Aplicação de nanopartículas de cobre e prata no controle de parasitos em peixes: eficácia e mecanismos fisiológicos

Abstract

A nanotecnologia tem se destacado como uma promissora aliada na aquicultura moderna, oferecendo soluções inovadoras para o controle de doenças que comprometem a sanidade dos peixes cultivados. Entre essas soluções, as nanopartículas metálicas, como as de prata (AgNPs) e cobre (CuNPs), vêm sendo amplamente investigadas devido às suas propriedades físicoquímicas únicas, que as diferenciam dos antiparasitários convencionais. O objetivo desse estudo foi avaliar a eficácia antiparasitária e antimicrobiana dessas nanopartículas, bem como seus efeitos fisiológicos e histopatológicos em Cyprinus carpio koi. Três ensaios foram realizados: o primeiro avaliou a eficácia in vitro de AgNPs contra o monogenéticos Dactylogyrus minutus e a bactéria Aeromonas hydrophila. Concentrações crescentes de AgNPs (100?800 mg/L) demonstraram efeito dose-dependente, com eficácia antiparasitária de até 87% em 300 min. O teste antimicrobiano indicou uma concentração inibitória mínima (MIC) de 125 mg/mL para A. hydrophila. Apesar da eficácia parcial, os resultados apontam limitações para o uso de AgNPs, exigindo estudos adicionais de toxicidade. O segundo ensaio investigou a eficácia in vitro de CuNPs contra os monogenéticos D. minutus, D. extensus, Gyrodactylus cyprini, o cestóide Schyzocotyle acheilognathi, e bactérias A. hydrophila. CuNPs apresentaram ação antimicrobiana (zona de inibição de 14,0 ± 1,6 mm e MIC de 12.500 mg/L) e efeito antiparasitário significativo contra monogenéticos e cestoide, especialmente na concentração de 300 mg/L. No entanto, os testes de toxicidade para carpa koi revelaram efeitos adversos em concentrações elevadas, indicando que a aplicação prática requer ajustes de dose. No último estudo, avaliou-se a eficácia de CuNPs (0,3; 0,6; 1,25 mg/L) em banhos terapêuticos para carpa Koi contra monogenéticos, durante 5 h, seguidos por um período pós-exposição de 48 h. As CuNPs reduziram a infestação por D. minutus e D. extensus, com destaque para 1,25 mg/L. Após banhos terapêuticos, foram observadas alterações hematológicas (aumento do número de leucócitos e redução do hematócrito), alterações iônicas (cloreto e cálcio) e lesões histológicas nas brânquias, mais intensas após 5 h e parcialmente reversíveis em 48 h. Estes achados indicam o potencial terapêutico relevante de tais nanopartículas nanopartículas metálicas como agentes antiparasitários e antimicrobianos promissores na aquicultura, porém limitado por efeitos fisiológicos adversos. Portanto, esses resultados inndicam a necessidade de mais estudos sobre segurança, bioacumulação, mecanismos de ação e protocolos de aplicação antes da adoção ampla desses nanomateriais em sistemas de produção aquícola.

Abstract: Nanotechnology has emerged as a promising ally in modern aquaculture, offering innovative solutions for the control of diseases that compromise the health of farmed fish. Among these solutions, metallic nanoparticles such as silver (AgNPs) and copper (CuNPs) have been extensively investigated due to their unique physicochemical properties, which set them apart from conventional antiparasitic agents. This study aimed to evaluate the antiparasitic and antimicrobial efficacy of these nanoparticles, as well as their physiological and histopathological effects on Cyprinus carpio koi. Three trials were conducted. The first assessed the in vitro efficacy of AgNPs against the monogenean Dactylogyrus minutus and the bacterium Aeromonas hydrophila. Increasing concentrations of AgNPs (100?800 mg/L) showed a dosedependent effect, with antiparasitic efficacy reaching up to 87% within 300 minutes. The antimicrobial test indicated a minimum inhibitory concentration (MIC) of 125 mg/mL for A. hydrophila. Despite partial efficacy, the results highlight limitations for the use of AgNPs, underscoring the need for further toxicity studies. The second trial investigated the in vitro efficacy of CuNPs against the monogeneans D. minutus, D. extensus, G. cyprini, the cestode Schyzocotyle acheilognathi, and the bacterium A. hydrophila. CuNPs exhibited antimicrobial activity (inhibition zone of 14.0 ± 1.6 mm and MIC of 12,500 mg/L) and significant antiparasitic effects against both monogeneans and the cestode, particularly at a concentration of 300 mg/L. However, toxicity tests on koi carp revealed adverse effects at higher concentrations, indicating that practical application requires dosage adjustments. The final study evaluated the efficacy of CuNPs (0.3, 0.6, and 1.25 mg/L) in therapeutic baths for koi carp against monogeneans over 5 h, followed by a 48 h post-exposure period. CuNPs reduced infestations by D. minutus and D. extensus, with the most notable effect observed at 1.25 mg/L. After therapeutic baths, hematological alterations (increased leukocyte count and decreased hematocrit), ionic imbalances (chloride and calcium), and gill histological lesions were observed more pronounced after 5 h and partially reversible after 48 h. These findings demonstrate the therapeutic potential of metallic nanoparticles as promising antiparasitic and antimicrobial agents in aquaculture, although their use is constrained by adverse physiological effects. Therefore, further studies on safety, bioaccumulation, mechanisms of action, and application protocols are necessary before the widespread adoption of these nanomaterials in aquaculture production systems.