Para junio de 2022, la Unión Europea tiene previsto prohibir el uso de óxido de zinc como medicamento veterinario, definido como niveles superiores a 150 ppm. En los cerdos, se han propuesto estrategias alternativas que incluyen el uso de nanopartículas de zinc para controlar la diarrea posdestete y mantener el rendimiento del crecimiento poco después del destete. Los estudios continúan explorando el uso de nanopartículas de zinc en otras especies animales.

Biosíntesis de nanopartículas de zinc

Se pueden utilizar varios métodos para fabricar nanopartículas de óxido de zinc. Las variaciones observadas en los ensayos de alimentación animal suelen atribuirse a las diferencias en el método de producción, que dan lugar a la variación de la superficie y la biodisponibilidad de las nanopartículas en el tracto gastrointestinal. La biosíntesis de nanopartículas de zinc es un método respetuoso con el medio ambiente en comparación con otros métodos que implican hidrometalurgia con vaporización. En el presente estudio, las nanopartículas de zinc (ZnO-NPs) fueron biosintetizadas por el Bacillus subtilis AM12 que fue aislado de una muestra de suelo; el método se basó en un estudio anterior publicado en Journal of Pure and Applied Science

Se utilizó un total de 200 codornices japonesas de una semana de edad para evaluar el impacto de las NPs de ZnO en la dieta sobre la salud de las codornices (explicado a través de su influencia en el rendimiento, la microbiota intestinal, las características de la canal, la eficacia antibacteriana y antifúngica, el antioxidante y el estado de inmunidad)

El estudio constaba de 5 dietas:

Dieta 1: dieta de control sin aditivos, y

Dietas 2-5: suplementadas con nanopartículas de zinc en dosis de 0,1, 0,2, 0,3 y 0,4 g/kg de alimento.

Eficacia antibacteriana y antifúngica

En este estudio, se hicieron pruebas in vitro para comprobar el impacto antibacteriano y antifúngico de las ZnO-NPs (a diferentes niveles) biofabricadas por el sobrenadante de Bacillus subtilis AM12. Se utilizó la ciprofloxacina como antibiótico estándar de referencia para la actividad antibacteriana y el nitrato de zinc como control positivo. La concentración mínima de inhibición (MIC) se determinó como la menor concentración de ZnO-NPs que inhibió el crecimiento bacteriano tras un día de incubación. Los valores de CIM de las ZnO-NPs para todas las especies de bacterias y hongos ensayados estaban por debajo de los valores de CIM estándar, pero por encima de los valores de CIM del control positivo, lo que demuestra la alta eficacia de las nanopartículas contra las bacterias y los hongos.

«El mecanismo antibacteriano de las nanopartículas de zinc puede deberse a su gran relación entre superficie y volumen. El posible mecanismo antimicrobiano de las NPs de ZnO puede implicar la inducción de especies reactivas de oxígeno, que aumentan la peroxidación de los lípidos de la membrana y causan la fuga de la membrana mediante la reducción de las proteínas y los azúcares, así como la reducción de la viabilidad celular», señalaron

Los investigadores añadieron que la acción fungicida unida al daño oxidativo inducido por las ZnO-NP muy probablemente potenció la inhibición del crecimiento fúngico. Además, afirmaron que la alteración de la membrana por parte de las ZnO-NP podría ser otra causa de la notable mejora de su actividad cuando se combinan con nanopartículas de zinc, ya que aumenta la penetración e internalización del fungicida en las células.

Microbiota intestinal

Las nanopartículas de ZnO han demostrado ser antibacterianas e inhibir el crecimiento de los microorganismos al permeabilizar la membrana celular. En este estudio, la adición de nanozinc biológico en dosis de 0,2 o 0,4 g/kg de dieta dio lugar a una disminución significativa del número de poblaciones microbianas cecales (recuento total de bacterias, levaduras totales, E. coli, coliformes, Enterococcus spp. y Salmonella spp), excepto en el caso de Enterococcus para el nivel de 0,4 g/kg de dieta. Los ZnO-NP en todos los niveles (excepto en el de 0,4 g/kg) promovieron un aumento de las bacterias lácticas.

Estado antioxidante e inmunitario

La suplementación de ZnO-NPs a todos los niveles (de 0,1 a 0,4 g/kg) produjo un aumento de la actividad de las enzimas antioxidantes, la superóxido dismutasa y la glutatión peroxidasa, y una disminución de la concentración de malondialdehído (MDA). El MDA es un importante índice de peroxidación lipídica y de daño oxidativo causado por las especies reactivas del oxígeno (ROS). Se ha afirmado que las enzimas antioxidantes suprimen la generación de ROS, disminuyendo así los niveles de MDA. Además, la suplementación dietética de las nanopartículas de zinc en las dosis de 0,1 a 0,3 g/kg mejoró el estado inmunitario, como se observó por un impacto positivo en los niveles de inmunoglobulina G e inmunoglobulina M.

Crecimiento y características de la canal

Los investigadores también estaban interesados en investigar si los beneficios para la salud observados influían en el rendimiento del crecimiento:

• Sus resultados revelaron una mejora significativa en el aumento de peso y la FCR en los grupos alimentados con dieta suplementada con ZnO-NPs a niveles de 0,1 o 0,2 g/kg de dieta
• En general, las aves alimentadas con ZnO-NPs a 0,2 g/kg registraron las mayores mejoras en el aumento de peso y la FCR, seguidas por el nivel de inclusión de 0,1 y luego de 0,3 g/kg, en comparación con el control
• El consumo de pienso no fue diferente entre las dietas. La suplementación con ZnO-NPs no mostró efectos en todos los rasgos de la canal medidos; esto fue inesperado ya que un estudio (aunque en pollos de engorde) que citaron de la Universidad de Teherán había mostrado mejoras en el rendimiento de la canal y en los órganos digestivos cuando se suplementó con ZnO-NPs a 80 mg/kg de pienso
• El efecto positivo de la suplementación con ZnO-NPs sobre el crecimiento se atribuyó al importante papel del zinc como componente principal de las metaloenzimas, que intervienen en el metabolismo de la energía, los ácidos nucleicos y las proteínas. «Además, este efecto puede atribuirse a la regulación al alza de los genes relacionados con el crecimiento que se observa en estudios similares», concluyeron.

En conclusión

Las nanopartículas de zinc sintetizadas biológicamente por Bacillus subtilis AM12 fueron eficaces contra las especies de bacterias y hongos patógenos analizados. En general, el aditivo mejoró el rendimiento y el estado de salud de las codornices japonesas en crecimiento, y los mejores resultados se observaron con una dosis de 0,2 g/kg de alimento.