การใช้สารกำจัดศัตรูพืชสังเคราะห์อย่างแพร่หลายทำให้เกิดปัญหามากมาย รวมถึงการเกิดขึ้นของสิ่งมีชีวิตที่ดื้อยา ความเสื่อมโทรมของสิ่งแวดล้อม และอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์ดังนั้นจุลินทรีย์ชนิดใหม่ยาฆ่าแมลงที่ปลอดภัยต่อสุขภาพของมนุษย์และสิ่งแวดล้อมเป็นที่ต้องการอย่างเร่งด่วนในการศึกษานี้ สารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพแรมโนลิพิดที่ผลิตโดย Enterobacter cloacae SJ2 ถูกนำมาใช้เพื่อประเมินความเป็นพิษต่อยุง (Culex quinquefasciatus) และตัวอ่อนของปลวก (Odontotermes obesus)ผลการวิจัยพบว่ามีอัตราการเสียชีวิตขึ้นอยู่กับขนาดยาระหว่างการรักษาค่า LC50 (ความเข้มข้นที่ทำให้ตายได้ 50%) ที่ 48 ชั่วโมงสำหรับสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพของปลวกและลูกน้ำยุงลายถูกกำหนดหาโดยใช้วิธีการปรับเส้นโค้งการถดถอยแบบไม่เชิงเส้นผลการวิจัยพบว่าค่า LC50 เป็นเวลา 48 ชั่วโมง (ช่วงความเชื่อมั่น 95%) ของฤทธิ์ของตัวอ่อนและฤทธิ์ต้านปลวกของสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพ อยู่ที่ 26.49 มก./ลิตร (ช่วง 25.40 ถึง 27.57) และ 33.43 มก./ลิตร (ช่วง 31.09 ถึง 35.68) ตามลำดับจากการตรวจทางจุลพยาธิวิทยา การรักษาด้วยสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพทำให้เกิดความเสียหายอย่างรุนแรงต่อเนื้อเยื่อออร์แกเนลล์ของตัวอ่อนและปลวกผลการศึกษานี้บ่งชี้ว่าสารลดแรงตึงผิวของจุลินทรีย์ที่ผลิตโดย Enterobacter cloacae SJ2 เป็นเครื่องมือที่ยอดเยี่ยมและมีประสิทธิภาพสำหรับการควบคุม Cxquinquefasciatus และ O. obesus
ประเทศเขตร้อนประสบปัญหาโรคที่มียุงเป็นพาหะเป็นจำนวนมาก1.โรคที่มียุงเป็นพาหะมีความเกี่ยวข้องกันอย่างกว้างขวางในแต่ละปีมีผู้เสียชีวิตจากโรคมาลาเรียมากกว่า 400,000 ราย และเมืองใหญ่ๆ บางเมืองกำลังเผชิญกับการแพร่ระบาดของโรคร้ายแรง เช่น ไข้เลือดออก ไข้เหลือง ชิคุนกุนยา และซิกา2 โรคที่เกิดจากแมลงเป็นพาหะสัมพันธ์กับการติดเชื้อ 1 ใน 6 ทั่วโลก โดยยุงเป็นสาเหตุของการแพร่ระบาดมากที่สุด กรณีสำคัญ3 ,4.ยุงก้นปล่อง ยุงก้นปล่อง และยุงลายเป็นยุงสามสกุลที่เกี่ยวข้องกับการแพร่กระจายของโรคมากที่สุด5ความชุกของไข้เลือดออก ซึ่งเป็นการติดเชื้อที่แพร่กระจายโดยยุงลาย Aedes aegypti ได้เพิ่มขึ้นในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา และก่อให้เกิดภัยคุกคามต่อสุขภาพของประชาชนอย่างมีนัยสำคัญ4,7,8จากข้อมูลขององค์การอนามัยโลก (WHO) ประชากรโลกมากกว่า 40% มีความเสี่ยงต่อโรคไข้เลือดออก โดยมีผู้ป่วยรายใหม่เกิดขึ้นปีละ 50–100 ล้านรายในกว่า 100 ประเทศ9,10,11ไข้เลือดออกกลายเป็นปัญหาสาธารณสุขที่สำคัญเนื่องจากมีอุบัติการณ์เพิ่มขึ้นทั่วโลก12,13,14ยุงก้นปล่อง gambiae หรือที่รู้จักกันทั่วไปในชื่อยุงก้นปล่องแอฟริกาเป็นพาหะที่สำคัญที่สุดของโรคมาลาเรียในมนุษย์ในเขตร้อนและกึ่งเขตร้อนไวรัสเวสต์ไนล์ โรคไข้สมองอักเสบเซนต์หลุยส์ โรคไข้สมองอักเสบญี่ปุ่น และการติดเชื้อไวรัสในม้าและนก แพร่กระจายโดยยุงคูเล็กซ์ ซึ่งมักเรียกว่ายุงบ้านทั่วไปนอกจากนี้ยังเป็นพาหะของโรคแบคทีเรียและปรสิต16ในโลกนี้มีปลวกมากกว่า 3,000 สายพันธุ์ และมีอยู่มานานกว่า 150 ล้านปี17สัตว์รบกวนส่วนใหญ่อาศัยอยู่ในดินและกินไม้และผลิตภัณฑ์จากไม้ที่มีเซลลูโลสปลวกอินเดีย Odontotermes obesus เป็นสัตว์รบกวนสำคัญที่สร้างความเสียหายอย่างรุนแรงต่อพืชผลและไม้ปลูกที่สำคัญ18ในพื้นที่เกษตรกรรม การแพร่กระจายของปลวกในระยะต่างๆ สามารถสร้างความเสียหายทางเศรษฐกิจอย่างมหาศาลต่อพืชผล ต้นไม้ชนิดต่างๆ และวัสดุก่อสร้างปลวกยังสามารถก่อให้เกิดปัญหาสุขภาพของมนุษย์19
