क्लॅथ्रिया प्रजातीच्या स्पंजमधून वेगळे केलेल्या एंटेरोबॅक्टर क्लोएसी एसजे२ द्वारे उत्पादित सूक्ष्मजैविक बायोसरफॅक्टंट्सची अळीनाशक आणि वाळवी प्रतिबंधक क्रियाशीलता.

रासायनिक कीटकनाशकांच्या व्यापक वापरामुळे प्रतिरोधक जीवाणूंचा उदय, पर्यावरणाचा ऱ्हास आणि मानवी आरोग्यास होणारी हानी यांसारख्या अनेक समस्या निर्माण झाल्या आहेत. त्यामुळे, नवीन सूक्ष्मजैविककीटकनाशकेमानवी आरोग्य आणि पर्यावरणासाठी सुरक्षित असलेल्यांची तातडीने गरज आहे. या अभ्यासात, एंटेरोबॅक्टर क्लोआके SJ2 द्वारे उत्पादित रॅम्नो लिपिड बायोसरफॅक्टंटचा वापर डास (क्युलेक्स क्विन्क्वेफासिएटस) आणि वाळवी (ओडोंटोटर्मेस ओबेसस) यांच्या अळ्यांवरील विषारीपणाचे मूल्यांकन करण्यासाठी करण्यात आला. निकालांवरून असे दिसून आले की, उपचारांनुसार मृत्यूदर मात्रेवर अवलंबून होता. वाळवी आणि डासांच्या अळ्यांसाठी असलेल्या बायोसरफॅक्टंट्सचे ४८ तासांतील LC50 (५०% प्राणघातक सांद्रता) मूल्य नॉन-लिनियर रिग्रेशन कर्व्ह फिटिंग पद्धतीचा वापर करून निश्चित करण्यात आले. निकालांवरून असे दिसून आले की, बायोसरफॅक्टंटच्या अळीनाशक आणि वाळवी-विरोधी क्रियेची ४८ तासांतील LC50 मूल्ये (९५% विश्वासार्हता अंतराल) अनुक्रमे २६.४९ मिग्रॅ/लि (श्रेणी २५.४० ते २७.५७) आणि ३३.४३ मिग्रॅ/लि (श्रेणी ३१.०९ ते ३५.६८) होती. ऊतकविकृतिशास्त्रीय तपासणीनुसार, बायोसरफॅक्टंट्सने केलेल्या उपचारांमुळे अळ्या आणि वाळवीच्या अंगकांच्या ऊतींचे गंभीर नुकसान झाले. या अभ्यासाचे निष्कर्ष असे सूचित करतात की, एंटरोबॅक्टर क्लोएसी एसजे२ (Enterobacter cloacae SJ2) द्वारे उत्पादित सूक्ष्मजैविक बायोसरफॅक्टंट हे सीएक्स क्विन्क्वेफॅसिएटस (Cx quinquefasciatus) आणि ओ. ओबेसस (O. obesus) यांच्या नियंत्रणासाठी एक उत्कृष्ट आणि संभाव्य प्रभावी साधन आहे.
उष्णकटिबंधीय देशांमध्ये डासांमुळे होणारे अनेक आजार आढळतात¹. डासांमुळे होणाऱ्या आजारांचे महत्त्व सर्वदूर पसरलेले आहे. दरवर्षी ४,००,००० पेक्षा जास्त लोक मलेरियामुळे मरतात आणि काही प्रमुख शहरांमध्ये डेंग्यू, पिवळा ताप, चिकुनगुनिया आणि झिका यांसारख्या गंभीर आजारांच्या साथी पसरत आहेत². जगभरातील सहापैकी एका संसर्गाचा संबंध वाहक-जनित आजारांशी असतो, ज्यात डासांमुळे सर्वाधिक प्रकरणे घडतात³,⁴. क्युलेक्स, ॲनोफिलीस आणि एडीस या डासांच्या तीन प्रजाती सामान्यतः रोगप्रसाराशी संबंधित आहेत⁵. एडीस इजिप्ती डासामुळे पसरणाऱ्या डेंग्यू तापाचा प्रादुर्भाव गेल्या दशकात वाढला आहे आणि त्यामुळे सार्वजनिक आरोग्याला मोठा धोका निर्माण झाला आहे⁴,⁷,⁸. जागतिक आरोग्य संघटनेनुसार (WHO), जगातील ४०% पेक्षा जास्त लोकसंख्येला डेंग्यू तापाचा धोका आहे आणि १०० पेक्षा जास्त देशांमध्ये दरवर्षी ५ ते १० कोटी नवीन प्रकरणे आढळतात⁹,¹⁰,¹¹. जगभरात डेंग्यू तापाचे प्रमाण वाढल्याने तो एक मोठी सार्वजनिक आरोग्य समस्या बनला आहे¹²,¹³,¹⁴. ॲनोफिलीस गॅम्बिया, जो सामान्यतः आफ्रिकन ॲनोफिलीस डास म्हणून ओळखला जातो, उष्णकटिबंधीय आणि उपोष्णकटिबंधीय प्रदेशांमध्ये मानवी मलेरियाचा सर्वात महत्त्वाचा वाहक आहे¹⁵. वेस्ट नाईल विषाणू, सेंट लुईस एन्सेफलायटीस, जपानी एन्सेफलायटीस आणि घोडे व पक्ष्यांमधील विषाणूजन्य संसर्ग हे क्युलेक्स डासांद्वारे पसरतात, ज्यांना सामान्यतः घरातील डास म्हटले जाते. याव्यतिरिक्त, ते जिवाणूजन्य आणि परजीवी रोगांचे वाहक देखील आहेत¹⁶. जगात वाळवीच्या ३,००० पेक्षा जास्त प्रजाती आहेत आणि त्या १५० दशलक्ष वर्षांपेक्षा जास्त काळापासून अस्तित्वात आहेत¹⁷. बहुतेक कीटक जमिनीत राहतात आणि सेल्युलोज असलेल्या लाकूड आणि लाकडी उत्पादनांवर जगतात. भारतीय वाळवी ओडोंटोटर्मेस ओबेसस ही एक महत्त्वाची कीड आहे जी महत्त्वपूर्ण पिके आणि लागवडीच्या झाडांचे मोठे नुकसान करते¹⁸. कृषी क्षेत्रांमध्ये, वाळवीचा प्रादुर्भाव विविध टप्प्यांवर विविध पिके, झाडांच्या प्रजाती आणि बांधकाम साहित्याचे प्रचंड आर्थिक नुकसान करू शकतो. वाळवीमुळे मानवी आरोग्याच्या समस्या देखील उद्भवू शकतात¹⁹.
