أدى الاستخدام الواسع النطاق للمبيدات الاصطناعية إلى العديد من المشاكل، بما في ذلك ظهور كائنات مقاومة، والتدهور البيئي والإضرار بصحة الإنسان.ولذلك، هناك حاجة ماسة إلى مبيدات حشرية ميكروبية جديدة آمنة على صحة الإنسان والبيئة.في هذه الدراسة، تم استخدام الفاعل بالسطح الحيوي rhamnolipid الذي تنتجه Enterobacter cloacae SJ2 لتقييم السمية ليرقات البعوض (Culex quinquefasciatus) والنمل الأبيض (Odontotermes obesus).وأظهرت النتائج أن هناك معدل وفيات يعتمد على الجرعة بين العلاجات.تم تحديد قيمة LC50 (التركيز المميت بنسبة 50%) عند 48 ساعة بالنسبة للعوامل الخافضة للتوتر السطحي الحيوية ليرقات البعوض والنمل الأبيض باستخدام طريقة تركيب منحنى الانحدار غير الخطي.أظهرت النتائج أن قيم LC50 لمدة 48 ساعة (فاصل الثقة 95٪) لنشاط مبيد اليرقات ومضاد النمل الأبيض للفاعل بالسطح الحيوي كانت 26.49 ملغم / لتر (النطاق من 25.40 إلى 27.57) و 33.43 ملغم / لتر (النطاق من 31.09 إلى 35.68) على التوالي.وفقا للفحص النسيجي المرضي، تسبب العلاج بالمواد الخافضة للتوتر السطحي في أضرار جسيمة للأنسجة العضوية لليرقات والنمل الأبيض.تشير نتائج هذه الدراسة إلى أن الفاعل بالسطح الحيوي الميكروبي الذي تنتجه بكتيريا Enterobacter cloacae SJ2 يعد أداة ممتازة وفعالة للتحكم في Cx.quinquefasciatus و O. obesus.
تعاني البلدان الاستوائية من عدد كبير من الأمراض التي ينقلها البعوض.إن أهمية الأمراض التي ينقلها البعوض منتشرة على نطاق واسع.يموت أكثر من 400 ألف شخص بسبب الملاريا كل عام، وتعاني بعض المدن الكبرى من أوبئة أمراض خطيرة مثل حمى الضنك والحمى الصفراء وشيكونغونيا وزيكا.2 وترتبط الأمراض المنقولة بالنواقل بواحدة من كل ست حالات عدوى في جميع أنحاء العالم، ويتسبب البعوض في معظمها حالات هامة3،4.الكيولكس، والأنوفيل، والزاعجة هي أجناس البعوض الثلاثة الأكثر شيوعًا المرتبطة بنقل الأمراض.لقد زاد انتشار حمى الضنك، وهي عدوى تنتقل عن طريق بعوضة الزاعجة المصرية، على مدى العقد الماضي وتشكل تهديدا كبيرا للصحة العامة.وفقًا لمنظمة الصحة العالمية (WHO)، فإن أكثر من 40% من سكان العالم معرضون لخطر الإصابة بحمى الضنك، حيث تحدث ما بين 50 إلى 100 مليون حالة جديدة سنويًا في أكثر من 100 دولة.أصبحت حمى الضنك مشكلة صحية عامة كبرى مع زيادة حالات الإصابة بها في جميع أنحاء العالم.تعد بعوضة الأنوفيلة الغامبية، المعروفة باسم بعوضة الأنوفيلة الأفريقية، أهم ناقل للملاريا البشرية في المناطق الاستوائية وشبه الاستوائية.ينتقل فيروس غرب النيل، والتهاب الدماغ سانت لويس، والتهاب الدماغ الياباني، والالتهابات الفيروسية للخيول والطيور عن طريق بعوض الكيولكس، الذي يُسمى غالبًا بعوض المنزل العادي.بالإضافة إلى ذلك، فهي أيضًا حاملة للأمراض البكتيرية والطفيلية.هناك أكثر من 3000 نوع من النمل الأبيض في العالم، وهي موجودة منذ أكثر من 150 مليون سنة.تعيش معظم الآفات في التربة وتتغذى على الخشب والمنتجات الخشبية التي تحتوي على السليلوز.النمل الأبيض الهندي Odontotermes obesus هو آفة هامة تسبب أضرارا بالغة للمحاصيل الهامة والأشجار الزراعية 18 .في المناطق الزراعية، يمكن أن تسبب غزو النمل الأبيض في مراحل مختلفة أضرارًا اقتصادية هائلة لمختلف المحاصيل وأنواع الأشجار ومواد البناء.يمكن أن يسبب النمل الأبيض أيضًا مشاكل صحية للإنسان.