ปัญหาการดื้อต่อจุลินทรีย์และแมลงศัตรูพืชในวงการเภสัชกรรมและเกษตรกรรมในปัจจุบันมีความซับซ้อน20,21ดังนั้น ทั้งสองบริษัทจึงควรมองหายาต้านจุลชีพชนิดใหม่ที่คุ้มค่าและยาฆ่าแมลงที่ปลอดภัยขณะนี้มีสารกำจัดศัตรูพืชสังเคราะห์และแสดงให้เห็นว่าสามารถติดเชื้อและขับไล่แมลงที่เป็นประโยชน์ที่ไม่ตรงเป้าหมาย22ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การวิจัยเกี่ยวกับสารลดแรงตึงผิวชีวภาพได้ขยายตัวเนื่องจากการนำไปใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพมีประโยชน์มากและมีความสำคัญในการเกษตร การฟื้นฟูดิน การสกัดปิโตรเลียม การกำจัดแบคทีเรียและแมลง และการแปรรูปอาหาร23,24สารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพหรือสารลดแรงตึงผิวจากจุลินทรีย์เป็นสารเคมีลดแรงตึงผิวทางชีวภาพที่ผลิตโดยจุลินทรีย์ เช่น แบคทีเรีย ยีสต์ และเชื้อราในแหล่งที่อยู่อาศัยริมชายฝั่งและพื้นที่ที่มีการปนเปื้อนของน้ำมัน25,26สารลดแรงตึงผิวที่ได้มาจากสารเคมีและสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพเป็นสองประเภทที่ได้รับโดยตรงจากสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ27สารลดแรงตึงผิวชีวภาพหลายชนิดได้มาจากแหล่งอาศัยทางทะเล28,29ดังนั้น นักวิทยาศาสตร์จึงกำลังมองหาเทคโนโลยีใหม่สำหรับการผลิตสารลดแรงตึงผิวชีวภาพจากแบคทีเรียตามธรรมชาติ30,31ความก้าวหน้าในการวิจัยดังกล่าวแสดงให้เห็นถึงความสำคัญของสารประกอบทางชีวภาพเหล่านี้ต่อการปกป้องสิ่งแวดล้อม32Bacillus, Pseudomonas, Rhodococcus, Alcaligenes, Corynebacterium และแบคทีเรียจำพวกเหล่านี้เป็นตัวแทนที่ได้รับการศึกษาเป็นอย่างดี 23,33
สารลดแรงตึงผิวชีวภาพมีหลายประเภทพร้อมการใช้งานที่หลากหลาย34ข้อได้เปรียบที่สำคัญของสารประกอบเหล่านี้คือบางชนิดมีฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรีย กำจัดตัวอ่อนและฆ่าแมลงซึ่งหมายความว่าสามารถใช้ในอุตสาหกรรมการเกษตร เคมี ยา และเครื่องสำอาง35,36,37,38เนื่องจากสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพโดยทั่วไปสามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพและเป็นประโยชน์ต่อสิ่งแวดล้อม จึงถูกนำมาใช้ในโครงการการจัดการศัตรูพืชแบบผสมผสานเพื่อปกป้องพืชผล39ดังนั้นจึงได้รับความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับฤทธิ์ของตัวอ่อนและฤทธิ์ต้านปลวกของสารลดแรงตึงผิวของจุลินทรีย์ที่ผลิตโดย Enterobacter cloacae SJ2เราตรวจสอบอัตราการตายและการเปลี่ยนแปลงทางเนื้อเยื่อเมื่อสัมผัสกับสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพ rhamnolipid ที่มีความเข้มข้นต่างกันนอกจากนี้ เรายังประเมินโปรแกรมคอมพิวเตอร์เชิงปริมาณโครงสร้าง-กิจกรรม (QSAR) ที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย โครงสร้างเชิงนิเวศน์-กิจกรรม (ECOSAR) เพื่อระบุความเป็นพิษเฉียบพลันสำหรับสาหร่ายขนาดเล็ก ไรน้ำ และปลา
ในการศึกษานี้ ฤทธิ์ต้านปลวก (ความเป็นพิษ) ของสารลดแรงตึงผิวชีวภาพบริสุทธิ์ที่ความเข้มข้นต่างๆ ตั้งแต่ 30 ถึง 50 มก./มล. (ที่ช่วง 5 มก./มล.) ได้รับการทดสอบกับปลวกอินเดีย, O. obesus และสายพันธุ์ที่สี่) ประเมินตัวอ่อนของ instar Cxตัวอ่อนของยุงลาย quinquefasciatusความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพ LC50 มากกว่า 48 ชั่วโมงเทียบกับ O. obesus และ CxC. โซลานาเซียรัม.