การพัฒนาไบโอ-นาโนคอมโพสิตไฮโดรเจลของสารจากต้นหนุมานนั่งแท่นร่วมกับซิงค์ออกไซด์เพื่อประยุกต์ใช้งานด้านชีวการแพทย์
- ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
ปาจรีย์ ชมมี, ปัญยิกา พูลถาวร
- อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์
ณัฐภัสสร เหล่าเนตร์
- โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์
- ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์
ร่างกายมนุษย์จะมีกลไกการห้ามเลือดเพื่อไม่ให้ร่างกายสูญเสียเลือด นอกจากนี้การปฐมพยาบาลเพื่อห้ามเลือดยังคงเป็นสิ่งที่สำคัญเพื่อที่จะไม่ทำให้ร่างกายสูญเสียเลือด (มูลนิธิหมอชาวบ้าน, 2560) โดยกลไกการแข็งตัวของเลือดจะเริ่มต้นขึ้นทันทีที่เกิดการบาดเจ็บต่อหลอดเลือด เกิดการเว้าแหว่งของผนังหลอดเลือด เมื่อเลือดได้สัมผัสกับโปรตีนที่อยู่นอกหลอดเลือด เช่น tissue factor ก็จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของเกล็ดเลือดและไฟบริโนเจนซึ่งเป็นอีกหนึ่งปัจจัยที่ช่วยให้เลือดแข็งตัว เกล็ดเลือดจะมารวมตัวที่จุดบาดเจ็บทันที เป็นกระบวนการห้ามเลือดขั้นปฐมภูมิ จากนั้นกระบวนการห้ามเลือดขั้นทุติยภูมิก็จะเริ่มขึ้นพร้อมๆ กัน โปรตีนต่าง ๆ ในเลือดที่รวมเรียกว่าปัจจัยการแข็งตัวของเลือดจะมีการกระตุ้นปฏิกิริยาอย่างเป็นลำดับและซับซ้อน จนสุดท้ายแล้วทำให้เกิดเส้นใยไฟบรินขึ้น ซึ่งจะเสริมความแข็งแรงของก้อนเกล็ดเลือดที่จับกันอยู่ วัสดุห้ามเลือดเริ่มมีการวิจัยตั้งแต่ ปี ค.ศ. 1909 โดยนายเบอร์เจล (Bergel) ได้ทำการทดลอง และรายงานว่า ผงไฟบริน มีสมบัติช่วยห้ามเลือดได้ ต่อมาในปี ค.ศ.1938 นักวิทยาศาสตร์สามารถสกัดสารทรอมบินให้บริสุทธิ์ได้ จึงนำไปผสมกับไฟบรินทำแผ่นปิดแผลเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการติดผิวหนัง ใช้แผ่นปิดแผลที่ปลูกถ่ายให้ ทหารที่โดนไฟลวก แผ่นปิดแผลห้ามเลือดเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีราคาที่สูง และประเทศไทยยังต้องนำเข้าจากต่างประเทศ ทำให้ผู้มีรายได้น้อยไม่สามารถเข้าถึงการรักษาได้อย่างเสมอภาค
