L. Mei et al. (2020) have found the synergistic antibacterial effect of nanocomposite of chitosan oligosaccharide and silver nanoparticles. It is possible to enhance the surface charge of AgNPs by conjugating COS to them. This intensifies their electrostatic contacts and improves their capacity to cling to negatively charged bacterial cytoplasmic membranes. By functioning as an antibacterial agent in multivalent binding, COS can also make it easier for bacteria to absorb AgNPs. (Mei et al., 2020)

AgNPs and chitosan biopolymers can be combined to produce a more effective and diverse antibacterial effect. Incredibly strong antibacterial activity that acts against both gram-positive and gram-negative bacteria is observed in AgNPs-loaded chitosan composite. (Yang et al., 2016)

AgNPs were developed in a study by L.O. Cinterza et al. (2018) to balance toxicity and antibacterial activity. In order to stabilize the capping and increase biocompatibility, chitosan was used as the capping agent. The findings demonstrated that, in comparison to bare nanoparticles, chitosan stabilized AgNPs were nontoxic to normal fibroblasts, even at high concentrations, while considerable antibacterial activity was observed. (Cinteza et al., 2018)

There are some studies to show the efficacy of silver nano/oligomer for the treatment of plant diseases. L.T. Hien et al. (2022) have synthesized chitosan-stabilized silver nanoparticles (AgCSs) and evaluated antibacterial activity against X. oryzae pv. Oryzae bacteria caused the blight disease of rice.  The study revealed that the use of AgCSs was effective in inhibiting those pathogens in rice. (Hien et al., 2022)

P. Vatcharakajon, who studied at Maejo University International College, Chiang Mai, Thailand has successfully produced hybrid solutions composed of AgNPs and COAMs. It has previously been studied, and results indicate that it significantly inhibits the mycelial growth of an isolated strain of Lasiodiplodia brasiliensis from durian trees. This hybrid has been employed in field trials and has been successful in curing several plant diseases, including the Cassava mosaic virus, Phytophthora fungal infection, and Citrus greening disease.

องค์ประกอบของโอซิล

1. ซิลเวอร์นาโนที่ผลิตจากแร่เงินความบริสุทธิ์สูง
2. โอลิโกเมอร์ที่ผลิตจากวัตถุดิบไคโตซานเป็นส่วนประกอบหลัก เรีบกว่า ไคโตซาน โอลิโกเมอร์ หรือ ไคโตซาน โอลิโกแซคคาไรด์

ข้อมูลจากงานวิจัยของ L. Mei และคณะ 2020 พบว่า สารที่มีองค์ประกอบของซิลเวอร์นาโนและไคโตซานโอลิโกเมอร์ มีการเสริมฤทธิ์กันในการกำจัดเชื้อโรค  จากรูปแสดงการกำจัดเชื้อแบคทีเรีย พบว่าซิลเวอร์นานโน-โอลิโกเมอร์ (AgNPs-COS) มีพื้นที่การยับยั้งเชื้อ (zone of inhibition) กว้างกว่าการใช้ซิลเวอร์นาโน (AgNPs) หรือ โอลิโกเมอร์ (COS) เพียงอย่างเดียว) แสดงถึงการเสริมฤทธิ์กันในการต้านจุลชีพแบบ Synergistic Antimicrobial Activity ของสารทั้งสองชนิด

การประยุกต์ใช้ที่สำคัญอย่างหนึ่งของอนุภาคซิลเวอร์นาโน คือใช้ในการจัดการโรคพืช (management of plant diseases) อนุภาคซิลเวอร์นาโนสามารถยับยั้งเชื้อจุลินทรีย์ได้หลายโหมดด้วยกัน สามารถใช้ได้ด้วยความปลอดภัยในการควบคุมเชื้อโรคพืชต่าง ๆ เมื่อเทียบกับสารฆ่าเชื้อราสังเคราะห์ การประยุกต์ใช้อนุภาคซิลเวอร์นาโนในการปกป้องพืช (N. Gupta et al. 2018)

จากงานวิจัย JL. Stephano-Horrnedo และคณะ 2020 พบว่าสามารถใช้ซิลเวอร์นานโนทั้งรูปแบบฉีดเข้าลำต้น และการพ่นทางใบ ในการรักษาโรคกรีนนิ่งในต้นส้ม (Huanglongbing disease) ได้ ดังแสดงในรูป 2 และ 3

ในส่วนของสารไคโตซานโอลิโกเมอร์นั้นสามารถออกฤทธิ์ในการกำจัดเชื้อก่อโรคในพืชทั้ง เชื้อรา แบคทีเรีย และไวรัส (LY. Ing et al. 2012 และ CL. Ke et al. 2021 ) โดยกลไกการเป็นประจุบวก(Cation) การคีเลต (Chelation) และการยับยั้งดีเอ็นเอของเชื้อโรค (DNA inhibition)