आजच्या औषधनिर्माण आणि कृषी क्षेत्रांमध्ये सूक्ष्मजीव आणि कीटकांकडून होणाऱ्या प्रतिकाराचा मुद्दा गुंतागुंतीचा आहे²⁰,²¹. त्यामुळे, दोन्ही कंपन्यांनी नवीन किफायतशीर सूक्ष्मजीवविरोधी आणि सुरक्षित जैविक कीटकनाशकांचा शोध घेतला पाहिजे. कृत्रिम कीटकनाशके आता उपलब्ध आहेत आणि ती संसर्गजन्य असल्याचे तसेच लक्ष्य नसलेल्या उपयुक्त कीटकांना दूर ठेवतात असे दिसून आले आहे²². अलिकडच्या वर्षांत, विविध उद्योगांमधील त्यांच्या उपयोगामुळे बायोसरफॅक्टंट्सवरील संशोधनाचा विस्तार झाला आहे. बायोसरफॅक्टंट्स कृषी, मृदा सुधारणा, पेट्रोलियम निष्कर्षण, जीवाणू आणि कीटक निर्मूलन, आणि अन्न प्रक्रिया यांमध्ये खूप उपयुक्त आणि अत्यावश्यक आहेत²³,²⁴. बायोसरफॅक्टंट्स किंवा सूक्ष्मजैविक सरफॅक्टंट्स ही किनारी अधिवास आणि तेल-दूषित क्षेत्रांमध्ये जीवाणू, यीस्ट आणि बुरशी यांसारख्या सूक्ष्मजीवांद्वारे उत्पादित केलेली जैविक सरफॅक्टंट रसायने आहेत²⁵,²⁶. रासायनिकरित्या मिळवलेले सरफॅक्टंट्स आणि बायोसरफॅक्टंट्स हे दोन प्रकार आहेत जे थेट नैसर्गिक पर्यावरणातून मिळवले जातात²⁷. विविध बायोसरफॅक्टंट्स सागरी अधिवासातून मिळवले जातात²⁸,²⁹. म्हणूनच, शास्त्रज्ञ नैसर्गिक जीवाणूंवर आधारित बायोसरफॅक्टंट्सच्या उत्पादनासाठी नवीन तंत्रज्ञान शोधत आहेत30,31. अशा संशोधनातील प्रगती पर्यावरण संरक्षणासाठी या जैविक संयुगांचे महत्त्व दर्शवते32. बॅसिलस, स्यूडोमोनास, रोडोकोकस, अल्कालिजेनेस, कॉरीनेबॅक्टेरियम आणि या जीवाणू प्रजाती चांगल्या प्रकारे अभ्यासलेले प्रतिनिधी आहेत23,33.
बायोसरफॅक्टंट्सचे अनेक प्रकार असून त्यांचे उपयोग विस्तृत आहेत³⁴. या संयुगांचा एक महत्त्वाचा फायदा म्हणजे त्यांपैकी काहींमध्ये जीवाणूनाशक, अळीनाशक आणि कीटकनाशक क्रियाशीलता असते. याचा अर्थ असा की, त्यांचा उपयोग कृषी, रासायनिक, औषधनिर्माण आणि सौंदर्यप्रसाधन उद्योगांमध्ये केला जाऊ शकतो³⁵,³⁶,³⁷,³⁸. बायोसरफॅक्टंट्स सामान्यतः जैवविघटनशील आणि पर्यावरणासाठी फायदेशीर असल्यामुळे, पिकांचे संरक्षण करण्यासाठी एकात्मिक कीड व्यवस्थापन कार्यक्रमांमध्ये त्यांचा वापर केला जातो³⁹. अशाप्रकारे, एंटरोबॅक्टर क्लोआके SJ2 द्वारे उत्पादित सूक्ष्मजैविक बायोसरफॅक्टंट्सच्या अळीनाशक आणि वाळवी-विरोधी क्रियाशीलतेबद्दल मूलभूत ज्ञान प्राप्त झाले आहे. आम्ही रॅम्नो लिपिड बायोसरफॅक्टंट्सच्या वेगवेगळ्या सांद्रतांच्या संपर्कात आल्यावर होणारे मृत्यू आणि ऊतीशास्त्रीय बदल तपासले. याव्यतिरिक्त, आम्ही सूक्ष्मशैवाल, डॅफ्निया आणि माशांसाठी तीव्र विषारीपणा निश्चित करण्यासाठी मोठ्या प्रमाणावर वापरल्या जाणाऱ्या क्वांटिटेटिव्ह स्ट्रक्चर-ॲक्टिव्हिटी (QSAR) संगणक प्रोग्राम इकोलॉजिकल स्ट्रक्चर-ॲक्टिव्हिटी (ECOSAR) चे मूल्यांकन केले.