ระบุตัวอ่อนของยุงโดยใช้วิธีปรับเส้นโค้งการถดถอยแบบไม่เชิงเส้นผลการวิจัยพบว่า อัตราการตายของปลวกเพิ่มขึ้นตามความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพที่เพิ่มขึ้นผลการวิจัยพบว่าสารลดแรงตึงผิวชีวภาพมีฤทธิ์ในการฆ่าตัวอ่อน (รูปที่ 1) และมีฤทธิ์ในการต่อต้านปลวก (รูปที่ 2) โดยมีค่า LC50 เป็นเวลา 48 ชั่วโมง (95% CI) เท่ากับ 26.49 มก./ลิตร (25.40 ถึง 27.57 ) และ 33.43 มก./ l (รูปที่ 31.09 ถึง 35.68) ตามลำดับ (ตารางที่ 1)ในแง่ของความเป็นพิษเฉียบพลัน (48 ชั่วโมง) สารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพจัดอยู่ในประเภท "เป็นอันตราย" ต่อสิ่งมีชีวิตที่ทดสอบสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพที่ผลิตในการศึกษานี้แสดงให้เห็นการทำงานของตัวอ่อนที่ดีเยี่ยม โดยมีอัตราการเสียชีวิต 100% ภายใน 24-48 ชั่วโมงหลังจากได้รับสัมผัส
คำนวณค่า LC50 สำหรับกิจกรรมของตัวอ่อนการปรับเส้นโค้งการถดถอยแบบไม่เชิงเส้น (เส้นทึบ) และช่วงความเชื่อมั่น 95% (พื้นที่แรเงา) สำหรับอัตราการตายสัมพัทธ์ (%)
คำนวณค่า LC50 สำหรับฤทธิ์ต้านปลวกการปรับเส้นโค้งการถดถอยแบบไม่เชิงเส้น (เส้นทึบ) และช่วงความเชื่อมั่น 95% (พื้นที่แรเงา) สำหรับอัตราการตายสัมพัทธ์ (%)
เมื่อสิ้นสุดการทดลอง จะสังเกตการเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยาและความผิดปกติภายใต้กล้องจุลทรรศน์การเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยาถูกสังเกตพบในกลุ่มควบคุมและกลุ่มบำบัดที่กำลังขยาย 40 เท่าดังที่แสดงในรูปที่ 3 การด้อยค่าของการเจริญเติบโตเกิดขึ้นในตัวอ่อนส่วนใหญ่ที่ได้รับการบำบัดด้วยสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพรูปที่ 3a แสดง Cx ปกติquinquefasciatus รูปที่ 3b แสดง Cx ที่ผิดปกติทำให้เกิดตัวอ่อนของไส้เดือนฝอยจำนวน 5 ตัว
ผลของสารลดแรงตึงผิวชีวภาพในปริมาณไม่ถึงตาย (LC50) ต่อการพัฒนาตัวอ่อน Culex quinquefasciatusภาพด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง (a) ของ Cx ปกติที่กำลังขยาย 40 เท่าquinquefasciatus (b) Cx ผิดปกติทำให้เกิดตัวอ่อนของไส้เดือนฝอยจำนวน 5 ตัว
ในการศึกษาครั้งนี้ การตรวจเนื้อเยื่อของตัวอ่อนที่ได้รับการบำบัด (รูปที่ 4) และปลวก (รูปที่ 5) เผยให้เห็นความผิดปกติหลายประการ รวมถึงการลดลงของบริเวณช่องท้องและความเสียหายต่อกล้ามเนื้อ ชั้นเยื่อบุผิว และผิวหนังกระเพาะ.มิญชวิทยาเปิดเผยกลไกการออกฤทธิ์ยับยั้งของสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพที่ใช้ในการศึกษานี้
จุลพยาธิวิทยาของตัวอ่อน Cx ระยะที่ 4 ปกติที่ไม่ได้รับการรักษาตัวอ่อน quinquefasciatus (การควบคุม: (a, b)) และบำบัดด้วยสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพ (การบำบัด: (c, d))ลูกศรบ่งชี้ถึงเยื่อบุลำไส้ (epi), นิวเคลียส (n) และกล้ามเนื้อ (mu) ที่ได้รับการรักษาบาร์ = 50 µm
จุลพยาธิวิทยาของ O. obesus ปกติที่ไม่ได้รับการรักษา (การควบคุม: (a, b)) และสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพที่ได้รับการบำบัด (การรักษา: (c, d))ลูกศรบ่งบอกถึงเยื่อบุผิวในลำไส้ (epi) และกล้ามเนื้อ (mu) ตามลำดับบาร์ = 50 µm
ในการศึกษานี้ ECOSAR ถูกนำมาใช้เพื่อทำนายความเป็นพิษเฉียบพลันของผลิตภัณฑ์สารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพแรมโนลิปิดต่อผู้ผลิตหลัก (สาหร่ายสีเขียว) ผู้บริโภคหลัก (หมัดน้ำ) และผู้บริโภครอง (ปลา)โปรแกรมนี้ใช้แบบจำลองสารประกอบเชิงปริมาณเชิงปริมาณเชิงกิจกรรมที่ซับซ้อนเพื่อประเมินความเป็นพิษตามโครงสร้างโมเลกุลแบบจำลองนี้ใช้ซอฟต์แวร์โครงสร้าง-กิจกรรม (SAR) เพื่อคำนวณความเป็นพิษเฉียบพลันและระยะยาวของสารต่อพันธุ์สัตว์น้ำโดยเฉพาะอย่างยิ่ง ตารางที่ 2 สรุปความเข้มข้นเฉลี่ยที่ทำให้ถึงตาย (LC50) และความเข้มข้นเฉลี่ยที่มีประสิทธิผล (EC50) โดยประมาณสำหรับหลายชนิดความเป็นพิษที่น่าสงสัยถูกแบ่งออกเป็นสี่ระดับโดยใช้ระบบการจำแนกประเภทและการติดฉลากสารเคมีที่เป็นระบบเดียวกันทั่วโลก (ตารางที่ 3)