إن قضية مقاومة الكائنات الحية الدقيقة والآفات في المجالات الصيدلانية والزراعية اليوم معقدة.ولذلك، يجب على الشركتين البحث عن مضادات ميكروبات جديدة فعالة من حيث التكلفة ومبيدات حيوية آمنة.المبيدات الاصطناعية متاحة الآن وقد ثبت أنها معدية وتصد الحشرات المفيدة غير المستهدفة.في السنوات الأخيرة، توسعت الأبحاث حول المواد الخافضة للتوتر السطحي بسبب تطبيقها في مختلف الصناعات.تعتبر المواد الخافضة للتوتر السطحي مفيدة وحيوية للغاية في الزراعة ومعالجة التربة واستخراج البترول وإزالة البكتيريا والحشرات وتجهيز الأغذية .المواد الخافضة للتوتر السطحي أو المواد الخافضة للتوتر السطحي الميكروبية هي مواد كيميائية ذات نشاط حيوي تنتجها الكائنات الحية الدقيقة مثل البكتيريا والخمائر والفطريات في الموائل الساحلية والمناطق الملوثة بالنفط .المواد الخافضة للتوتر السطحي والمواد الخافضة للتوتر السطحي المشتقة كيميائيًا هما نوعان يتم الحصول عليهما مباشرة من البيئة الطبيعية.يتم الحصول على المواد الخافضة للتوتر السطحي المختلفة من الموائل البحرية .ولذلك، يبحث العلماء عن تقنيات جديدة لإنتاج المواد الخافضة للتوتر السطحي على أساس البكتيريا الطبيعية30،31.يوضح التقدم في مثل هذه الأبحاث أهمية هذه المركبات البيولوجية لحماية البيئة.تعتبر Bacillus و Pseudomonas و Rhodococcus و Alcaligenes و Corynebacterium وهذه الأجناس البكتيرية ممثلين مدروسين جيدًا .
هناك أنواع عديدة من المواد الخافضة للتوتر السطحي مع مجموعة واسعة من التطبيقات.الميزة الكبيرة لهذه المركبات هي أن بعضها له نشاط مضاد للبكتيريا ومبيدات اليرقات ومبيدات الحشرات.وهذا يعني أنه يمكن استخدامها في الصناعات الزراعية والكيميائية والدوائية ومستحضرات التجميل35،36،37،38.ونظرًا لأن المواد الخافضة للتوتر السطحي قابلة للتحلل بيولوجيًا بشكل عام ومفيدة بيئيًا، فإنها تستخدم في برامج المكافحة المتكاملة للآفات لحماية المحاصيل.وهكذا، تم الحصول على المعرفة الأساسية حول نشاط مبيد اليرقات ومضاد النمل الأبيض للمواد الحيوية الميكروبية التي تنتجها Enterobacter cloacae SJ2.قمنا بفحص الوفيات والتغيرات النسيجية عند تعرضنا لتركيزات مختلفة من المواد الخافضة للتوتر السطحي للرامنوليبيد.بالإضافة إلى ذلك، قمنا بتقييم برنامج الكمبيوتر الخاص بالهيكل الكمي (QSAR) المستخدم على نطاق واسع (ECOSAR) لتحديد السمية الحادة للطحالب الدقيقة والدفنيا والأسماك.