या अभ्यासात, शुद्ध केलेल्या बायोसरफॅक्टंट्सची ३० ते ५० मिग्रॅ/मिलि (५ मिग्रॅ/मिलिच्या अंतराने) या विविध सांद्रतांवरील वाळवीविरोधी क्रियाशीलता (विषारीपणा) भारतीय वाळवी, ओ. ओबेसस आणि चौथी प्रजाती सी. क्विन्क्वेफासिएटस या डासांच्या अळ्यांविरुद्ध तपासण्यात आली. ओ. ओबेसस आणि सी. सोलानासिअरम या वाळवींविरुद्ध ४८ तासांतील बायोसरफॅक्टंटची एलसी५० (LC50) सांद्रता तपासण्यात आली. डासांच्या अळ्यांची ओळख नॉन-लिनियर रिग्रेशन कर्व्ह फिटिंग पद्धतीचा वापर करून पटवण्यात आली. निकालांवरून असे दिसून आले की, बायोसरफॅक्टंटची सांद्रता वाढल्याने वाळवीच्या मृत्यूचे प्रमाण वाढले. निकालांवरून असे दिसून आले की, बायोसरफॅक्टंटमध्ये अळीनाशक क्रिया (आकृती १) आणि वाळवी-विरोधी क्रिया (आकृती २) होती, ज्याची ४८-तासांची LC50 मूल्ये (९५% CI) अनुक्रमे २६.४९ मिग्रॅ/लि (२५.४० ते २७.५७) आणि ३३.४३ मिग्रॅ/लि (आकृती ३१.०९ ते ३५.६८) होती (तक्ता १). तीव्र विषारीपणाच्या (४८ तास) बाबतीत, चाचणी केलेल्या जीवांकरिता या बायोसरफॅक्टंटचे वर्गीकरण "हानिकारक" असे केले आहे. या अभ्यासात तयार केलेल्या बायोसरफॅक्टंटने संपर्कात आल्यानंतर २४-४८ तासांच्या आत १००% मृत्यूदरासह उत्कृष्ट अळीनाशक क्रिया दर्शविली.
अळीनाशक क्रियाशीलतेसाठी LC50 मूल्याची गणना करा. सापेक्ष मृत्यूदरासाठी (%) नॉनलाइनर रिग्रेशन कर्व्ह फिटिंग (सॉलिड लाइन) आणि 95% कॉन्फिडन्स इंटरव्हल (शेडेड एरिया).
वाळवी-विरोधी क्रियाशीलतेसाठी LC50 मूल्याची गणना करा. सापेक्ष मृत्यूदरासाठी (%) नॉनलाइनर रिग्रेशन कर्व्ह फिटिंग (सॉलिड लाइन) आणि 95% कॉन्फिडन्स इंटरव्हल (शेडेड एरिया).
प्रयोगाच्या शेवटी, सूक्ष्मदर्शकाखाली आकारिक बदल आणि विसंगतींचे निरीक्षण करण्यात आले. नियंत्रण आणि उपचारित गटांमध्ये ४०x आवर्धनावर आकारिक बदलांचे निरीक्षण करण्यात आले. आकृती ३ मध्ये दाखवल्याप्रमाणे, बायोसरफॅक्टंट्सने उपचार केलेल्या बहुतेक अळ्यांमध्ये वाढ खुंटली होती. आकृती ३अ मध्ये एक सामान्य Cx. quinquefasciatus, तर आकृती ३ब मध्ये एक विसंगत Cx. causes five nematode अळी दाखवली आहे.
बायोसरफॅक्टंट्सच्या उपघातक (LC50) डोसचा क्युलेक्स क्विन्क्वेफासिएटसच्या अळ्यांच्या विकासावरील परिणाम. ४०× आवर्धनावरील सामान्य क्युलेक्सची प्रकाश सूक्ष्मदर्शकातील प्रतिमा (अ). क्विन्क्वेफासिएटस (ब) असामान्य क्युलेक्स. यामुळे पाच सूत्रकृमींच्या अळ्या निर्माण होतात.
प्रस्तुत अभ्यासात, उपचारित अळ्या (आकृती ४) आणि वाळवी (आकृती ५) यांच्या ऊतकशास्त्रीय तपासणीत अनेक विकृती आढळून आल्या, ज्यात पोटाच्या क्षेत्रात घट आणि स्नायू, उपकला थर व त्वचेचे नुकसान यांचा समावेश होता. मध्य आतडे. ऊतकशास्त्राने या अभ्यासात वापरलेल्या बायोसरफॅक्टंटच्या प्रतिबंधात्मक क्रियेची यंत्रणा उघड केली.
सामान्य, उपचार न केलेल्या चौथ्या अवस्थेतील क्विन्क्वेफॅसिएटस (Cx) अळ्यांचे ऊतकविकृतीशास्त्र (नियंत्रण: (a,b)) आणि बायोसरफॅक्टंटने उपचार केलेल्या (उपचार: (c,d)). बाण उपचारित आतड्याचे उपकला (epi), केंद्रके (n) आणि स्नायू (mu) दर्शवतात. बार = ५० µm.
सामान्य उपचार न केलेल्या ओ. ओबेससचे (नियंत्रण: (a,b)) आणि बायोसरफॅक्टंटने उपचार केलेल्या (उपचार: (c,d)) ऊतकविकृतीशास्त्र. बाण अनुक्रमे आतड्याचे उपकला (epi) आणि स्नायू (mu) दर्शवतात. बार = ५० µm.
या अभ्यासात, प्राथमिक उत्पादक (हिरवे शैवाल), प्राथमिक भक्षक (वॉटर फ्ली) आणि द्वितीयक भक्षक (मासे) यांच्यासाठी रॅम्नो लिपिड बायोसरफॅक्टंट उत्पादनांच्या तीव्र विषारीपणाचा अंदाज घेण्यासाठी ECOSAR चा वापर करण्यात आला. हा प्रोग्राम आण्विक संरचनेवर आधारित विषारीपणाचे मूल्यांकन करण्यासाठी अत्याधुनिक परिमाणात्मक संरचना-क्रियाशीलता संयुग मॉडेल्सचा वापर करतो. हे मॉडेल जलीय प्रजातींसाठी पदार्थांच्या तीव्र आणि दीर्घकालीन विषारीपणाची गणना करण्यासाठी संरचना-क्रियाशीलता (SAR) सॉफ्टवेअरचा वापर करते. विशेषतः, तक्ता २ मध्ये अनेक प्रजातींसाठी अंदाजित सरासरी प्राणघातक सांद्रता (LC50) आणि सरासरी प्रभावी सांद्रता (EC50) यांचा सारांश दिला आहे. रसायनांच्या वर्गीकरण आणि लेबलिंगच्या जागतिक सुसंगत प्रणालीचा (Globally Harmonized System of Classification and Labeling of Chemicals) वापर करून संशयित विषारीपणाचे चार स्तरांमध्ये वर्गीकरण करण्यात आले (तक्ता ३).