การควบคุมโรคที่มีแมลงเป็นพาหะ โดยเฉพาะยุงลายและยุงลายชาวอียิปต์ตอนนี้งานยาก 40,41,42,43,44,45,46.แม้ว่ายาฆ่าแมลงบางชนิดที่มีสารเคมี เช่น ไพรีทรอยด์และออร์กาโนฟอสเฟต ค่อนข้างมีประโยชน์ แต่ก็ก่อให้เกิดความเสี่ยงที่สำคัญต่อสุขภาพของมนุษย์ รวมถึงโรคเบาหวาน ความผิดปกติของระบบสืบพันธุ์ ความผิดปกติทางระบบประสาท มะเร็ง และโรคทางเดินหายใจยิ่งไปกว่านั้น เมื่อเวลาผ่านไป แมลงเหล่านี้ก็สามารถต้านทานพวกมันได้13,43,48ดังนั้นมาตรการควบคุมทางชีวภาพที่มีประสิทธิภาพและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมจะกลายเป็นวิธีการควบคุมยุงที่ได้รับความนิยมมากขึ้น49,50Benelli51 แนะนำว่าการควบคุมยุงพาหะตั้งแต่เนิ่นๆ จะมีประสิทธิภาพมากกว่าในเขตเมือง แต่พวกเขาไม่ได้แนะนำให้ใช้ยาฆ่าแมลงในพื้นที่ชนบท52ทอม และคณะ 53 ยังเสนอว่าการควบคุมยุงตั้งแต่ยังไม่เจริญเต็มที่จะเป็นกลยุทธ์ที่ปลอดภัยและเรียบง่าย เนื่องจากยุงมีความไวต่อสารควบคุมมากกว่า 54
การผลิตสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพโดยสายพันธุ์ที่มีศักยภาพ (Enterobacter cloacae SJ2) แสดงให้เห็นประสิทธิภาพที่สม่ำเสมอและมีแนวโน้มดีการศึกษาก่อนหน้าของเรารายงานว่า Enterobacter cloacae SJ2 ปรับการผลิตสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพให้เหมาะสมโดยใช้พารามิเตอร์เคมีกายภาพจากการศึกษาของพวกเขา สภาวะที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการผลิตสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพโดยเชื้อ E. cloacae ที่แยกได้ที่มีศักยภาพคือการฟักตัวเป็นเวลา 36 ชั่วโมง การกวนที่ 150 รอบต่อนาที pH 7.5, 37 °C ความเค็ม 1 ppt กลูโคส 2% เป็นแหล่งคาร์บอน ยีสต์ 1 % .ใช้สารสกัดเป็นแหล่งไนโตรเจนเพื่อให้ได้สารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพ 2.61 กรัม/ลิตรนอกจากนี้ สารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพยังแสดงคุณลักษณะโดยใช้ TLC, FTIR และ MALDI-TOF-MSสิ่งนี้ยืนยันว่าแรมโนลิพิดเป็นสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพสารลดแรงตึงผิวของไกลโคลิพิดเป็นสารลดแรงตึงผิวประเภทอื่นๆ ที่มีการศึกษาอย่างเข้มข้นที่สุด55ประกอบด้วยส่วนของคาร์โบไฮเดรตและไขมัน ซึ่งส่วนใหญ่เป็นสายโซ่กรดไขมันในบรรดาไกลโคลิพิด ตัวแทนหลักคือ แรมโนลิพิด และโซโฟโรไลปิด56แรมโนลิพิดประกอบด้วยแรมโนสมอยอิตี 2 ชนิดที่เชื่อมโยงกับกรดโมโนหรือไดเบต้าไฮดรอกซีเดคาโนอิก 57การใช้แรมโนลิพิดในอุตสาหกรรมการแพทย์และเภสัชกรรมได้รับการยอมรับอย่างดี 58 นอกเหนือจากการใช้เป็นยาฆ่าแมลงเมื่อเร็วๆ นี้ 59
ปฏิกิริยาระหว่างสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพกับบริเวณที่ไม่ชอบน้ำของกาลักน้ำทางเดินหายใจช่วยให้น้ำไหลผ่านโพรงปากใบได้ ซึ่งจะเป็นการเพิ่มการสัมผัสของตัวอ่อนกับสภาพแวดล้อมทางน้ำการปรากฏตัวของสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพยังส่งผลต่อหลอดลมซึ่งมีความยาวใกล้กับพื้นผิวซึ่งทำให้ตัวอ่อนคลานขึ้นไปบนผิวน้ำและหายใจได้ง่ายขึ้นส่งผลให้แรงตึงผิวของน้ำลดลงเนื่องจากตัวอ่อนไม่สามารถเกาะติดกับผิวน้ำได้ พวกมันจึงตกลงไปที่ด้านล่างของถัง ส่งผลต่อแรงดันอุทกสถิต ส่งผลให้สิ้นเปลืองพลังงานมากเกินไปและเสียชีวิตจากการจมน้ำ38,60Ghribi61 ได้ผลลัพธ์ที่คล้ายกัน โดยที่สารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพที่ผลิตโดย Bacillus subtilis แสดงฤทธิ์ในการฆ่าลูกน้ำกับ Ephestia kuehniellaในทำนองเดียวกัน กิจกรรมของตัวอ่อนของ CxDas และ Mukherjee23 ยังประเมินผลของไลโปเปปไทด์แบบไซคลิกต่อตัวอ่อน quinquefasciatus
