal-biosurfactant ramnolipid kontra Ae f’konċentrazzjoni ta’ 1 g/L. Aedes aegypti. Kanakdande et al. 68 irrapporta li l-bijosurfattanti lipopeptidiċi prodotti minn Bacillus subtilis ikkawżaw mortalità ġenerali fil-larva u t-termiti ta' Culex bil-frazzjoni lipofilika tal-Eucalyptus. Bl-istess mod, Masendra et al. 69 irrapportaw mortalità ta' 61.7% tan-nemla ħaddiema (Cryptotermes cynocephalus Light.) fil-frazzjonijiet lipofiliċi ta' n-hexane u EtOAc tal-estratt mhux raffinat ta' E.
Parthipan et al 70 irrappurtaw l-użu insettiċida ta' biosurfactants lipopeptidiċi prodotti minn Bacillus subtilis A1 u Pseudomonas stutzeri NA3 kontra Anopheles Stephensi, vettur tal-parassita tal-malarja Plasmodium. Huma osservaw li l-larva u l-pupa baqgħu ħajjin aktar, kellhom perjodi iqsar ta' ovipożizzjoni, kienu sterili, u kellhom ħajja iqsar meta ttrattati b'konċentrazzjonijiet differenti ta' biosurfactants. Il-valuri LC50 osservati ta' B. subtilis biosurfactant A1 kienu 3.58, 4.92, 5.37, 7.10 u 7.99 mg/L għal stati larvali differenti (jiġifieri larva I, II, III, IV u pupa fl-istadju) rispettivament. B'paragun, biosurfactants għall-istadji larvali I-IV u l-istadji pupa ta' Pseudomonas stutzeri NA3 kienu 2.61, 3.68, 4.48, 5.55 u 6.99 mg/L, rispettivament. Il-fenoloġija mdewma tal-larva u l-pupa superstiti hija maħsuba li hija r-riżultat ta’ disturbi fiżjoloġiċi u metaboliċi sinifikanti kkawżati minn trattamenti insettiċidi71.
Ir-razza CCMA 0358 ta' Wickerhamomyces anomalus tipproduċi bijosurfactant b'attività larviċida ta' 100% kontra n-nemus Aedes. L-intervall ta' 24 siegħa ta' aegypti 38 kien ogħla minn dak irrappurtat minn Silva et al. Biosurfactant prodott minn Pseudomonas aeruginosa bl-użu taż-żejt tal-ġirasol bħala sors ta' karbonju ntwera li joqtol 100% tal-larva fi żmien 48 siegħa 67. Abinaya et al.72 u Pradhan et al.73 urew ukoll l-effetti larviċidi jew insettiċidi tas-surfactants prodotti minn diversi iżolati tal-ġeneru Bacillus. Studju ppubblikat qabel minn Senthil-Nathan et al. sab li 100% tal-larva tan-nemus esposta għal-laguni tal-pjanti x'aktarx imutu. 74.
Il-valutazzjoni tal-effetti subletali tal-insettiċidi fuq il-bijoloġija tal-insetti hija kritika għall-programmi integrati ta' ġestjoni tal-pesti għaliex dożi/konċentrazzjonijiet subletali ma joqtlux l-insetti iżda jistgħu jnaqqsu l-popolazzjonijiet tal-insetti fil-ġenerazzjonijiet futuri billi jfixklu l-karatteristiċi bijoloġiċi10. Siqueira et al 75 osservaw attività larviċida kompleta (mortalità ta' 100%) tal-bijosurfactant rhamnolipid (300 mg/ml) meta ttestjat f'diversi konċentrazzjonijiet li jvarjaw minn 50 sa 300 mg/ml. Stadju larvali tar-razez Aedes aegypti. Huma analizzaw l-effetti tal-ħin sal-mewt u l-konċentrazzjonijiet subletali fuq is-sopravivenza tal-larva u l-attività tal-għawm. Barra minn hekk, huma osservaw tnaqqis fil-veloċità tal-għawm wara 24–48 siegħa ta' espożizzjoni għal konċentrazzjonijiet subletali ta' bijosurfactant (eż., 50 mg/mL u 100 mg/mL). Il-veleni li għandhom rwoli subletali promettenti huma maħsuba li huma aktar effettivi biex jikkawżaw ħsara multipla lill-pesti esposti76.