वाहक-जनित रोगांचे नियंत्रण, विशेषतः डासांच्या आणि एडीस डासांच्या प्रजातींचे. इजिप्शियन लोकांसाठी, आता हे एक कठीण काम आहे ४०,४१,४२,४३,४४,४५,४६. जरी पायरेथ्रॉइड्स आणि ऑर्गनोफॉस्फेट्स सारखी काही रासायनिक दृष्ट्या उपलब्ध कीटकनाशके काही प्रमाणात फायदेशीर असली तरी, त्यांच्यामुळे मानवी आरोग्याला मधुमेह, प्रजनन विकार, मज्जासंस्थेचे विकार, कर्करोग आणि श्वसन रोगांसारखे महत्त्वपूर्ण धोके निर्माण होतात. शिवाय, कालांतराने, हे कीटक त्यांच्याविरुद्ध प्रतिरोधक बनू शकतात१३,४३,४८. त्यामुळे, प्रभावी आणि पर्यावरणास अनुकूल जैविक नियंत्रण उपाय हे डास नियंत्रणाची अधिक लोकप्रिय पद्धत बनेल४९,५०. बेनेली५१ यांनी सुचवले की शहरी भागांमध्ये डासांच्या वाहकांवर लवकर नियंत्रण मिळवणे अधिक प्रभावी ठरेल, परंतु त्यांनी ग्रामीण भागांमध्ये लार्व्हिसाइड्सच्या (अळीनाशकांच्या) वापराची शिफारस केली नाही५२. टॉम आणि इतरांनी ५३ असेही सुचवले की डासांना त्यांच्या अपरिपक्व अवस्थेत नियंत्रित करणे ही एक सुरक्षित आणि सोपी रणनीती असेल कारण ते नियंत्रण घटकांना अधिक संवेदनशील असतात ५४.
एका प्रभावी स्ट्रेनद्वारे (एंटेरोबॅक्टर क्लोएसी SJ2) बायोसरफॅक्टंट उत्पादनाने सातत्यपूर्ण आणि आश्वासक परिणामकारकता दर्शविली. आमच्या मागील अभ्यासात असे नोंदवले गेले आहे की एंटेरोबॅक्टर क्लोएसी SJ2 भौतिक-रासायनिक पॅरामीटर्स वापरून बायोसरफॅक्टंट उत्पादन अनुकूलित करते²⁶. त्यांच्या अभ्यासानुसार, एका संभाव्य ई. क्लोएसी आयसोलेटद्वारे बायोसरफॅक्टंट उत्पादनासाठी इष्टतम परिस्थिती म्हणजे ३६ तासांचे इनक्युबेशन, १५० आरपीएमवर आंदोलन, पीएच ७.५, ३७°C, क्षारता १ पीपीटी, कार्बन स्रोत म्हणून २% ग्लुकोज, १% यीस्ट. २.६१ ग्रॅम/लिटर बायोसरफॅक्टंट मिळवण्यासाठी अर्क नायट्रोजन स्रोत म्हणून वापरला गेला. याव्यतिरिक्त, बायोसरफॅक्टंट्सचे टीएलसी, एफटीआयआर आणि एमएएलडीआय-टीओएफ-एमएस वापरून वैशिष्ट्यीकरण केले गेले. यावरून रॅम्नो लिपिड हे एक बायोसरफॅक्टंट आहे याची पुष्टी झाली. ग्लायको लिपिड बायोसरफॅक्टंट्स हे इतर प्रकारच्या बायोसरफॅक्टंट्सपैकी सर्वाधिक अभ्यासले गेलेले वर्ग आहेत⁵⁵. त्यामध्ये कार्बोहायड्रेट आणि लिपिड भाग, प्रामुख्याने फॅटी ऍसिड साखळ्या असतात. ग्लायकोलिपिड्समध्ये, रॅम्नो लिपिड आणि सोफोरो लिपिड56 हे मुख्य प्रतिनिधी आहेत. रॅम्नो लिपिड्समध्ये मोनो- किंवा डाय-β-हायड्रॉक्सीडेकॅनोइक ऍसिडशी जोडलेले दोन रॅम्नोज मोइटीज असतात57. वैद्यकीय आणि औषधनिर्माण उद्योगांमध्ये रॅम्नो लिपिड्सचा वापर चांगलाच प्रस्थापित आहे58, तसेच कीटकनाशके म्हणून त्यांचा अलीकडील वापरही आहे59.
बायोसरफॅक्टंटची श्वसन सायफनच्या हायड्रोफोबिक भागाशी होणारी आंतरक्रिया पाण्याला त्याच्या स्टोमॅटल पोकळीतून जाण्याची परवानगी देते, ज्यामुळे अळ्यांचा जलीय पर्यावरणाशी संपर्क वाढतो. बायोसरफॅक्टंट्सच्या उपस्थितीचा परिणाम श्वासनलिकेवरही होतो, जिची लांबी पृष्ठभागाजवळ असते, ज्यामुळे अळ्यांना पृष्ठभागावर सरपटणे आणि श्वास घेणे सोपे होते. परिणामी, पाण्याचा पृष्ठताण कमी होतो. अळ्या पाण्याच्या पृष्ठभागाला चिकटू शकत नसल्यामुळे, त्या टाकीच्या तळाशी पडतात, ज्यामुळे हायड्रोस्टॅटिक दाब विस्कळीत होतो, परिणामी अतिरिक्त ऊर्जा खर्च होते आणि बुडून त्यांचा मृत्यू होतो38,60. असेच परिणाम घ्रिबी61 यांनी मिळवले, जिथे बॅसिलस सबटिलिसद्वारे उत्पादित बायोसरफॅक्टंटने एफेस्टिया कुहनीएला विरुद्ध अळीनाशक क्रिया दर्शविली. त्याचप्रमाणे, सीएक्सच्या अळीनाशक क्रियेचे मूल्यांकन केले गेले. दास आणि मुखर्जी23 यांनी क्विन्क्वेफासिएटस अळ्यांवर चक्रीय लिपोपेप्टाइड्सच्या परिणामाचे देखील मूल्यांकन केले.