นอกจากนี้ได้มีการทดสอบในห้องปฏิบัติการของศูนย์วิจัยนวัตกรรมเพื่ออุตสาหกรรมและการเกษตรนานาชาติ วิทยาละยนานาชาติ มหาวิทยาลัยแม่โจ้ ถึงประสิทธิภาพในการยับยั้งเชื้อ Colletotrichum gloeosporioides ซึ่งเป็นเชื้อที่ก่อโรค แอนแทรคโนส (Anthracnose) โดยพิจารณาการยับยั้งไมซีเลีย (mycelial inhibition) ของเชื้อรา เทียบกับกลุ่มควบคุม และยาคาร์เบนดาซิม พบว่า นวัตกรรมวัคซีนพืชสามารถยับยั้งการเจริญของไมซีเลียของเชื้อ Colletotrichum gloeosporioides ได้ดีเท่ากับหรือดีกว่ายา คาร์เบนดาซิม

การทดสอบในพื้นที่การเกษตรจริง พบว่าเนื้อเยื่อท่อน้ำเลี้ยงของต้นทุเรียนมีสีเหลืองหรือสีขาวแสดงถึงอาการที่หายจากการติดเชื้อราและมีการเจริญเติบโตเพิ่มขึ้น (ภาคภูมิ วัชรขจร)

จากงานวิจัยในต่างประเทศและการทดสอบในประเทศของสารซิลเวอร์นาโนและไตโตซานโอลิโกเมอร์ดังกล่าวข้างต้น จึงเป็นเหตุที่มาของการคิดค้นสารโอซิลเพื่อใช้ในการกำจัดโรคพืชและบำรุงต้นพืชได้อีกด้วย

ความปลอดภัย

โอซิลที่วิจัยและพัฒนาขึ้นมานี้ผลิตจากสารธรรมชาติ มีความปลอดภัยสูง ไม่มีความเป็นพิษต่อเซลล์มนุษย์ (Non-Cytotoxic) และไม่มีสารตกค้างในผลไม้ และสิ่งแวดล้อม

การใช้โอซิลในการเกษตร

1. กำจัดเชื้อก่อโรคในพืช (Phytopathogens) ได้แก่ เชื้อรา ไวรัส และแบคทีเรีย เช่น โรคกรีนนิ่งในพืชตระกูลส้ม โรครารากเน่าโคนเน่า โรคแคงเกอร์ เชื้อไวรัสก่อโรคใบด่างในมันสำปะหลัง
2. ใช้ยืดอายุ (shelf-life) ของอาหาร ผัก และ ผลไม้ เพื่อเก็บไว้ได้นาน มีประโยชน์ในการขนส่งทางไกล เช่น การส่งออกผักและผลไม้
3. กระตุ้นการเจริญเติบโตของเนื้อเยื่อพืช สร้างท่อน้ำเลี้ยงท่ออาหารในลำต้น และบำรุงใบ ดอก และ ผล

การใช้โอซิลรักษาโรคกรีนนิ่งในต้นส้ม

การทดสอบการใช้โอซิลในการรักษาโรคกรีนนิ่ง ในสวนส้ม อ.ฝาง จ.เชียงใหม่ โดยทีมวิจัยที่นำโดย รศ.ดร. ระพีพันธ์ แดงตันกี คณบดีวิทยาลัยนานาชาติ มหาวิทยาลัยแม่โจ้ และ ผู้อำนวยการศูนย์วิจัยนวัตกรรมเพื่ออุตสาหกรรมและการเกษตรนานาชาติ(ศนน.) อจ.ภาคภูมิ วัชรขจร นักวิจัยศนน. นักศึกษาปริญญาเอก สาขาเกษตรอินทรีย์ วิทยาลัยนานาชาติ และ อจ.อำพล สอนสระเกษ นักศึกษาปริญญาเอก สาขาสหวิทยาการเกษตร มหาวิทยาลัยแม่โจ้

ขั้นตอนที่ 1 : ตรวจต้นส้มด้วยชุดตรวจกรีนนิ่ง (คิดค้นโดยนักวิจัยไทย)

ทีมวิจัยวินิจฉัยเบื้อต้นโดยดูลักษณะใบของส้มที่มีอาการแสดงว่าเป็นโรคกรีนนิ่ง และเก็บใบส้มมาทำการตรวจด้วยชุดทดสอบที่คิดค้นโดย อจ.อำพล สอนสระเกษ ผลทดสอบดังแสดงในรูปที่ 1 ในชุดควบคุมเป็นใบส้มที่ไม่มีอาการของโรค ชุดที่ 1-6 ตรวจพบโรคกรีนนิ่งโดยพิจารณาจากสีของสารทดสอบที่เปลี่ยนเป็นสีม่วง ทั้งนี้ความเข้มของสียังแสดงถึงอาการและความรุนแรงของโรคกรีนนิ่ง ซึ่งในตัวอย่างที่ 4-6 แสดงสีม่วงเข้มที่ชัดเจน