Osservazzjonijiet istoloġiċi tar-riżultati tagħna jindikaw li l-bijosurfattanti prodotti minn Enterobacter cloacae SJ2 ibiddlu b'mod sinifikanti t-tessuti tal-larva tan-nemus (Cx. quinquefasciatus) u tat-termiti (O. obesus). Anomaliji simili kienu kkawżati minn preparazzjonijiet ta' żejt tal-ħabaq f'An. gambiaes.s u An. arabica ġew deskritti minn Ochola77. Kamaraj et al.78 iddeskrivew ukoll l-istess anormalitajiet morfoloġiċi f'An. Il-larva ta' Stephanie kienu esposti għal nanopartiċelli tad-deheb. Vasantha-Srinivasan et al.79 irrappurtaw ukoll li ż-żejt essenzjali tal-borża tar-ragħaj għamel ħsara serja lill-kamra u lis-saffi epiteljali ta' Aedes albopictus. Aedes aegypti. Raghavendran et al irrappurtaw li l-larva tan-nemus ġiet ittrattata b'500 mg/ml estratt miċeljali ta' fungus Penicillium lokali. Ae juru ħsara istoloġika severa. aegypti u Cx. Rata ta' mortalità 80. Preċedentement, Abinaya et al. Ġew studjati larva tar-raba' stadju ta' An. Stephensi u Ae. aegypti sab bosta bidliet istoloġiċi f'Aedes aegypti ttrattat b'esopolisakkaridi ta' B. licheniformis, inkluż ċeku gastriku, atrofija tal-muskoli, ħsara u diżorganizzazzjoni tal-gangli tal-korda tan-nervituri72. Skont Raghavendran et al., wara t-trattament bl-estratt miċeljali ta' P. daleae, iċ-ċelloli tan-nofs tal-imsaren tan-nemus ittestjati (larva tar-4 stadju) urew nefħa tal-lumen intestinali, tnaqqis fil-kontenut interċellulari, u deġenerazzjoni nukleari81. L-istess bidliet istoloġiċi ġew osservati fil-larva tan-nemus ittrattata bl-estratt tal-weraq tal-echinacea, li jindika l-potenzjal insettiċida tal-komposti ttrattati50.
L-użu tas-softwer ECOSAR irċieva rikonoxximent internazzjonali82. Ir-riċerka attwali tissuġġerixxi li t-tossiċità akuta tal-bijosurfactanti tal-ECOSAR għall-mikroalgi (C. vulgaris), il-ħut u l-briegħed tal-ilma (D. magna) taqa' fil-kategorija ta' "tossiċità" definita min-Nazzjonijiet Uniti83. Il-mudell tal-ekotossiċità tal-ECOSAR juża SAR u QSAR biex ibassar it-tossiċità akuta u fit-tul tas-sustanzi u spiss jintuża biex ibassar it-tossiċità ta' sustanzi li jniġġsu organiċi82,84.
Il-paraformaldehyde, il-buffer tas-sodium phosphate (pH 7.4) u l-kimiċi l-oħra kollha użati f'dan l-istudju nxtraw minn HiMedia Laboratories, l-Indja.
Il-produzzjoni tal-bijosurfactant twettqet fi fliexken Erlenmeyer ta' 500 mL li fihom 200 mL ta' mezz sterili Bushnell Haas supplimentat b'1% żejt mhux raffinat bħala l-uniku sors ta' karbonju. Prekultura ta' Enterobacter cloacae SJ2 (1.4 × 104 CFU/ml) ġiet inokulata u kkultivata fuq shaker orbitali f'temperatura ta' 37°C, 200 rpm għal 7 ijiem. Wara l-perjodu ta' inkubazzjoni, il-bijosurfactant ġie estratt billi l-mezz tal-kultura ġie ċċentrifugat b'3400×g għal 20 minuta f'temperatura ta' 4°C u s-supernatant li rriżulta ntuża għal skopijiet ta' skrinjar. Il-proċeduri ta' ottimizzazzjoni u l-karatterizzazzjoni tal-bijosurfactants ġew adottati mill-istudju preċedenti tagħna26.