في هذه الدراسة تم اختبار النشاط المضاد للنمل الأبيض (سمية) المواد الخافضة للتوتر السطحي الحيوية المنقاة بتراكيز مختلفة تتراوح ما بين 30 إلى 50 ملغم/مل (بفواصل 5 ملغم/مل) ضد النمل الأبيض الهندي، O. obesus والنوع الرابع.يرقات الطور Cx.يرقات البعوض quinquefasciatus.تراكيز الفاعل بالسطح الحيوي LC50 على مدار 48 ساعة ضد O. obesus وCx.ج. الباذنجانية.تم التعرف على يرقات البعوض باستخدام طريقة تركيب منحنى الانحدار غير الخطي.أظهرت النتائج أن معدل وفيات النمل الأبيض يزداد مع زيادة تركيز الفاعل بالسطح الحيوي.أظهرت النتائج أن الفاعل بالسطح الحيوي كان له نشاط مبيد لليرقات (الشكل 1) ونشاط مضاد للنمل الأبيض (الشكل 2)، مع قيم LC50 لمدة 48 ساعة (95٪ CI) تبلغ 26.49 مجم / لتر (25.40 إلى 27.57) و33.43 مجم / لتر ل (الشكل 31.09 إلى 35.68)، على التوالي (الجدول 1).من حيث السمية الحادة (48 ساعة)، يتم تصنيف المادة الفعالة بالسطح الحيوي على أنها "ضارة" للكائنات الحية التي تم اختبارها.أظهر الفاعل بالسطح الحيوي الذي تم إنتاجه في هذه الدراسة نشاطًا ممتازًا لإبادة اليرقات، حيث بلغ معدل الوفيات 100% خلال 24-48 ساعة من التعرض.
احسب قيمة LC50 لنشاط مبيد اليرقات.تركيب منحنى الانحدار غير الخطي (خط متصل) وفاصل ثقة 95% (منطقة مظللة) للوفيات النسبية (%).
احسب قيمة LC50 لنشاط مكافحة النمل الأبيض.تركيب منحنى الانحدار غير الخطي (خط متصل) وفاصل ثقة 95% (منطقة مظللة) للوفيات النسبية (%).
وفي نهاية التجربة، لوحظت التغيرات المورفولوجية والشذوذات تحت المجهر.وقد لوحظت التغيرات المورفولوجية في المجموعات الضابطة والمجموعات المعالجة عند التكبير 40x.كما هو مبين في الشكل 3، حدث ضعف النمو في غالبية اليرقات المعالجة بالمواد الخافضة للتوتر السطحي.يوضح الشكل 3 أ Cx عاديًا.quinquefasciatus، يظهر الشكل 3 ب Cx الشاذ.تسبب خمس يرقات للديدان الخيطية.
تأثير الجرعات تحت القاتلة (LC50) من المواد الخافضة للتوتر السطحي على تطور يرقات حشرة Culex quinquefasciatus.صورة مجهرية ضوئية (أ) لـ Cx عادية بتكبير 40 ×.الخماسية (ب) Cx غير طبيعي.تسبب خمس يرقات للديدان الخيطية.
في الدراسة الحالية، كشف الفحص النسيجي لليرقات المعالجة (الشكل 4) والنمل الأبيض (الشكل 5) عن العديد من التشوهات، بما في ذلك انخفاض منطقة البطن وتلف العضلات والطبقات الظهارية والجلد.المعى المتوسط.كشفت الأنسجة عن آلية النشاط المثبط للفاعل بالسطح الحيوي المستخدم في هذه الدراسة.
التشريح المرضي ليرقات الطور الرابع Cx الطبيعية غير المعالجة.يرقات quinquefasciatus (التحكم: (أ، ب)) وتعامل مع الفاعل بالسطح الحيوي (العلاج: (ج، د)).تشير الأسهم إلى ظهارة الأمعاء المعالجة (epi)، والنواة (n)، والعضلات (mu).شريط = 50 ميكرومتر.
التشريح المرضي للـ O. obesus الطبيعي غير المعالج (التحكم: (أ، ب)) والمعالج بالسطح الحيوي (العلاج: (ج، د)).تشير الأسهم إلى ظهارة الأمعاء (برنامج التحصين الموسع) والعضلات (مو)، على التوالي.شريط = 50 ميكرومتر.
في هذه الدراسة، تم استخدام ECOSAR للتنبؤ بالسمية الحادة لمنتجات rhamnolipid ذات النشاط الحيوي للمنتجين الأساسيين (الطحالب الخضراء)، والمستهلكين الأساسيين (براغيث الماء) والمستهلكين الثانويين (الأسماك).يستخدم هذا البرنامج نماذج مركبة كمية ومتطورة من حيث البنية والنشاط لتقييم السمية على أساس التركيب الجزيئي.يستخدم النموذج برنامج هيكل النشاط (SAR) لحساب السمية الحادة والطويلة الأجل للمواد للأنواع المائية.وعلى وجه التحديد، يلخص الجدول 2 متوسط التركيزات القاتلة المقدرة (LC50) ومتوسط التركيزات الفعالة (EC50) لعدة أنواع.تم تصنيف السمية المشتبه بها إلى أربعة مستويات باستخدام النظام المنسق عالمياً لتصنيف المواد الكيميائية ووسمها (الجدول 3).
