การพัฒนาพอลิแลคติคแอซิดและไคโตซานสำหรับใช้เป็นโครงร่างเลี้ยงเซลล์ในวิศวกรรมเนื้อเยื่อหมอนรองเข่า

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

จิรกานต์ รักสกุลพิวัฒน์, ปาลิกา สุขภัทราภิรมย์, อธิชา เฉิดพันธุ์

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

ปิยาอร นำไพศาล, ราชสิทธิ์ จีนแช่ม

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนเตรียมอุดมศึกษา

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2565

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

วัตถุประสงค์หลักของโครงงานวิจัยนี้คือการพัฒนาโครงร่างเลี้ยงเซลล์ในวิศวกรรมเนื้อเยื่อหมอนรองเข่าโดยเลียนแบบการจัดเรียงตัวของคอลลาเจนภายในหมอนรองเข่าด้วยวิธีการขึ้นรูปแบบอิเล็กโตรสปินนิง (Electrospinning) จากพอลิแลคติกแอซิดและไคโตซาน ซึ่งเป็นวัสดุชีวภาพที่สามารถผลิตได้จากของเหลือทิ้งจากอุตสาหกรรมเกษตรและอาหารในประเทศไทยให้สามารถพัฒนาสู่การใช้งานจริงทางการแพทย์ ในงานวิจัยได้นำพอลิแลคติกแอซิด ซึ่งเป็นพลาสติกชีวภาพที่สามารถผลิตได้ในประเทศไทย มีความสามารถในการย่อยสลายได้ทางชีวภาพ มีสมบัติเชิงกลที่ดีมาผสมกับไคโตซาน ซึ่งเป็นวัสดุที่สามารถสกัดได้จากเปลือกกุ้งซึ่งเป็นของเสียจากอุตสาหกรรมกุ้งแช่แข็งที่ประเทศไทยเป็นผู้นำด้านการผลิตและส่งออกของโลก เพื่อช่วยปรับปรุงความสามารถในการยึดเกาะของเซลล์ ความมีชีวิต และการเจริญเติบโตของเซลล์ แล้วนำมาขึ้นรูปด้วยกระบวนการอิเล็กโตรสปิน นิ่งเพื่อให้ได้โครงร่างเลี้ยงเซลล์ที่มีลักษณะโครงสร้างทางสัณฐานวิทยาที่ใกล้เคียงกับหมอนรองกระดูกเข่าจริงของมนุษย์มากที่สุด โดยศึกษา ปัจจัยด้านวัสดุ คือ อัตราส่วนระหว่างพอลิแลคติกแอซิดและไคโตซาน ที่มีผลต่อ สัณฐานวิทยา สมบัติทางกล สมบัติการต้านแบคทีเรีย การยึดเกาะ การมีชีวิตและการเจริญเติบโตของเซลล์กระดูกอ่อน (Chondrocyte) ในโครงร่างเลี้ยงเซลล์ ผลการวิจัยพบว่าโครงร่างเลี้ยงเซลล์ของพอลิแลคติกแอซิดที่มีการใส่ไคโตซาน 2% และ 3% โดยน้ำหนักของพอลิแลคติกแอซิด มีลักษณะเป็นโครงร่างสามมิติซึ่งเป็นเส้นใยขนาดนาโนที่มีรูพรุนระหว่างเส้นใยและมีการสานเชื่อมกันคล้ายกับคอลลาเจนภายในหมอนรองเข่า เส้นใยมีขนาดและการกระจายตัวสม่ำเสมอและลักษณะการกระจายตัวแบบสุ่ม มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นใยและระยะห่างระหว่างเส้นใยใกล้เคียงกับคอลลาเจนภายในหมอนรองเข่า จากการศึกษาสรุปได้ว่า พอลิแลคติกแอซิดที่มีการใส่ไคโตซาน 2% โดยน้ำหนักของพอลิแลคติกแอซิด มีความเหมาะสมที่สุดสำหรับนำไปใช้เป็นโครงร่างเลี้ยงเซลล์ในวิศวกรรมเนื้อเยื่อหมอนรองเข่า โดยมีคุณสมบัติทางกลผ่านเกณฑ์มาตรฐานของโครงร่างเลี้ยงเซลล์ที่ใช้ในวิศวกรรมเนื้อเยื่อ มีคุณสมบัติการยึดเกาะของเซลล์ส่งผลต่อการเพิ่มจำนวนความมีชีวิตและการเจริญเติบโตของเซลล์ที่ดี โดยมีค่าความมีชีวิตของเซลล์สูงกว่า 86% ในทุกระยะเวลาเลี้ยงเซลล์ (7 และ 14 วัน) นอกจากนี้ยังมีคุณสมบัติต้านเชื้อแบคทีเรียแกรมบวก Staphylococcus aureus ซึ่งเป็นแบคทีเรียที่พบได้บ่อยที่สุดในกระดูกและข้อได้ระดับดีมากซึ่งผ่านตามมาตรฐานจากสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาของสหรัฐอเมริกา (FDA) ที่กำหนดไว้ จากผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่า การพัฒนาโครงร่างเลี้ยงเซลล์จากพอลิแลคติคแอซิดและไคโตซานสำหรับใช้เป็นโครงร่างเลี้ยงเซลล์ในวิศวกรรมเนื้อเยื่อหมอนรองเข่าเป็นการสร้างนวัตกรรมที่มีความเป็นไปได้สูงในการนำไปประยุกต์ใช้งานจริงทางการแพทย์