ไฮโดรเจล (hydrogel) เป็นระบบพอลิเมอร์ที่มีลักษณะชอบน้ำ (hydrophilic) มีการเชื่อมโยงระหว่างโมเลกุลแบบสามมิติ (three-dimensional network polymers) ตัวอย่างของพอลิเมอร์ที่ถูกนำมาเตรียมและศึกษาในรูปของไฮโดรเจล ได้แก่ พอลิอะคริเลท (acrylate polymer), พอลิไวนิล แอลกอฮอล์ (polyvinyl alcohol), อัลจิเนตพอลิเมอร์ หรือโคพอลิเมอร์อื่นซึ่งในโครงสร้างมีหมู่ฟังก์ชันลักษณะชอบน้ำ เช่น ไฮดรอกซิล (hydroxyl, -OH), คาร์บอกซิล (carboxy, -COOH) เป็นต้น ไฮโดรเจลมีสมบัติการบวมตัวและดูดซับน้ำรวมถึงสารละลายที่มีน้ำเป็นตัวกลางได้ดีมาก เมื่ออยู่ในสภาพบวมตัวไฮโดรเจลมีลักษณะนิ่ม อ่อนตัว ยืดหยุ่นคล้ายยาง มีการนำพอลิเมอร์ไฮโดรเจลมาใช้เป็นวัสดุการแพทย์หลายชนิด เช่น วัสดุปิดแผล (wound dressing) โดยเฉพาะแผลไฟไหม้ น้าร้อนลวก เนื่องจากไฮโดรเจลมีความชุ่มชื้นสูง ช่วยดูดซับเลือดและของเหลวที่ไหลจากแผลได้ดี เนื้อเจลไม่ปิดกั้นการแพร่ผ่านของออกซิเจน ช่วยให้ร่างกายสร้างเนื้อเยื่อใหม่ได้ดีกว่าการใช้วัสดุชนิดอื่น
ซิงค์ออกไซด์ (ZnO) ขนาดอนุภาคระดับนาโนเมตรหรือนาโนซิงค์ออกไซด์เป็นโลหะออกไซด์ที่ได้รับความสนใจศึกษาทั้งในด้านกระบวนการผลิต รวมถึงการใช้งานในรูปของวัสดุนาโน (nano-materials) ซิงค์ ออกไซด์มีลักษณะเป็นอนุภาคละเอียดสีขาว ความบริสุทธิ์สูง ไม่เป็นพิษต่อร่างกาย มีสมบัติยับยั้งแบคทีเรีย (anti-bacterial) โดยการทำลายและป้องกันไม่ให้เกิดการแบ่งเซลล์ของแบคทีเรีย เป็นหนึ่งในสารที่สำคัญที่ใช้ในยาต้านแบคทีเรีย
ต้นหนุมานนั่งแท่น มีชื่อวิทยาศาสตร์คือ Jatropha podagrica Hook. f. จากการสืบค้นข้อมูลการวิจัยเกี่ยวกับต้นหนุมานนั่งแท่นมีปรากฏน้อยมาก แต่มีการบันทึกเล่าข่านสรรพคุณในตำราแพทย์แผนไทย ตำรายาพื้นบ้านล้านนา โดยมีการใช้น้ำยางของต้นหนุมานนั่วแท่นเป็นยาทารักษาแผลมีดบาด แผลถลอก และใช้ห้ามเลือด โดยนำน้ำยางไปป้ายบริเวณแผลวันละ 2-3 ครั้ง แผลก็เริ่มแห้งและตกสะเก็ดภายใน 1-2 วัน และใช้เป็นยาทารักษาฝี (ศิวกร นิลเพชรและคณะ 2561) นอกจากนี้ยังมีรายงานว่า หนุมานนั่งแท่น นั้นสามารถห้ามเลือดได้ โดยสารสำคัญที่ช่วยในการห้ามเลือด คือ แคลเซียม และสารกลุ่มฟลาโวนอยด์หลายชนิด(เมย์วิสาข์ ,2559)
ด้วยเหตุนี้ผู้จัดทำจึงมีความสนใจและทำการวิจัยเกี่ยวกับการนำสมุนไพรที่มีสรรพคุณในการห้ามเลือด มากักเก็บไว้ในสารละลายพอลิเมอร์ร่วมกับนาโนซิงค์ออกไซด์ ในรูปแบบของ ไบโอ-นาโนคอมโพสิตไฮโดรเจลเพื่อใช้งานด้านชีวการแพทย์ เป็นการเพิ่มมูลค่าให้กับพืชสมุนไพร และผลการศึกษานี้ สามารถที่จะต่อยอดไปสู่การสร้างผลิตภัณฑ์ทางการแพทย์ที่จะเพิ่มศักยภาพของประเทศในด้านการพัฒนานวัตกรรมทางการแพทย์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมได้ในอนาคต