या अभ्यासाचे निष्कर्ष Cx. quinquefasciatus डासांविरुद्ध रॅम्नो लिपिड बायोसरफॅक्टंट्सच्या अळीनाशक क्रियाशीलतेशी संबंधित आहेत. हे निष्कर्ष पूर्वी प्रकाशित झालेल्या निष्कर्षांशी सुसंगत आहेत. उदाहरणार्थ, बॅसिलस (Bacillus) आणि स्यूडोमोनास (Pseudomonas) प्रजातीच्या विविध जीवाणूंनी तयार केलेले सरफॅक्टिन-आधारित बायोसरफॅक्टंट्स वापरले जातात. काही सुरुवातीच्या अहवालांमध्ये64,65,66 बॅसिलस सबटिलिस (Bacillus subtilis)23 पासून मिळवलेल्या लिपोपेप्टाइड बायोसरफॅक्टंट्सच्या अळी-नाशक क्रियाशीलतेची नोंद आहे. दीपाली आणि सहकाऱ्यांनी63 असे आढळले की स्टेनोट्रोपोमोनास माल्टोफिलिया (Stenotropomonas maltophilia) पासून वेगळे केलेल्या रॅम्नो लिपिड बायोसरफॅक्टंटमध्ये 10 mg/L च्या सांद्रतेवर प्रभावी अळीनाशक क्रियाशीलता होती. सिल्वा आणि सहकाऱ्यांनी67 1 g/L च्या सांद्रतेवर एडीस इजिप्टी (Aedes aegypti) विरुद्ध रॅम्नो लिपिड बायोसरफॅक्टंटच्या अळीनाशक क्रियाशीलतेची नोंद केली. कनकदांडे आणि सहकाऱ्यांनी... ६८ ने नोंदवले की बॅसिलस सबटिलिसद्वारे उत्पादित लिपोपेप्टाइड बायोसरफॅक्टंट्समुळे युकॅलिप्टसच्या लिपोफिलिक अंशासह क्यूलेक्स अळ्या आणि वाळवीमध्ये एकूण मृत्यूदर झाला. त्याचप्रमाणे, मसेंद्रा आणि सहकाऱ्यांनी ६९ ने ई. क्रूड अर्काच्या लिपोफिलिक एन-हेक्झेन आणि ईटीओएसी अंशांमध्ये कामगार मुंग्यांमध्ये (क्रिप्टोटर्मेस सायनोसेफॅलस लाइट.) ६१.७% मृत्यूदर नोंदवला.
पार्थिपन आणि सहकाऱ्यांनी (७०) मलेरिया परजीवी प्लास्मोडियमचा वाहक असलेल्या ॲनोफिलीस स्टीफन्सी विरुद्ध, बॅसिलस सबटिलिस ए१ आणि स्यूडोमोनास स्टुत्झेरी एनए३ द्वारे उत्पादित लिपोपेप्टाइड बायोसरफॅक्टंट्सच्या कीटकनाशक वापराचा अहवाल दिला. त्यांनी असे निरीक्षण केले की, जेव्हा बायोसरफॅक्टंट्सच्या वेगवेगळ्या सांद्रतेने उपचार केले जातात, तेव्हा अळ्या आणि कोष जास्त काळ जगतात, त्यांचा अंडी घालण्याचा कालावधी कमी होतो, त्या वंध्य होतात आणि त्यांचे आयुर्मान कमी होते. बॅसिलस सबटिलिस बायोसरफॅक्टंट ए१ ची निरीक्षण केलेली एलसी५० मूल्ये अळीच्या वेगवेगळ्या अवस्थांसाठी (म्हणजे अळी I, II, III, IV आणि कोष अवस्था) अनुक्रमे ३.५८, ४.९२, ५.३७, ७.१० आणि ७.९९ मिग्रॅ/लिटर होती. तुलनेने, स्यूडोमोनास स्टुत्झेरी NA3 च्या अळी अवस्था I-IV आणि कोष अवस्थांसाठी बायोसरफॅक्टंट्सचे प्रमाण अनुक्रमे 2.61, 3.68, 4.48, 5.55 आणि 6.99 mg/L होते. कीटकनाशक उपचारांमुळे होणाऱ्या लक्षणीय शारीरिक आणि चयापचय विकारांमुळे जिवंत राहिलेल्या अळ्या आणि कोशांच्या फिनोलॉजीमध्ये विलंब होतो असे मानले जाते71.
विकरहामोमायसेस अनोमलस स्ट्रेन CCMA 0358 एक बायोसरफॅक्टंट तयार करतो ज्यामध्ये एडीस डासांविरुद्ध १००% अळीनाशक क्रियाशीलता असते. एजिप्टी २४-तासांचा कालावधी ३८ हा सिल्वा एट अल. यांनी नोंदवलेल्या प्रमाणापेक्षा जास्त होता. कार्बन स्रोत म्हणून सूर्यफूल तेलाचा वापर करून स्यूडोमोनास एरुजिनोसापासून तयार केलेले एक बायोसरफॅक्टंट ४८ तासांच्या आत १००% अळ्यांना मारते असे दिसून आले आहे ६७. अबिनाया एट अल.७२ आणि प्रधान एट अल.७३ यांनी देखील बॅसिलस प्रजातीच्या अनेक आयसोलेट्सद्वारे तयार केलेल्या सरफॅक्टंट्सचे अळीनाशक किंवा कीटकनाशक परिणाम दर्शविले आहेत. सेंथिल-नाथन एट अल. यांच्या पूर्वी प्रकाशित झालेल्या एका अभ्यासात असे आढळून आले की वनस्पती तलावांच्या संपर्कात आलेल्या १००% डासांच्या अळ्या मरण्याची शक्यता होती. ७४.