ผลการศึกษานี้เกี่ยวข้องกับการทำงานของตัวอ่อนของสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพ rhamnolipid ต่อ Cxการฆ่ายุง quinquefasciatus สอดคล้องกับผลลัพธ์ที่เผยแพร่ก่อนหน้านี้ตัวอย่างเช่น มีการใช้สารลดแรงตึงผิวที่มีสารลดแรงตึงผิวเป็นส่วนประกอบหลักซึ่งผลิตโดยแบคทีเรียหลายชนิดในสกุล Bacillusและเชื้อซูโดโมแนส เอสพีพีรายงานในช่วงต้นบางฉบับ64,65,66 รายงานกิจกรรมการฆ่าตัวอ่อนของสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพของไลโปเปปไทด์จาก Bacillus subtilis23ดีปาลี และคณะ63 พบว่าสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพ rhamnolipid ที่แยกได้จาก Stenotropomonas maltophilia มีฤทธิ์ในการฆ่าลูกน้ำที่มีศักยภาพที่ความเข้มข้น 10 มก./ลิตรซิลวาและคณะ67 รายงานการออกฤทธิ์ของตัวอ่อนของสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพ rhamnolipid ต่อ Ae ที่ความเข้มข้น 1 กรัม/ลิตรยุงลาย.คานัคดันเด และคณะ68 รายงานว่าสารลดแรงตึงผิวของไลโปเปปไทด์ที่ผลิตโดย Bacillus subtilis ทำให้เกิดการตายโดยรวมในตัวอ่อนและปลวก Culex ด้วยเศษส่วนของยูคาลิปตัสที่เป็น lipophilicในทำนองเดียวกัน Masendra และคณะ69 รายงานอัตราการตายของมดงาน (Cryptotermes cynocephalus Light.) ที่ 61.7% ในเศษส่วนของ n -hexane ที่เป็น lipophilic และ EtOAc ของสารสกัดหยาบของ E.
Parthipan และคณะ 70 รายงานการใช้ยาฆ่าแมลงของสารลดแรงตึงผิวไลโปเปปไทด์ที่ผลิตโดย Bacillus subtilis A1 และ Pseudomonas stutzeri NA3 กับยุงก้นปล่อง Stephensi ซึ่งเป็นพาหะของพลาสโมเดียมปรสิตมาลาเรียพวกเขาสังเกตเห็นว่าตัวอ่อนและดักแด้มีชีวิตรอดได้นานกว่า มีระยะเวลาการวางไข่สั้นกว่า เป็นหมัน และมีอายุขัยสั้นลงเมื่อรับการรักษาด้วยสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพที่มีความเข้มข้นต่างกันค่า LC50 ที่สังเกตได้ของ B. subtilis biosurfactant A1 คือ 3.58, 4.92, 5.37, 7.10 และ 7.99 มก./ลิตร สำหรับสถานะของตัวอ่อนที่แตกต่างกัน (เช่น ตัวอ่อน I, II, III, IV และดักแด้ระยะ) ตามลำดับในการเปรียบเทียบ สารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพสำหรับตัวอ่อนระยะ I-IV และระยะดักแด้ของ Pseudomonas stutzeri NA3 มีค่าเท่ากับ 2.61, 3.68, 4.48, 5.55 และ 6.99 มก./ลิตร ตามลำดับฟีโนโลยีที่ล่าช้าของตัวอ่อนและดักแด้ที่รอดชีวิตนั้นคิดว่าเป็นผลมาจากการรบกวนทางสรีรวิทยาและเมแทบอลิซึมที่มีนัยสำคัญซึ่งเกิดจากการรักษาด้วยยาฆ่าแมลง71
Wickerhamomyces anomalus สายพันธุ์ CCMA 0358 ผลิตสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพที่มีฤทธิ์กำจัดลูกน้ำได้ 100% ต่อยุงลายaegypti ช่วงเวลา 24 ชั่วโมง 38 สูงกว่าที่รายงานโดย Silva และคณะสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพที่ผลิตจาก Pseudomonas aeruginosa โดยใช้น้ำมันดอกทานตะวันเป็นแหล่งคาร์บอน แสดงให้เห็นว่าสามารถฆ่าตัวอ่อนได้ 100% ภายใน 48 ชั่วโมง 67Abinaya และคณะ 72 และ Pradhan และคณะ 73 ยังแสดงให้เห็นผลของสารลดแรงตึงผิวที่แยกออกจากตัวอ่อนหรือแมลงจากสารลดแรงตึงผิวที่แยกได้จากสกุล Bacillus หลายชนิดการศึกษาที่ตีพิมพ์ก่อนหน้านี้โดย Senthil-Nathan และคณะพบว่าลูกน้ำยุงลายที่สัมผัสกับบึงพืชมีโอกาสตายได้ 100%74.