مكافحة الأمراض المنقولة بالنواقل، وخاصة سلالات البعوض والبعوض الزاعج.المصريين الان الشغل صعب 40,41,42,43,44,45,46.على الرغم من أن بعض المبيدات الحشرية المتوفرة كيميائيًا، مثل البيرثرويدات والفوسفات العضوي، مفيدة إلى حد ما، إلا أنها تشكل مخاطر كبيرة على صحة الإنسان، بما في ذلك مرض السكري، والاضطرابات الإنجابية، والاضطرابات العصبية، والسرطان، وأمراض الجهاز التنفسي.علاوة على ذلك، مع مرور الوقت، يمكن أن تصبح هذه الحشرات مقاومة لهم13،43،48.وبالتالي، فإن تدابير المكافحة البيولوجية الفعالة والصديقة للبيئة ستصبح وسيلة أكثر شعبية لمكافحة البعوض.واقترح بينيلي51 أن المكافحة المبكرة لنواقل البعوض ستكون أكثر فعالية في المناطق الحضرية، لكنهم لم يوصوا باستخدام مبيدات اليرقات في المناطق الريفية52.كما اقترح توم وآخرون 53 أن السيطرة على البعوض في مراحله غير الناضجة ستكون استراتيجية آمنة وبسيطة لأنها أكثر حساسية لعوامل المكافحة 54.
أظهر إنتاج الفاعل بالسطح الحيوي بواسطة سلالة قوية (Enterobacter cloacae SJ2) فعالية متسقة وواعدة.ذكرت دراستنا السابقة أن Enterobacter cloacae SJ2 يعمل على تحسين إنتاج الفاعل بالسطح الحيوي باستخدام المعلمات الفيزيائية والكيميائية .وفقًا لدراستهم، فإن الظروف المثالية لإنتاج الفاعل بالسطح الحيوي بواسطة عزلة E. cloacae المحتملة هي الحضانة لمدة 36 ساعة، والتحريك عند 150 دورة في الدقيقة، ودرجة الحموضة 7.5، و37 درجة مئوية، والملوحة 1 جزء في المليون، و2% جلوكوز كمصدر للكربون، و1% خميرة. .تم استخدام المستخلص كمصدر للنيتروجين للحصول على 2.61 جم / لتر من الفاعل بالسطح الحيوي.بالإضافة إلى ذلك، تم تشخيص المواد الخافضة للتوتر السطحي باستخدام TLC، FTIR وMALDI-TOF-MS.وهذا يؤكد أن الرامنوليبيد هو منشط حيوي.تعتبر المواد الخافضة للتوتر السطحي الحيوية الجليكوليبيدية هي الفئة الأكثر دراسة مكثفة من بين الأنواع الأخرى من المواد الخافضة للتوتر السطحي الحيوية.وهي تتكون من أجزاء من الكربوهيدرات والدهون، وخاصة سلاسل الأحماض الدهنية.من بين الجليكوليبيدات، الممثلون الرئيسيون هم الرامنوليبيد والسوفوروليبيد56.يحتوي الرامنوليبيدات على شطرين من الرامنوز مرتبطين بحمض أحادي أو ثنائي بيتا هيدروكسيديكانويك 57.إن استخدام الرامنوليبيدات في الصناعات الطبية والصيدلانية أمر راسخ 58، بالإضافة إلى استخدامها مؤخرًا كمبيدات حشرية 59.
إن تفاعل الفاعل بالسطح الحيوي مع المنطقة الكارهة للماء في السيفون التنفسي يسمح للماء بالمرور عبر تجويف الثغور، مما يزيد من اتصال اليرقات بالبيئة المائية.ويؤثر وجود المواد الخافضة للتوتر السطحي أيضًا على القصبة الهوائية التي يكون طولها قريبًا من السطح، مما يسهل على اليرقات الزحف إلى السطح والتنفس.ونتيجة لذلك، ينخفض التوتر السطحي للماء.وبما أن اليرقات لا يمكن أن تلتصق بسطح الماء، فإنها تسقط إلى قاع الخزان، مما يعطل الضغط الهيدروستاتيكي، مما يؤدي إلى إنفاق الطاقة المفرط والموت بسبب الغرق.تم الحصول على نتائج مماثلة بواسطة Ghribi61، حيث أظهر الفاعل بالسطح الحيوي الذي تنتجه Bacillus subtilis نشاطًا مبيدًا لليرقات ضد Ephestia kuehniella.وبالمثل، فإن نشاط إبادة اليرقات لـ Cx.قام داس وموكيرجي أيضًا بتقييم تأثير الببتيدات الدهنية الحلقية على يرقات الخماسية.