एकात्मिक कीड व्यवस्थापन कार्यक्रमांसाठी कीटकांच्या जीवशास्त्रावरील कीटकनाशकांच्या उपघातक परिणामांचे मूल्यांकन करणे महत्त्वाचे आहे, कारण उपघातक डोस/संयुक्ती कीटकांना मारत नाहीत, परंतु जैविक वैशिष्ट्यांमध्ये व्यत्यय आणून भविष्यातील पिढ्यांमध्ये कीटकांची संख्या कमी करू शकतात¹⁰. सिक्वेरा आणि इतरांनी⁷⁵ रॅम्नो लिपिड बायोसरफॅक्टंटची (३०० मिग्रॅ/मिली) ५० ते ३०० मिग्रॅ/मिली पर्यंतच्या विविध सांद्रतांमध्ये चाचणी केली असता, त्यात संपूर्ण अळीनाशक क्रियाशीलता (१००% मृत्यूदर) दिसून आली. ही चाचणी एडीस इजिप्टी प्रजातींच्या अळीच्या अवस्थेवर करण्यात आली. त्यांनी मृत्यूसाठी लागणारा वेळ आणि उपघातक सांद्रता यांचा अळीच्या जगण्यावर आणि पोहण्याच्या क्रियेवर होणाऱ्या परिणामांचे विश्लेषण केले. याव्यतिरिक्त, त्यांनी बायोसरफॅक्टंटच्या उपघातक सांद्रतेच्या (उदा., ५० मिग्रॅ/मिली आणि १०० मिग्रॅ/मिली) संपर्कात २४-४८ तास राहिल्यानंतर पोहण्याच्या गतीमध्ये घट झाल्याचे निरीक्षण केले. ज्या विषांमध्ये उपघातक भूमिका बजावण्याची क्षमता असते, ते संपर्कात आलेल्या कीटकांना अनेकविध नुकसान पोहोचवण्यासाठी अधिक प्रभावी मानले जातात⁷⁶.
आमच्या निष्कर्षांमधील ऊतकशास्त्रीय निरीक्षणांवरून असे दिसून येते की, एंटरोबॅक्टर क्लोआके एसजे२ (Enterobacter cloacae SJ2) द्वारे उत्पादित बायोसरफॅक्टंट्स डास (Cx. quinquefasciatus) आणि वाळवी (O. obesus) यांच्या अळ्यांच्या ऊतींमध्ये लक्षणीय बदल घडवतात. ओचोला७७ (Ochola77) यांनी ॲनोफिलीस गॅम्बियास (An. gambiaes.s) आणि ॲनोफिलीस अरेबिका (An. arabica) मध्ये तुळशीच्या तेलाच्या अर्कमुळे अशाच प्रकारच्या विकृती निर्माण झाल्याचे वर्णन केले आहे. कामराज आणि इतर७८ (Kamaraj et al.78) यांनी देखील ॲनोफिलीस स्टेफनीच्या अळ्यांमध्ये त्याच प्रकारच्या आकारशास्त्रीय विकृतींचे वर्णन केले आहे, ज्यांना सोन्याच्या नॅनोकणांच्या संपर्कात आणले होते. वसंत-श्रीनिवासन आणि इतर७९ (Vasantha-Srinivasan et al.79) यांनी असेही नोंदवले आहे की शेफर्ड्स पर्सच्या इसेन्शियल ऑइलमुळे एडीस अल्बोपिक्टस (Aedes albopictus) आणि एडीस इजिप्टी (Aedes aegypti) यांच्या चेंबर आणि एपिथेलियल थरांचे गंभीर नुकसान झाले. राघवेंद्रन आणि इतर यांनी नोंदवले की, डासांच्या अळ्यांवर स्थानिक पेनिसिलियम बुरशीच्या ५०० मिग्रॅ/मिली मायसेलियल अर्काने उपचार केले असता, एडीस इजिप्टी आणि सीएक्स. (Aedes aegypti and Cx.) मध्ये गंभीर ऊतकशास्त्रीय नुकसान दिसून आले. मृत्यू दर ८०. यापूर्वी, अबिनाया आणि इतरांनी ॲन. स्टीफन्सी आणि ए. एजिप्टीच्या चौथ्या अवस्थेतील अळ्यांचा अभ्यास केला होता. बी. लायकेनिफॉर्मिस एक्सोपॉलीसॅकराइड्सने उपचार केलेल्या एडीस एजिप्टीमध्ये अनेक हिस्टोलॉजिकल बदल आढळले, ज्यात गॅस्ट्रिक सेकम, स्नायूंचा ऱ्हास, मज्जारज्जू गँग्लियाचे नुकसान आणि विस्कळीतपणा यांचा समावेश होता.७२. राघवेंद्रन आणि इतरांच्या मते, पी. डेलिया मायसेलियल अर्काने उपचार केल्यानंतर, चाचणी केलेल्या डासांच्या (चौथ्या अवस्थेतील अळ्या) मध्य आतड्याच्या पेशींमध्ये आतड्याच्या पोकळीत सूज, आंतरपेशीय घटकांमध्ये घट आणि केंद्रकाचा ऱ्हास दिसून आला.८१. इचिनेशिया पानांच्या अर्काने उपचार केलेल्या डासांच्या अळ्यांमध्येही असेच हिस्टोलॉजिकल बदल दिसून आले, जे उपचारित संयुगांची कीटकनाशक क्षमता दर्शवते.५०.
इकोसार सॉफ्टवेअरच्या वापराला आंतरराष्ट्रीय मान्यता मिळाली आहे८२. सध्याचे संशोधन असे सूचित करते की सूक्ष्मशैवाल (C. vulgaris), मासे आणि पाण्यातील पिसू (D. magna) यांच्यासाठी इकोसार बायोसरफॅक्टंट्सची तीव्र विषारीता संयुक्त राष्ट्रांनी परिभाषित केलेल्या "विषारीता" श्रेणीमध्ये येते८३. इकोसार इकोटॉक्सिसिटी मॉडेल पदार्थांच्या तीव्र आणि दीर्घकालीन विषारीतेचा अंदाज लावण्यासाठी एसएआर (SAR) आणि क्यूएसएआर (QSAR) वापरते आणि सेंद्रिय प्रदूषकांच्या विषारीतेचा अंदाज लावण्यासाठी याचा अनेकदा वापर केला जातो८२,८४.