การประเมินผลกระทบที่ไม่ร้ายแรงของยาฆ่าแมลงต่อชีววิทยาของแมลงเป็นสิ่งสำคัญสำหรับโปรแกรมการจัดการศัตรูพืชแบบผสมผสาน เนื่องจากปริมาณ/ความเข้มข้นที่ไม่ถึงตายไม่ได้ฆ่าแมลง แต่อาจลดจำนวนแมลงในรุ่นต่อๆ ไปโดยรบกวนลักษณะทางชีววิทยา10Siqueira และคณะ 75 สังเกตการทำงานของตัวอ่อนอย่างสมบูรณ์ (อัตราการตาย 100%) ของสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพ rhamnolipid (300 มก./มล.) เมื่อทดสอบที่ความเข้มข้นต่างๆ ตั้งแต่ 50 ถึง 300 มก./มล.ระยะตัวอ่อนของยุงลายสายพันธุ์พวกเขาวิเคราะห์ผลกระทบของเวลาที่จะตายและความเข้มข้นไม่ถึงตายต่อการอยู่รอดของตัวอ่อนและกิจกรรมว่ายน้ำนอกจากนี้ พวกเขาสังเกตเห็นความเร็วการว่ายน้ำลดลงหลังจาก 24–48 ชั่วโมงของการสัมผัสกับสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพที่มีความเข้มข้นไม่ถึงตาย (เช่น 50 มก./มล. และ 100 มก./มล.)สารพิษที่มีแนวโน้มว่าจะมีผลร้ายแรงนั้นเชื่อกันว่ามีประสิทธิผลมากกว่าในการก่อให้เกิดความเสียหายหลายอย่างต่อสัตว์รบกวนที่ถูกสัมผัส76
การสังเกตทางเนื้อเยื่อวิทยาของผลลัพธ์ของเราระบุว่าสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพที่ผลิตโดย Enterobacter cloacae SJ2 เปลี่ยนแปลงเนื้อเยื่อของยุง (Cx. quinquefasciatus) และตัวอ่อนของปลวก (O. obesus) อย่างมีนัยสำคัญความผิดปกติที่คล้ายกันนี้เกิดจากการเตรียมน้ำมันโหระพาในอัญชันgambiaes.s และอันอาราบิก้าถูกอธิบายโดย Ochola77Kamaraj และคณะ ยังได้บรรยายถึงความผิดปกติทางสัณฐานวิทยาแบบเดียวกันใน Anตัวอ่อนของสเตฟานีสัมผัสกับอนุภาคนาโนทองคำวาซันธา-ศรีนิวาสัน และคณะ รายงานด้วยว่าน้ำมันหอมระเหยจากกระเป๋าเงินของคนเลี้ยงแกะสร้างความเสียหายอย่างรุนแรงต่อห้องและชั้นเยื่อบุผิวของยุงลาย Aedes albopictusยุงลาย.Raghavendran และคณะ รายงานว่าลูกน้ำยุงได้รับการรักษาด้วยสารสกัดไมซีเลียม 500 มก./มล. ของเชื้อรา Penicillium ในท้องถิ่นAe แสดงความเสียหายทางเนื้อเยื่ออย่างรุนแรงเออียิปต์ติ และ Cxอัตราการตาย 80 ก่อนหน้านี้ Abinaya และคณะศึกษาตัวอ่อนระยะที่สี่ของอันสตีเฟนซี และ เอ.aegypti พบการเปลี่ยนแปลงทางจุลพยาธิวิทยาจำนวนมากในยุงลาย Aedes aegypti ที่รักษาด้วย B. licheniformis exopolysaccharides รวมถึงลำไส้เล็กส่วนต้น กล้ามเนื้อลีบ ความเสียหาย และความระส่ำระสายของปมประสาทเส้นประสาท72จากข้อมูลของ Raghavendran และคณะ หลังการรักษาด้วยสารสกัดไมซีเลียม P. daleae เซลล์ลำไส้ของยุงที่ทดสอบ (ตัวอ่อนระยะที่ 4) แสดงการบวมของรูเมนในลำไส้ ปริมาณสารระหว่างเซลล์ลดลง และการเสื่อมสภาพของนิวเคลียร์81การเปลี่ยนแปลงทางจุลพยาธิวิทยาแบบเดียวกันนี้พบได้ในลูกน้ำยุงที่ได้รับสารสกัดจากใบเอ็กไคนาเซีย ซึ่งบ่งชี้ถึงศักยภาพในการฆ่าแมลงของสารประกอบที่ได้รับการบำบัด
การใช้ซอฟต์แวร์ ECOSAR ได้รับการยอมรับในระดับสากล82การวิจัยในปัจจุบันชี้ให้เห็นว่าความเป็นพิษเฉียบพลันของสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพของ ECOSAR ต่อสาหร่ายขนาดเล็ก (C. vulgaris) ปลาและหมัดน้ำ (D. magna) อยู่ในหมวดหมู่ "ความเป็นพิษ" ที่กำหนดโดยสหประชาชาติ83แบบจำลองความเป็นพิษต่อสิ่งแวดล้อมของ ECOSAR ใช้ SAR และ QSAR เพื่อทำนายความเป็นพิษเฉียบพลันและระยะยาวของสาร และมักใช้เพื่อทำนายความเป็นพิษของสารมลพิษอินทรีย์82,84