تتعلق نتائج هذه الدراسة بنشاط مبيد اليرقات لمواد rhamnolipid الحيوية ضد Cx.إن قتل البعوض الخماسي يتسق مع النتائج المنشورة مسبقًا.على سبيل المثال، يتم استخدام المواد الخافضة للتوتر السطحي الحيوية القائمة على السورفاكتين والتي تنتجها أنواع مختلفة من البكتيريا من جنس Bacillus.و الزائفة النيابة.أفادت بعض التقارير المبكرة 64،65،66 عن نشاط قتل اليرقات للمواد الخافضة للتوتر السطحي الدهني من Bacillus subtilis .ديبالي وآخرون.وجد 63 أن الفاعل بالسطح الحيوي rhamnolipid المعزول من Stenotropomonas maltophilia كان له نشاط قوي لإبادة اليرقات بتركيز 10 مجم / لتر.سيلفا وآخرون.أبلغ 67 عن نشاط مبيد اليرقات للفاعل الحيوي الرامنوليبيد ضد Ae بتركيز 1 جم / لتر.الزاعجة المصرية.كاناكداندي وآخرون.ذكرت 68 أن المواد الخافضة للتوتر السطحي الدهنية التي تنتجها Bacillus subtilis تسببت في الوفيات الإجمالية في يرقات الكيولكس والنمل الأبيض مع الجزء المحب للدهون من الأوكالبتوس.وبالمثل، ماسندرا وآخرون.69 أبلغ عن معدل وفيات النمل العامل (Cryptotermes cynocephalus Light.) بنسبة 61.7% في أجزاء n-hexane المحبة للدهون وEtOAc من مستخلص E. الخام.
أفاد بارثيبان وآخرون 70 عن استخدام المبيدات الحشرية لمواد الخافضة للتوتر السطحي الدهنية التي تنتجها بكتيريا Bacillus subtilis A1 وPseudomonas stutzeri NA3 ضد الأنوفيلة ستيفينسي، وهو ناقل لطفيلي الملاريا Plasmodium.ولاحظوا أن اليرقات والعذارى تعيش لفترة أطول، ولها فترات وضع بيض أقصر، وكانت عقيمة، ولها عمر أقصر عند معالجتها بتركيزات مختلفة من المواد الخافضة للتوتر السطحي.كانت قيم LC50 المرصودة لـ B. subtilis biosurfactant A1 هي 3.58، 4.92، 5.37، 7.10 و 7.99 ملغم / لتر لحالات اليرقات المختلفة (أي اليرقات I، II، III، IV ومرحلة الشرانق) على التوالي.بالمقارنة، كانت المواد الخافضة للتوتر السطحي الحيوية للمراحل اليرقية من الأول إلى الرابع والمراحل العذراء لبكتيريا Pseudomonas stutzeri NA3 2.61، 3.68، 4.48، 5.55 و6.99 ملغم/لتر، على التوالي.يُعتقد أن الفينولوجيا المتأخرة لليرقات والعذارى الباقية على قيد الحياة هي نتيجة لاضطرابات فسيولوجية واستقلابية كبيرة ناجمة عن علاجات المبيدات الحشرية .
تنتج سلالة Wickerhamomyces anomalus CCMA 0358 منشطًا حيويًا له نشاط مبيد لليرقات بنسبة 100٪ ضد بعوض الزاعجة.aegypti كان الفاصل الزمني 24 ساعة 38 أعلى مما أبلغ عنه Silva et al.وقد تبين أن مادة حيوية يتم إنتاجها من Pseudomonas aeruginosa باستخدام زيت عباد الشمس كمصدر للكربون تقتل 100% من اليرقات خلال 48 ساعة 67.أظهر أبينايا وآخرون 72 وبرادان وآخرون 73 أيضًا التأثيرات المبيدة لليرقات أو المبيدات الحشرية للمواد الخافضة للتوتر السطحي التي تنتجها عدة عزلات من جنس Bacillus.دراسة منشورة مسبقًا أجراها سينثيل ناثان وآخرون.وجد أن 100% من يرقات البعوض المعرضة لبحيرات النباتات من المحتمل أن تموت.74.