पॅराफॉर्मल्डिहाइड, सोडियम फॉस्फेट बफर (पीएच 7.4) आणि या अभ्यासात वापरलेली इतर सर्व रसायने भारतातील हायमीडिया लॅबोरेटरीजकडून खरेदी करण्यात आली.
बायोसरफॅक्टंटचे उत्पादन 500 मिलीलीटरच्या एर्लेनमेयर फ्लास्कमध्ये करण्यात आले, ज्यात एकमेव कार्बन स्रोत म्हणून 1% कच्चे तेल मिसळलेले 200 मिलीलीटर निर्जंतुक बुशनेल हास माध्यम होते. एंटरोबॅक्टर क्लोआके SJ2 (1.4 × 104 CFU/ml) चे प्रीकल्चर टाकून ऑर्बिटल शेकरवर 37°C तापमानावर, 200 rpm वेगाने 7 दिवसांसाठी संवर्धित करण्यात आले. इनक्यूबेशन कालावधीनंतर, कल्चर माध्यमाला 4°C तापमानावर 20 मिनिटांसाठी 3400×g वेगाने सेंट्रीफ्यूज करून बायोसरफॅक्टंट काढण्यात आले आणि परिणामी मिळालेला सुपरनॅटंट स्क्रीनिंगच्या उद्देशाने वापरण्यात आला. बायोसरफॅक्टंट्सच्या ऑप्टिमायझेशन प्रक्रिया आणि वैशिष्ट्यीकरण आमच्या पूर्वीच्या अभ्यासा²⁶ मधून स्वीकारण्यात आले होते.
क्युलेक्स क्विन्क्वेफासिएटसच्या अळ्या सेंटर फॉर ॲडव्हान्स्ड स्टडी इन मरीन बायोलॉजी (सीएएस), पलांचीपेटाई, तामिळनाडू (भारत) येथून मिळवण्यात आल्या. अळ्यांचे संगोपन निर्आयनीकृत पाण्याने भरलेल्या प्लास्टिकच्या कंटेनरमध्ये २७ ± २°C तापमानात आणि १२:१२ (प्रकाश:अंधार) या प्रकाश-अंधार चक्रात करण्यात आले. डासांच्या अळ्यांना १०% ग्लुकोजचे द्रावण खाऊ घालण्यात आले.
क्युलेक्स क्विन्क्वेफासिएटसच्या अळ्या उघड्या आणि असुरक्षित सेप्टिक टाक्यांमध्ये आढळल्या आहेत. प्रयोगशाळेत अळ्या ओळखण्यासाठी आणि त्यांचे संवर्धन करण्यासाठी प्रमाणित वर्गीकरण मार्गदर्शक तत्त्वे वापरा85. जागतिक आरोग्य संघटनेच्या शिफारशींनुसार अळीनाशक चाचण्या घेण्यात आल्या86. क्विन्क्वेफासिएटसच्या चौथ्या अवस्थेतील अळ्या 25 मिली आणि 50 मिलीच्या गटांमध्ये बंद नळ्यांमध्ये गोळा केल्या गेल्या, ज्यांच्या क्षमतेच्या दोन-तृतीयांश हवेची पोकळी होती. प्रत्येक नळीत स्वतंत्रपणे बायोसरफॅक्टंट (0-50 मिग्रॅ/मिली) टाकण्यात आले आणि 25°C तापमानावर साठवण्यात आले. नियंत्रण नळीमध्ये फक्त डिस्टिल्ड वॉटर (50 मिली) वापरण्यात आले. ज्या अळ्यांनी उष्मायन कालावधीत (12-48 तास) पोहण्याची कोणतीही चिन्हे दर्शविली नाहीत, त्यांना मृत मानले गेले87. समीकरण (1) वापरून अळी मृत्यूची टक्केवारी काढा.88.
ओडोंटोटर्मिटिडी (Odontotermitidae) या कुळात भारतीय वाळवी ओडोंटोटर्मेस ओबेसस (Odontotermes obesus) चा समावेश होतो, जी भारतातील अण्णामलाई विद्यापीठाच्या कृषी कॅम्पसमधील कुजणाऱ्या लाकडांमध्ये आढळते. हे बायोसरफॅक्टंट (0–50 mg/ml) हानिकारक आहे की नाही हे ठरवण्यासाठी सामान्य कार्यपद्धती वापरून त्याची चाचणी करा. लॅमिनार एअर फ्लोमध्ये ३० मिनिटे सुकवल्यानंतर, व्हॉटमन पेपरच्या प्रत्येक पट्टीवर ३०, ४०, किंवा ५० mg/ml या सांद्रतेमध्ये बायोसरफॅक्टंटचा लेप दिला गेला. लेप दिलेल्या आणि लेप न दिलेल्या कागदाच्या पट्ट्यांची पेट्री डिशच्या मध्यभागी चाचणी करून तुलना केली गेली. प्रत्येक पेट्री डिशमध्ये सुमारे तीस सक्रिय वाळवी ओ. ओबेसस (O. obesus) होत्या. नियंत्रण आणि चाचणी वाळवींना अन्न स्रोत म्हणून ओला कागद देण्यात आला. उष्मायन कालावधीत सर्व प्लेट्स खोलीच्या तापमानावर ठेवल्या गेल्या. वाळवी १२, २४, ३६ आणि ४८ तासांनंतर मरण पावल्या89,90. त्यानंतर वेगवेगळ्या बायोसरफॅक्टंट सांद्रतेवर वाळवीच्या मृत्यूदराची टक्केवारी मोजण्यासाठी समीकरण १ चा वापर केला गेला. (2).