Il-larva ta' Culex quinquefasciatus inkisbet miċ-Ċentru għall-Istudju Avvanzat fil-Bijoloġija Marina (CAS), Palanchipetai, Tamil Nadu (l-Indja). Il-larva trabbew f'kontenituri tal-plastik mimlija b'ilma dejonizzat f'temperatura ta' 27 ± 2°C u fotoperjodu ta' 12:12 (dawl:dlam). Il-larva tan-nemus ingħatat soluzzjoni ta' 10% glukożju.
Il-larva ta' Culex quinquefasciatus instabet f'tankijiet settiċi miftuħa u mhux protetti. Uża linji gwida standard ta' klassifikazzjoni biex tidentifika u tikkultiva l-larva fil-laboratorju85. Il-provi larviċidali twettqu skont ir-rakkomandazzjonijiet tal-Organizzazzjoni Dinjija tas-Saħħa 86. SH. Il-larva tar-raba' stadju ta' quinquefasciatus inġabret f'tubi magħluqa fi gruppi ta' 25 ml u 50 ml b'vojt tal-arja ta' żewġ terzi tal-kapaċità tagħhom. Biosurfactant (0–50 mg/ml) ġie miżjud ma' kull tubu individwalment u maħżun f'25 °C. It-tubu ta' kontroll uża biss ilma distillat (50 ml). Il-larva mejta tqieset bħala dik li ma wriet l-ebda sinjal ta' għawm matul il-perjodu ta' inkubazzjoni (12–48 siegħa) 87. Ikkalkula l-perċentwal ta' mortalità tal-larva billi tuża l-ekwazzjoni. (1)88.
Il-familja Odontotermitidae tinkludi t-termite Indjana Odontotermes obesus, li tinsab fi zkuk imħassra fil-Kampus Agrikolu (Università ta' Annamalai, l-Indja). Ittestja dan il-bijosurfactant (0–50 mg/ml) bl-użu ta' proċeduri normali biex tiddetermina jekk huwiex ta' ħsara. Wara li tnixxef fi fluss ta' arja laminari għal 30 minuta, kull strixxa ta' karta Whatman ġiet miksija b'bijosurfactant f'konċentrazzjoni ta' 30, 40, jew 50 mg/ml. Strixxi tal-karta miksija minn qabel u mhux miksija ġew ittestjati u mqabbla fiċ-ċentru ta' platt Petri. Kull platt Petri fih madwar tletin termite attiva O. obesus. It-termiti ta' kontroll u tat-test ingħataw karta mxarrba bħala sors ta' ikel. Il-pjanċi kollha nżammu f'temperatura tal-kamra matul il-perjodu ta' inkubazzjoni. It-termiti mietu wara 12, 24, 36 u 48 siegħa89,90. L-ekwazzjoni 1 imbagħad intużat biex tistma l-perċentwal tal-mortalità tat-termiti f'konċentrazzjonijiet differenti ta' bijosurfactant. (2).
Il-kampjuni nżammu fuq is-silġ u nġabru f'mikrotubi li kien fihom 100 ml ta' 0.1 M sodium phosphate buffer (pH 7.4) u ntbagħtu lil-Laboratorju Ċentrali tal-Patoloġija tal-Akkwakultura (CAPL) taċ-Ċentru Rajiv Gandhi għall-Akkwakultura (RGCA). Laboratorju tal-Istoloġija, Sirkali, Distrett ta' Mayiladuthurai, Tamil Nadu, l-Indja għal aktar analiżi. Il-kampjuni ġew iffissati immedjatament f'4% paraformaldehyde f'temperatura ta' 37°C għal 48 siegħa.
