Control de enfermedades y bioseguridad

Reducciones medidas de bacterias de la acuicultura

Las nanoburbujas de ozono produjeron reducciones grandes y rápidas de bacterias cultivables en pruebas de laboratorio y en agua de estanque. Las nanoburbujas de oxígeno, donde se compararon, produjeron reducciones mucho menores. Los estudios que siguen informan recuentos antes y después del tratamiento; midieron bacterias en el agua, no resultados sanitarios en granjas.

Vibrio parahaemolyticus

Ciertas cepas de V. parahaemolyticus causan en el camarón el síndrome de mortalidad temprana, también llamado necrosis hepatopancreática aguda (EMS/AHPND, por sus siglas en inglés). En pruebas de laboratorio, el tratamiento con nanoburbujas de ozono redujo V. parahaemolyticus de 10⁶ UFC/mL a niveles no detectables en 6 minutos. Las nanoburbujas de oxígeno, probadas en paralelo, lo redujeron un 31 % en una semana Nghia et al., 2022.

Un segundo estudio con una cepa de EMS/AHPND encontró que las nanoburbujas de ozono redujeron V. parahaemolyticus cultivable en agua de mar en más de un 99,99 % en 1 minuto de exposición. Los investigadores informaron que el tratamiento retrasó la mortalidad en camarones infectados Imaizumi et al., 2018.

Streptococcus y Aeromonas en agua dulce

En agua dulce, una exposición de 10 minutos a nanoburbujas de ozono redujo Streptococcus agalactiae en un 96,11 % y Aeromonas veronii en un 97,92 %. La materia orgánica, como la presente en el agua de cultivo, disminuyó el efecto unas 1,6 veces. Los tratamientos repetidos con nanoburbujas de ozono mantuvieron bajas las poblaciones bacterianas, y los autores informaron que el tratamiento fue seguro para la tilapia del Nilo en las condiciones del ensayo Jhunkeaw et al., 2021.

Bacterias totales en agua de estanque

Las nanoburbujas de ozono a 0,15 mg/L redujeron las bacterias heterótrofas totales en agua de estanque entre un 90,9 % y un 99,4 % Huang et al., 2023. Una reducción de esa magnitud puede reiniciar la comunidad microbiana. Si eso abre una ventana útil para reintroducir microorganismos beneficiosos (probióticos) antes de que otras especies se restablezcan es una pregunta abierta que el trabajo citado no pone a prueba.

Cómo se explican las reducciones

La explicación que se ofrece es oxidativa, con un posible componente físico. Es un mecanismo propuesto, tomado en parte de una revisión sobre el tratamiento de aguas residuales industriales.

Las nanoburbujas de ozono se asocian con especies reactivas de oxígeno (ERO), en particular radicales hidroxilo (•OH). Estos radicales tienen un potencial redox alto (2,80 V) y reaccionan de forma no selectiva: oxidan los ácidos grasos poliinsaturados de las membranas bacterianas (peroxidación lipídica) y dañan el ADN, y el contenido celular se filtra al exterior Mukherjee et al., 2023; Huang et al., 2023.

También se ha propuesto una contribución física: las ondas de choque del colapso de las burbujas podrían romper las membranas celulares. La evidencia más clara de efectos combinados involucró otra fuente de energía. En pruebas de laboratorio con Aeromonas hydrophila y V. parahaemolyticus, las nanoburbujas de oxígeno combinadas con ultrasonido lograron una reducción de más de 6 log UFC/mL Rafeeq et al., 2020.

Biopelículas en superficies y tuberías

Las biopelículas en las paredes de los tanques y en las tuberías pueden albergar patógenos, y las nanoburbujas se han estudiado como una forma de desprenderlas. La evidencia proviene de superficies en contacto con alimentos, líneas de agua y filtros, no de tanques de acuicultura.

Las biopelículas se mantienen unidas gracias a sustancias poliméricas extracelulares (EPS, por sus siglas en inglés). Se cree que las nanoburbujas, y en particular las de ozono, penetran esa matriz y generan radicales hidroxilo que degradan sus proteínas y polisacáridos, de modo que la biopelícula pierde estructura y se desprende Shiroodi et al., 2021. En pruebas de laboratorio, las nanoburbujas solas o combinadas con agua electrolizada neutra redujeron biopelículas de E. coli O157:H7, V. parahaemolyticus y Listeria innocua sobre plástico y acero inoxidable Shiroodi et al., 2021.

Las fuerzas físicas también intervienen. Las nanoburbujas redujeron el ángulo de contacto del agua sobre las superficies (mayor mojabilidad), y su movimiento y colapso generan fuerzas de cizallamiento locales que pueden raspar las capas de biopelícula Shiroodi et al., 2021. Un estudio de un filtro biológico aireado examinó cómo el esfuerzo cortante de la aireación con nanoburbujas moldea la estructura de la biopelícula y la comunidad microbiana Xiao et al., 2021.

Las nanoburbujas también mitigaron la bioincrustación en sistemas de distribución de agua agrícola. La explicación que se ofrece es que un oxígeno disuelto (OD) más alto y las ERO hacen que las zonas estancadas sean menos favorables para las biopelículas anaeróbicas Xiao et al., 2020.

Marcadores inmunitarios y de estrés en peces

Los investigadores también midieron cómo respondieron los peces a la exposición a nanoburbujas de ozono. Se trata de resultados de expresión génica, enzimas y desafíos con patógenos en especies individuales, que aquí se informan como hallazgos de investigación.

En la tilapia del Nilo, los investigadores informaron que la exposición a nanoburbujas de ozono aumentó la expresión de los genes de citocinas TNF-α (factor de necrosis tumoral alfa), IL-1β e IL-2β en las branquias, el riñón cefálico y el bazo en 15 minutos. Este patrón se interpretó como señal de que las nanoburbujas de ozono actúan como un estresor leve que prepara la respuesta inmunitaria innata. La tilapia tratada previamente con nanoburbujas de ozono y luego expuesta a S. agalactiae mostró una supervivencia porcentual relativa (RPS, por sus siglas en inglés) del 60–70 % frente a los controles sin tratar Linh et al., 2021.

En la perca de jade, la actividad de la superóxido dismutasa (SOD) aumentó un día después del tratamiento con nanoburbujas de ozono, a 8,0 unidades frente a 4,5 en los controles, y volvió a su nivel basal en 48 horas Huang et al., 2023.

Otro gas dio un resultado relacionado en un modelo de laboratorio. Los investigadores informaron que el agua con nanoburbujas de hidrógeno redujo la acumulación de ERO, disminuyó los marcadores inflamatorios y mejoró la supervivencia de peces cebra con una infección viral Li et al., 2022.