नमुने बर्फावर ठेवून, १०० मिली ०.१ एम सोडियम फॉस्फेट बफर (पीएच ७.४) असलेल्या मायक्रोट्यूबमध्ये भरण्यात आले आणि पुढील विश्लेषणासाठी राजीव गांधी सेंटर फॉर ॲक्वाकल्चर (आरजीसीए) च्या सेंट्रल ॲक्वाकल्चर पॅथॉलॉजी लॅबोरेटरी (सीएपीएल), हिस्टोलॉजी लॅबोरेटरी, सिरकाली, मयिलादुथुरै जिल्हा, तामिळनाडू, भारत येथे पाठवण्यात आले. नमुने तात्काळ ३७°C तापमानावर ४८ तासांसाठी ४% पॅराफॉर्मल्डिहाइडमध्ये स्थिर करण्यात आले.
स्थिरीकरण टप्प्यानंतर, पदार्थ ०.१ एम सोडियम फॉस्फेट बफर (पीएच ७.४) ने तीन वेळा धुतला गेला, इथेनॉलमध्ये टप्प्याटप्प्याने निर्जलीकरण केले गेले आणि ७ दिवसांसाठी लायका रेझिनमध्ये भिजवून ठेवला गेला. त्यानंतर तो पदार्थ रेझिन आणि पॉलिमरायझरने भरलेल्या प्लास्टिकच्या साच्यात ठेवला जातो, आणि नंतर तो पदार्थ असलेला ठोकळा पूर्णपणे पॉलिमरायझ होईपर्यंत ३७°C तापवलेल्या ओव्हनमध्ये ठेवला जातो.
पॉलिमरायझेशननंतर, LEICA RM2235 मायक्रोटोम (Rankin Biomedical Corporation 10,399 Enterprise Dr. Davisburg, MI 48,350, USA) वापरून ब्लॉक्स ३ मिमी जाडीचे कापण्यात आले. हे सेक्शन्स स्लाईड्सवर गटबद्ध केले आहेत, प्रत्येक स्लाईडवर सहा सेक्शन्स आहेत. स्लाईड्स खोलीच्या तापमानावर वाळवण्यात आल्या, नंतर ७ मिनिटांसाठी हेमॅटोक्सिलिनने रंगवण्यात आल्या आणि ४ मिनिटांसाठी वाहत्या पाण्याने धुतल्या गेल्या. याव्यतिरिक्त, त्वचेवर ५ मिनिटांसाठी इओसिन द्रावण लावा आणि ५ मिनिटांसाठी वाहत्या पाण्याने धुवा.
विविध उष्णकटिबंधीय स्तरांवरील जलीय जीवांचा वापर करून तीव्र विषारीपणाचा अंदाज वर्तवण्यात आला: ९६-तासांचे माशांसाठीचे LC50, ४८-तासांचे D. magna साठीचे LC50, आणि ९६-तासांचे हिरव्या शैवालासाठीचे EC50. रॅम्नो लिपिड बायोसरफॅक्टंट्सचा मासे आणि हिरव्या शैवालावरील विषारीपणा, यूएस एन्व्हायर्नमेंटल प्रोटेक्शन एजन्सीने विकसित केलेल्या विंडोजसाठीच्या ECOSAR सॉफ्टवेअर आवृत्ती २.२ चा वापर करून तपासण्यात आला. (https://www.epa.gov/tsca-screening-tools/ecological-struct-activity-relationships-ecosar-predictive-model येथे ऑनलाइन उपलब्ध).
लार्व्हिसिडल आणि अँटीटर्माइट क्रियाकलापांसाठी सर्व चाचण्या तिप्पट केल्या गेल्या. 95% आत्मविश्वास अंतरासह मध्यम प्राणघातक एकाग्रता (LC50) मोजण्यासाठी लार्व्हा आणि वाळवी मृत्यू डेटाचे नॉनलाइनर रिग्रेशन (डोस प्रतिसाद व्हेरिएबल्सचा लॉग) केले गेले आणि Prism® (आवृत्ती 8.0, GraphPad Software) Inc. , USA) 84, 91 वापरून एकाग्रता प्रतिसाद वक्र तयार केले गेले.
प्रस्तुत अभ्यास एंटरोबॅक्टर क्लोएसी एसजे२ (Enterobacter cloacae SJ2) द्वारे उत्पादित सूक्ष्मजैविक बायोसरफॅक्टंट्सची डासांच्या अळ्या मारणारे आणि वाळवी प्रतिबंधक घटक म्हणून असलेली क्षमता उघड करतो, आणि हे कार्य अळ्या मारणाऱ्या व वाळवी प्रतिबंधक क्रियेच्या कार्यप्रणाली अधिक चांगल्या प्रकारे समजून घेण्यास हातभार लावेल. बायोसरफॅक्टंट्सने उपचार केलेल्या अळ्यांच्या ऊतकशास्त्रीय अभ्यासात पचनसंस्था, मध्य आतडे, प्रमस्तिष्क बाह्यक यांना झालेली हानी आणि आतड्याच्या उपकला पेशींची अतिवृद्धी (हायपरप्लासिया) दिसून आली. निष्कर्ष: एंटरोबॅक्टर क्लोएसी एसजे२ द्वारे उत्पादित रॅम्नो लिपिड बायोसरफॅक्टंटच्या वाळवी प्रतिबंधक आणि अळ्या मारणाऱ्या क्रियाशीलतेच्या विषशास्त्रीय मूल्यांकनातून असे दिसून आले की, हा आयसोलेट डास (Cx quinquefasciatus) आणि वाळवी (O. obesus) यांच्या वाहक-जनित रोगांच्या नियंत्रणासाठी एक संभाव्य जैविक कीटकनाशक आहे. बायोसरफॅक्टंट्सची मूळ पर्यावरणीय विषारीता आणि त्यांचे संभाव्य पर्यावरणीय परिणाम समजून घेण्याची गरज आहे. हा अभ्यास बायोसरफॅक्टंट्सच्या पर्यावरणीय जोखमीचे मूल्यांकन करण्यासाठी एक वैज्ञानिक आधार प्रदान करतो.