Wara l-fażi ta' fissazzjoni, il-materjal inħasel tliet darbiet b'0.1 M sodium phosphate buffer (pH 7.4), ġie deidratat gradwalment fl-etanol u mxarrab fir-reżina LEICA għal 7 ijiem. Is-sustanza mbagħad titqiegħed f'moffa tal-plastik mimlija bir-reżina u l-polimerizzatur, u mbagħad titqiegħed f'forn imsaħħan sa 37°C sakemm il-blokka li fiha s-sustanza tkun polimerizzata kompletament.
Wara l-polimerizzazzjoni, il-blokki nqatgħu bl-użu ta' mikrotomu LEICA RM2235 (Rankin Biomedical Corporation 10,399 Enterprise Dr. Davisburg, MI 48,350, USA) għal ħxuna ta' 3 mm. Is-sezzjonijiet huma miġbura fuq slides, b'sitt sezzjonijiet għal kull slide. Is-slajds tnixxfu f'temperatura tal-kamra, imbagħad żebgħaw b'ematoxylin għal 7 minuti u maħsula b'ilma ġieri għal 4 minuti. Barra minn hekk, applika s-soluzzjoni tal-eosina fuq il-ġilda għal 5 minuti u laħlaħ b'ilma ġieri għal 5 minuti.
It-tossiċità akuta ġiet imbassra bl-użu ta' organiżmi akkwatiċi minn livelli tropikali differenti: LC50 ta' 96 siegħa fuq il-ħut, LC50 ta' 48 siegħa fuq D. magna, u EC50 ta' 96 siegħa fuq l-alka ħadra. It-tossiċità tal-bijosurfattanti ramnolipidi fuq il-ħut u l-alka ħadra ġiet ivvalutata bl-użu tas-softwer ECOSAR verżjoni 2.2 għal Windows żviluppat mill-Aġenzija għall-Protezzjoni Ambjentali tal-Istati Uniti. (Disponibbli online fuq https://www.epa.gov/tsca-screening-tools/ecological-struct-activity-relationships-ecosar-predictive-model).
It-testijiet kollha għall-attività larviċida u antitermiti twettqu fi tliet kopji. Twettqet rigressjoni mhux lineari (logaritmu tal-varjabbli tad-doża-rispons) tad-dejta tal-mortalità tal-larvi u tat-termiti biex tiġi kkalkulata l-konċentrazzjoni letali medjana (LC50) b'intervall ta' kunfidenza ta' 95%, u l-kurvi tar-rispons tal-konċentrazzjoni ġew iġġenerati bl-użu ta' Prism® (verżjoni 8.0, GraphPad Software) Inc., USA) 84, 91.
L-istudju preżenti jiżvela l-potenzjal tal-bijosurfactanti mikrobjali prodotti minn Enterobacter cloacae SJ2 bħala aġenti larviċidali u antitermiti kontra n-nemus, u dan ix-xogħol se jikkontribwixxi għal fehim aħjar tal-mekkaniżmi ta' azzjoni larviċidali u antitermiti. Studji istoloġiċi ta' larvi ttrattati b'bijosurfactanti wrew ħsara lill-apparat diġestiv, lin-nofs tal-imsaren, lill-kortiċi ċerebrali u lill-iperplażja taċ-ċelloli epiteljali intestinali. Riżultati: Evalwazzjoni tossikoloġika tal-attività antitermiti u larviċidali tal-bijosurfactant rhamnolipid prodott minn Enterobacter cloacae SJ2 żvelat li dan l-iżolat huwa bijopestiċida potenzjali għall-kontroll ta' mard li jinġarr minn vettur tan-nemus (Cx quinquefasciatus) u t-termiti (O. obesus). Hemm bżonn li tinftiehem it-tossiċità ambjentali sottostanti tal-bijosurfactanti u l-impatti ambjentali potenzjali tagħhom. Dan l-istudju jipprovdi bażi xjentifika għall-valutazzjoni tar-riskju ambjentali tal-bijosurfactanti.
Ħin tal-posta: 09 ta' April 2024