يعد تقييم التأثيرات المميتة للمبيدات الحشرية على بيولوجيا الحشرات أمرًا بالغ الأهمية لبرامج الإدارة المتكاملة للآفات لأن الجرعات / التركيزات المميتة لا تقتل الحشرات ولكنها قد تقلل أعداد الحشرات في الأجيال القادمة عن طريق تعطيل الخصائص البيولوجية .لاحظ سيكويرا وآخرون 75 نشاطًا كاملاً لإبادة اليرقات (100٪ معدل وفيات) للرافنوليبيد الحيوي (300 ملغم / مل) عند اختباره بتركيزات مختلفة تتراوح من 50 إلى 300 ملغم / مل.مرحلة اليرقات من سلالات الزاعجة المصرية.وقاموا بتحليل آثار الوقت حتى الموت والتركيزات دون المميتة على بقاء اليرقات ونشاط السباحة.بالإضافة إلى ذلك، لاحظوا انخفاضًا في سرعة السباحة بعد 24-48 ساعة من التعرض لتركيزات شبه مميتة من الفاعل بالسطح الحيوي (على سبيل المثال، 50 ملجم/مل و100 ملجم/مل).ويعتقد أن السموم التي لها أدوار شبه مميتة واعدة تكون أكثر فعالية في التسبب في أضرار متعددة للآفات المكشوفة.
تشير الملاحظات النسيجية لنتائجنا إلى أن المواد الخافضة للتوتر السطحي التي تنتجها Enterobacter cloacae SJ2 تغير بشكل كبير أنسجة يرقات البعوض (Cx. quinquefasciatus) والنمل الأبيض (O. obesus).حدثت حالات شاذة مماثلة بسبب مستحضرات زيت الريحان في آن.غامبيا.s و An.تم وصف أرابيكا بواسطة Ochola77.كما وصف كاماراج وآخرون 78 نفس التشوهات المورفولوجية في An.تعرضت يرقات ستيفاني لجزيئات الذهب النانوية.أفاد Vasantha-Srinivasan et al.79 أيضًا أن الزيت العطري لمحفظة الراعي قد ألحق أضرارًا بالغة بالطبقات الحجرية والظهارية لـ Aedes albopictus.الزاعجة المصرية.أفاد راغافيندران وآخرون أن يرقات البعوض عولجت بـ 500 ملغم / مل من مستخلص فطر البنسليوم المحلي.Ae تظهر أضرار نسجية شديدة.بعوضة و Cx.معدل الوفيات 80. سابقا، أبينايا وآخرون.تمت دراسة يرقات الطور الرابع لحشرة آن.ستيفنسي وإي.وجدت الزاعجة المصرية العديد من التغيرات النسيجية في الزاعجة المصرية المعالجة بـ B. licheniformis exopolysaccharides، بما في ذلك الأعور المعدي، وضمور العضلات، وتلف واختلال عقد الحبل العصبي.وفقًا لراغافيندران وآخرين، بعد العلاج بمستخلص P. daleae mycelial، أظهرت خلايا المعى المتوسط للبعوض الذي تم اختباره (يرقات الطور الرابع) تورمًا في تجويف الأمعاء، وانخفاضًا في المحتويات بين الخلايا، والتنكس النووي.ولوحظت نفس التغيرات النسيجية في يرقات البعوض المعالجة بمستخلص أوراق إشنسا، مما يشير إلى القدرة المبيدات الحشرية للمركبات المعالجة.
وقد حصل استخدام برنامج ECOSAR على اعتراف دولي82.تشير الأبحاث الحالية إلى أن السمية الحادة للمواد الخافضة للتوتر السطحي الحيوية التي تنتجها منظمة ECOSAR للطحالب الدقيقة (C. vulgaris) والأسماك وبراغيث الماء (D. magna) تقع ضمن فئة "السمية" التي حددتها الأمم المتحدة83.يستخدم نموذج السمية البيئية ECOSAR SAR وQSAR للتنبؤ بالسمية الحادة والطويلة الأجل للمواد وغالبًا ما يستخدم للتنبؤ بسمية الملوثات العضوية 82،84.