พาราฟอร์มัลดีไฮด์ บัฟเฟอร์โซเดียมฟอสเฟต (pH 7.4) และสารเคมีอื่นๆ ทั้งหมดที่ใช้ในการศึกษานี้ซื้อจาก HiMedia Laboratories ประเทศอินเดีย
การผลิตสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพดำเนินการในขวดรูปชมพู่ขนาด 500 มล. ที่บรรจุตัวกลาง Bushnell Haas ปลอดเชื้อ 200 มล. เสริมด้วยน้ำมันดิบ 1% เป็นแหล่งคาร์บอนเพียงแหล่งเดียวการเพาะเลี้ยงล่วงหน้าของ Enterobacter cloacae SJ2 (1.4 × 104 CFU/มล.) ได้รับการเพาะเชื้อและเพาะเลี้ยงบนเครื่องเขย่าออร์บิทัลที่อุณหภูมิ 37°C, 200 รอบต่อนาทีเป็นเวลา 7 วันหลังจากระยะฟักตัว สารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพถูกสกัดโดยการปั่นเหวี่ยงอาหารเลี้ยงเชื้อที่ 3400×g เป็นเวลา 20 นาทีที่ 4°C และส่วนลอยเหนือตะกอนที่เป็นผลลัพธ์ถูกนำมาใช้เพื่อจุดประสงค์ในการคัดกรองขั้นตอนการปรับให้เหมาะสมที่สุดและการกำหนดลักษณะเฉพาะของสารลดแรงตึงผิวชีวภาพถูกนำมาใช้จากการศึกษาก่อนหน้านี้ของเรา
ตัวอ่อน Culex quinquefasciatus ได้มาจากศูนย์การศึกษาขั้นสูงทางชีววิทยาทางทะเล (CAS), Palanchipetai, Tamil Nadu (อินเดีย)เลี้ยงตัวอ่อนในภาชนะพลาสติกที่เต็มไปด้วยน้ำปราศจากไอออนที่อุณหภูมิ 27 ± 2°C และช่วงแสง 12:12 (แสง:มืด)ลูกน้ำยุงได้รับสารละลายน้ำตาลกลูโคส 10%
ตัวอ่อน Culex quinquefasciatus ถูกพบในถังบำบัดน้ำเสียแบบเปิดและไม่มีการป้องกันใช้แนวทางการจำแนกประเภทมาตรฐานเพื่อระบุและเพาะเลี้ยงตัวอ่อนในห้องปฏิบัติการ85การทดลองฆ่าลูกน้ำได้ดำเนินการตามคำแนะนำขององค์การอนามัยโลก 86ช.เก็บตัวอ่อนระยะที่สี่ของ quinquefasciatus ในหลอดปิดในกลุ่มขนาด 25 มล. และ 50 มล. โดยมีช่องว่างอากาศสองในสามของความจุสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพ (0–50 มก./มล.) ถูกเติมลงในแต่ละหลอดแยกกันและเก็บไว้ที่ 25 °Cหลอดควบคุมใช้เฉพาะน้ำกลั่น (50 มล.)ตัวอ่อนที่ตายแล้วถือเป็นตัวอ่อนที่ไม่ว่ายน้ำในช่วงระยะฟักตัว (12–48 ชั่วโมง) 87คำนวณเปอร์เซ็นต์การตายของตัวอ่อนโดยใช้สมการ(1)88.
วงศ์ Odontotermitidae รวมถึงปลวกอินเดีย Odontotermes obesus ซึ่งพบในท่อนไม้ที่เน่าเปื่อยที่วิทยาเขตเกษตรกรรม (มหาวิทยาลัย Annamalai ประเทศอินเดีย)ทดสอบสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพนี้ (0–50 มก./มล.) โดยใช้ขั้นตอนปกติเพื่อพิจารณาว่าเป็นอันตรายหรือไม่หลังจากการอบแห้งด้วยการไหลของอากาศแบบลามินาร์เป็นเวลา 30 นาที กระดาษ Whatman แต่ละแถบถูกเคลือบด้วยสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพที่ความเข้มข้น 30, 40 หรือ 50 มก./มล.แถบกระดาษที่เคลือบไว้ล่วงหน้าและไม่เคลือบได้รับการทดสอบและเปรียบเทียบที่กึ่งกลางของจานเพาะเชื้อจานเพาะเชื้อแต่ละจานประกอบด้วยปลวก O. obesus ที่ออกฤทธิ์ประมาณสามสิบตัวปลวกควบคุมและทดสอบได้รับกระดาษเปียกเป็นแหล่งอาหารเพลตทั้งหมดถูกเก็บไว้ที่อุณหภูมิห้องตลอดระยะฟักตัวปลวกตายหลังจาก 12, 24, 36 และ 48 ชั่วโมง89,90.จากนั้นใช้สมการที่ 1 เพื่อประมาณเปอร์เซ็นต์การตายของปลวกที่ความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพที่แตกต่างกัน(2).