ขั้นตอนที่ 2 : ทดสอบสารโอซิลในต้นส้มที่พบการติดเชื้อโรคกรีนนิ่ง

ใช้สารโอซิล ปริมาณ 1.2 ลิตร ต่อต้น โดยวิธีการเจาะลำต้นแล้วฉีดเข้าท่อน้ำเลี้ยง เช่นเดียวกับการที่ชาวสวนใช้แอมพิซิลลิน

ขั้นตอนที่ 3 : ติดตามผลโดยสังเกตการณ์แตกยอดและใบส้ม

สรุปผลการทดสอบ

          สารโอซิลสามารถใช้รักษาโรคกรีนนิ่งในต้นส้มได้ ยืนยันจากผลทดสอบในสวนส้ม พบว่าส้มมีการแตกยอดใหม่ มีลักษณะใบที่สมบูรณ์ ดอกและผลร่วงหล่นน้อยลง ประสิทธิภาพเทียบเท่าการใช้ยาแอมพิซิลลิน จึงสามารถใช้ทดแทนยาปฏิชีวนะได้ แต่โอซิลมีความปลอดภัยกว่า เนื่องจากเป็นสารสกัดจากธรรมชาติที่มีความปลอดภัยสูง ทั้งนี้สามารถประยุกต์การใช้สารโอซิลในการกำจัดโรคพืชกับการปลูกพืชชนิดอื่น ๆได้ เช่น ทุเรียน ลำไย มันสำปะหลัง

วิธีการใช้

สูตรที่ 1 สำหรับฉีดเข้าลำต้นและกิ่ง

ใช้สารโอซิล 1 ลิตร ผสมน้ำ 40 ลิตร นำน้ำที่ผสมแล้วปริมาณ 0.5-1.5 ลิตร (ปริมาณขึ้นกับความรุนแรงของโรค)  ใส่กระบอกแทนยาปฏิชีวนะ ปักเข็มเพื่อฉีดเข้าลำต้นหรือกิ่งพืช

สูตรที่ 2 สำหรับฉีดพ่นทางใบ

ใช้สารโอซิล พลัส 1 ลิตร ผสมน้ำ 1000 ลิตร นำน้ำที่ผสมแล้ว ฉีดพ่นที่ลำต้น กิ่ง และใบ โดยใช้ปริมาณต้นละ 1-3 ลิตร ฉีดพ่นทุก ๆ 15-30 วัน

เอกสารอ้างอิง

1. Abdelmalek, G.A.,  and Salaheldin, TA.. Silver Nanoparticles as a Potent Fungicide for Citrus Phytopathogenic Fungi. J Nanomed Res 2016, 3(5): 00065.
2. Ali, M. Inhibition of Phytophthora parasitica and P. capsica by Silver Nanoparticles Synthesized Using Aqueous Extract of Artemisia absinthium. Disease Control and Pest Management Vol. 105, No. 9, 2015.
3. Dangtungee, R. Silver Nanopolymer Composites: Production and Efficiency. Mechanics of Composite Materials, Vol. 51, No. 2, May, 2015 (Russian Original Vol. 51, No. 2, March-April, 2015).
4. Elmer, W. et al. Nanoparticles for plant disease management. Current opinion in environment science & health. 2018. 6:66-70.
5. Gupta, N. et al. Applications of silver nanoparticles in plant protection. Nanobiotechnology application in plant protection. Springer International Publishing AG, Switzerland, chapter 9, p.246-265 (2020).
6. Matei, P.M. et al. Synthesis of Chitosan Oligomers/Propolis/Silver Nanoparticles Composite Systems and Study of Their Activity against Diplodia seriata. International Journal of Polymer Science. Volume 2015, Article ID 864729, 11 pages.
7. Mei, L. et al. Multivalent and synergistic chitosan oligosaccharide-Ag nanocomposites for therapy of bacterial infection. Scientific Reports 2020, 10:1001, 3-9.
8. Srisuk, R., Siengchin S., and Dangtungee, R. Antifungal, Bacterial and Mechanical Properties of Natural Rubber Filled with Silver and Copper Nanoparticles. Pure and Applied Chemistry International Conference 2012 (PACCON 2012).
9. Sonseca, A. et al. Multifunctional PLA Blends Containing Chitosan Mediated Silver Nanoparticles: Thermal, Mechanical, Antibacterial, and Degradation Properties. Nanomaterials 2020, 10, 22, 1-17.
10. Stephano-Hornedo, JL. et al. Argovit^TM silver nanoparticles to fight Huanglongbing disease in Mexican limes (Citrus aurantifolia Swingle). The Royal Society of Chemistry 2020, 10, 6146–6155.
11. Xing, Y. et al. Antimicrobial Nanoparticles Incorporated in Edible Coatings and Films for the Preservation of Fruits and Vegetables. Molecules 2019, 24, 1695, 1-30.
12. Yang, C-H. et al. Microfluidic assisted synthesis of silver nanoparticle–chitosan composite microparticles for antibacterial applications. International Journal of Pharmaceutics 2016, 510, 493–500.