تم شراء بارافورمالدهيد وعازلة فوسفات الصوديوم (الرقم الهيدروجيني 7.4) وجميع المواد الكيميائية الأخرى المستخدمة في هذه الدراسة من مختبرات HiMedia بالهند.
تم إجراء إنتاج الفاعل بالسطح الحيوي في قوارير Erlenmeyer سعة 500 مل تحتوي على 200 مل من وسط Bushnell Haas المعقم المضاف إليه 1٪ من الزيت الخام كمصدر وحيد للكربون.تم تلقيح وزرع بكتيريا Enterobacter cloacae SJ2 (1.4 × 104 CFU/ml) على شاكر مداري عند 37 درجة مئوية، 200 دورة في الدقيقة لمدة 7 أيام.بعد فترة الحضانة، تم استخلاص المادة الفعالة بالسطح الحيوي عن طريق الطرد المركزي لوسط الاستنبات عند 3400 × جم لمدة 20 دقيقة عند 4 درجات مئوية وتم استخدام المادة الطافية الناتجة لأغراض الفحص.تم اعتماد إجراءات التحسين وتوصيف المواد الخافضة للتوتر السطحي من دراستنا السابقة .
تم الحصول على يرقات Culex quinquefasciatus من مركز الدراسات المتقدمة في علم الأحياء البحرية (CAS)، بالانشيبتاي، تاميل نادو (الهند).تمت تربية اليرقات في حاويات بلاستيكية مملوءة بالماء منزوع الأيونات عند درجة حرارة 27 ± 2 درجة مئوية وفترة ضوئية تبلغ 12:12 (الضوء: الظلام).تم تغذية يرقات البعوض بمحلول جلوكوز 10٪.
تم العثور على يرقات Culex quinquefasciatus في خزانات الصرف الصحي المفتوحة وغير المحمية.استخدام المبادئ التوجيهية للتصنيف القياسي لتحديد وثقافة اليرقات في المختبر.وقد أجريت تجارب إبادة اليرقات طبقاً لتوصيات منظمة الصحة العالمية 86 .ش.تم جمع يرقات الطور الرابع من الخماسية الخماسية في أنابيب مغلقة في مجموعات سعة 25 مل و 50 مل مع وجود فجوة هوائية تبلغ ثلثي سعتها.تمت إضافة الفاعل بالسطح الحيوي (0-50 مجم / مل) إلى كل أنبوب على حدة وتخزينه عند درجة حرارة 25 مئوية.يستخدم أنبوب التحكم الماء المقطر فقط (50 مل).واعتبرت اليرقات الميتة هي تلك التي لم تظهر عليها أي علامات للسباحة خلال فترة الحضانة (12-48 ساعة) 87.حساب النسبة المئوية لوفيات اليرقات باستخدام المعادلة.(1)88.
تضم فصيلة Odontotermitidae النمل الأبيض الهندي Odontotermes obesus، الموجود في جذوع الأشجار المتعفنة في الحرم الزراعي (جامعة أنامالاي، الهند).اختبر هذا الفاعل بالسطح الحيوي (0-50 مجم/مل) باستخدام الإجراءات العادية لتحديد ما إذا كان ضارًا.بعد التجفيف في تدفق الهواء الصفحي لمدة 30 دقيقة، تمت تغطية كل شريط من ورق Whatman بمادة خافضة للتوتر الحيوي بتركيز 30، 40، أو 50 مجم/مل.تم اختبار شرائط الورق المطلية وغير المطلية مسبقًا ومقارنتها في وسط طبق بيتري.يحتوي كل طبق بتري على حوالي ثلاثين نملًا أبيضًا نشطًا O. obesus.تم إعطاء النمل الأبيض للتحكم والاختبار ورقًا مبللاً كمصدر للغذاء.تم حفظ جميع الأطباق في درجة حرارة الغرفة طوال فترة الحضانة.مات النمل الأبيض بعد 12 و24 و36 و48 ساعة89,90.ثم تم استخدام المعادلة 1 لتقدير النسبة المئوية لوفيات النمل الأبيض عند تركيزات مختلفة من الفاعل بالسطح الحيوي.(2).