ตัวอย่างถูกเก็บบนน้ำแข็งและบรรจุในหลอดไมโครที่ประกอบด้วยบัฟเฟอร์โซเดียมฟอสเฟต 0.1 โมลาร์ 100 มล. (pH 7.4) และส่งไปยังห้องปฏิบัติการพยาธิวิทยาการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำกลาง (CAPL) ของศูนย์เพาะเลี้ยงสัตว์น้ำราจิฟ คานธี (RGCA)ห้องปฏิบัติการจุลพยาธิวิทยา, Sirkali, Mayiladuthurai.อำเภอทมิฬนาฑู ประเทศอินเดีย เพื่อการวิเคราะห์ต่อไปตัวอย่างถูกตรึงทันทีในพาราฟอร์มัลดีไฮด์ 4% ที่ 37°C เป็นเวลา 48 ชั่วโมง
หลังจากระยะการตรึง วัสดุถูกล้างสามครั้งด้วยบัฟเฟอร์โซเดียมฟอสเฟต 0.1 โมลาร์ (pH 7.4) จากนั้นทำให้แห้งในเอทานอลแบบขั้นตอนและแช่ในเรซิน LEICA เป็นเวลา 7 วันจากนั้นวางสารลงในแม่พิมพ์พลาสติกที่เต็มไปด้วยเรซินและโพลีเมอร์ไรเซอร์ จากนั้นนำไปอบในเตาอบที่อุณหภูมิ 37°C จนกระทั่งบล็อกที่บรรจุสารนั้นกลายเป็นโพลีเมอร์อย่างสมบูรณ์
หลังจากการเกิดพอลิเมอไรเซชัน บล็อกถูกตัดโดยใช้ไมโครโตม LEICA RM2235 (Rankin Biomedical Corporation 10,399 Enterprise Dr. Davisburg, MI 48,350, USA) มีความหนา 3 มม.ส่วนต่างๆ จะถูกจัดกลุ่มบนสไลด์ โดยมีหกส่วนต่อสไลด์สไลด์ถูกทำให้แห้งที่อุณหภูมิห้อง จากนั้นย้อมด้วยฮีมาทอกซิลินเป็นเวลา 7 นาที และล้างด้วยน้ำไหลเป็นเวลา 4 นาทีนอกจากนี้ ให้ทาสารละลายอีโอซินบนผิวหนังเป็นเวลา 5 นาที แล้วล้างออกด้วยน้ำไหลเป็นเวลา 5 นาที
ความเป็นพิษเฉียบพลันถูกคาดการณ์โดยใช้สิ่งมีชีวิตในน้ำจากระดับเขตร้อนที่แตกต่างกัน: ปลา 96 ชั่วโมง LC50, D. magna LC50 48 ชั่วโมง และสาหร่ายสีเขียว 96 ชั่วโมง EC50ความเป็นพิษของสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพแรมโนลิปิดต่อปลาและสาหร่ายสีเขียวได้รับการประเมินโดยใช้ซอฟต์แวร์ ECOSAR เวอร์ชัน 2.2 สำหรับ Windows ที่พัฒนาโดยหน่วยงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมของสหรัฐอเมริกา(หาได้ทางออนไลน์ที่ https://www.epa.gov/tsca-screening-tools/ecological-struct-activity-relationships-ecosar-predictive-model)
การทดสอบฤทธิ์ของตัวอ่อนและแมลงปลวกทั้งหมดดำเนินการเป็นสามเท่าการถดถอยแบบไม่เชิงเส้น (บันทึกของตัวแปรการตอบสนองต่อขนาดยา) ของข้อมูลการตายของตัวอ่อนและปลวกถูกดำเนินการเพื่อคำนวณค่ามัธยฐานความเข้มข้นที่ทำให้เสียชีวิต (LC50) ด้วยช่วงความเชื่อมั่น 95% และเส้นโค้งการตอบสนองของความเข้มข้นถูกสร้างขึ้นโดยใช้ Prism® (เวอร์ชัน 8.0, GraphPad Software) Inc. สหรัฐอเมริกา) 84, 91.
การศึกษาครั้งนี้เผยให้เห็นถึงศักยภาพของสารลดแรงตึงผิวของจุลินทรีย์ที่ผลิตโดย Enterobacter cloacae SJ2 ในฐานะสารกำจัดลูกน้ำยุงลายและสารต้านปลวก และงานนี้จะช่วยให้เข้าใจกลไกของการออกฤทธิ์ของตัวอ่อนและแมลงปลวกได้ดีขึ้นการศึกษาทางจุลพยาธิวิทยาของตัวอ่อนที่รักษาด้วยสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพแสดงให้เห็นความเสียหายต่อระบบทางเดินอาหาร ลำไส้ส่วนกลาง เปลือกสมอง และการขยายตัวของเซลล์เยื่อบุผิวในลำไส้ผลลัพธ์: การประเมินทางพิษวิทยาของฤทธิ์ต้านปลวกและตัวอ่อนของสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพแรมโนลิพิดที่ผลิตโดย Enterobacter cloacae SJ2 เผยให้เห็นว่าเชื้อแยกนี้เป็นสารกำจัดศัตรูพืชที่มีศักยภาพในการควบคุมโรคที่มีแมลงเป็นพาหะของยุง (Cx quinquefasciatus) และปลวก (O. obesus)จำเป็นต้องเข้าใจความเป็นพิษต่อสิ่งแวดล้อมที่ซ่อนอยู่ของสารลดแรงตึงผิวชีวภาพและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมที่อาจเกิดขึ้นการศึกษานี้เป็นพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์สำหรับการประเมินความเสี่ยงด้านสิ่งแวดล้อมของสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพ
เวลาโพสต์: 09 เม.ย.-2024