تم حفظ العينات على الجليد ومعبأة في أنابيب دقيقة تحتوي على 100 مل من محلول فوسفات الصوديوم 0.1 م (الرقم الهيدروجيني 7.4) وتم إرسالها إلى المختبر المركزي لعلم أمراض تربية الأحياء المائية (CAPL) التابع لمركز راجيف غاندي لتربية الأحياء المائية (RGCA).مختبر الأنسجة، سيركالي، مايلادوثوراي.منطقة، تاميل نادو، الهند لمزيد من التحليل.تم تثبيت العينات على الفور في بارافورمالدهيد 4٪ عند 37 درجة مئوية لمدة 48 ساعة.
بعد مرحلة التثبيت، تم غسل المادة ثلاث مرات باستخدام 0.1 مولار من محلول فوسفات الصوديوم (درجة الحموضة 7.4)، وتجفيفها تدريجيًا في الإيثانول ونقعها في راتنج LEICA لمدة 7 أيام.توضع المادة بعد ذلك في قالب بلاستيكي مملوء بالراتنج والبوليمر، ثم توضع في فرن مسخن إلى 37 درجة مئوية حتى تتم بلمرة الكتلة التي تحتوي على المادة بالكامل.
بعد البلمرة، تم قطع الكتل باستخدام مشراح LEICA RM2235 (Rankin Biomedical Corporation 10,399 Enterprise Dr. Davisburg, MI 48,350، USA) بسمك 3 مم.يتم تجميع الأقسام على شرائح، مع ستة أقسام لكل شريحة.تم تجفيف الشرائح عند درجة حرارة الغرفة، ثم صبغها بالهيماتوكسيلين لمدة 7 دقائق وغسلها بالماء الجاري لمدة 4 دقائق.بالإضافة إلى ذلك، ضعي محلول الأيوسين على الجلد لمدة 5 دقائق ثم اشطفيه بالماء الجاري لمدة 5 دقائق.
تم التنبؤ بالسمية الحادة باستخدام كائنات مائية من مستويات استوائية مختلفة: LC50 للأسماك لمدة 96 ساعة، وD. magna LC50 لمدة 48 ساعة، والطحالب الخضراء EC50 لمدة 96 ساعة.تم تقييم سمية المواد الخافضة للتوتر السطحي للرامنوليبيد على الأسماك والطحالب الخضراء باستخدام الإصدار 2.2 من برنامج ECOSAR لنظام التشغيل Windows الذي طورته وكالة حماية البيئة الأمريكية.(متاح عبر الإنترنت على https://www.epa.gov/tsca-screening-tools/ecological-struct-activity-relationships-ecosar-predictive-model).
تم إجراء جميع اختبارات نشاط مبيدات اليرقات ومضادات النمل الأبيض في ثلاث نسخ.تم إجراء الانحدار غير الخطي (سجل متغيرات الاستجابة للجرعة) لبيانات وفيات اليرقات والنمل الأبيض لحساب التركيز المميت المتوسط (LC50) بفاصل ثقة 95%، وتم إنشاء منحنيات استجابة التركيز باستخدام Prism® (الإصدار 8.0، GraphPad Software) Inc. الولايات المتحدة الأمريكية) 84، 91.
تكشف الدراسة الحالية عن إمكانات المواد الخافضة للتوتر السطحي الميكروبية التي تنتجها بكتيريا Enterobacter cloacae SJ2 كعوامل مبيدة ليرقات البعوض ومضادات النمل الأبيض، وسيساهم هذا العمل في فهم أفضل لآليات عمل مبيد اليرقات ومضادات النمل الأبيض.أظهرت الدراسات النسيجية لليرقات المعالجة بالمواد الخافضة للتوتر السطحي تلفًا في الجهاز الهضمي والأمعاء الوسطى وقشرة المخ وتضخم الخلايا الظهارية المعوية.النتائج: كشف التقييم السمي لنشاط مضاد النمل الأبيض ومبيد اليرقات للعامل السطحي الحيوي rhamnolipid الذي تنتجه Enterobacter cloacae SJ2 أن هذه العزلة هي مبيد حيوي محتمل لمكافحة الأمراض المنقولة بالنواقل من البعوض (Cx quinquefasciatus) والنمل الأبيض (O. obesus).هناك حاجة لفهم السمية البيئية الأساسية للمواد الخافضة للتوتر السطحي وتأثيراتها البيئية المحتملة.توفر هذه الدراسة أساسًا علميًا لتقييم المخاطر البيئية للمواد الخافضة للتوتر السطحي.
وقت النشر: 09 أبريل 2024