แผ่นแปะแผลไฮโดรเจลเซลลูโลสจากพืชในท้องถิ่นอำเภอปาย
- ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
กัญญ์ธกานต์ พลขันธ์, กริษฐา สำนวน, กัลยา ศรีสืบ
- อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์
อินทราภรณ์ เพ็ญจิตต์
- โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์
- ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์
ไฮโดรเจล เป็นพอลิเมอร์ชนิดไฮโดรฟิลิกที่มีลักษณะเป็นโครงสร้างตะข่ายสามมิติ โดยโครงสร้างไฮโดรเจลประกอบด้วย 2 ส่วนหลัก ได้แก่ ส่วนที่ชอบน้ำ และส่วนที่ไม่ชอบน้ำ ความสามารถในการดูดซับน้ำของไฮโดรเจลจะขึ้นอยู่กับ ปริมาณหมู่ฟังก์ชั่น โดยถ้ามีหมู่ฟังก์ชั่นที่ชอบน้ำมากจะสามารถดูดซับน้ำได้ สมบัติเฉพาะของไฮโดรเจล คือ สามารถพองตัวเมื่อได้รับโมเลกุลของน้ำแต่ไม่ละลายน้ำ และสามารถหดตัวได้เมื่อมีการสูญเสียโมเลกุลของน้ำออกไป จึงทำให้ไฮโดรเจลถูกนำไปประยุกต์ใช้งานได้หลายๆ ด้าน เช่น ด้านการแพทย์ วัสดุตกแต่งแผล เครื่องสำอาง ชีวการแพทย์ วิศวกรรมเนื้อเยื่อ ด้านเกษตรกรรม ระบบนำส่งยา ระบบนำส่งโปรตีน และใช้เป็นตัวดูดซึมโลหะหนักเป็นต้น ไฮโดรเจลที่ใช้ศึกษาทำโครงงานคือไฮโดรเจลเซลลูโลส ซึ่งไฮโดรเจลเซลลูโลส เป็นพอลิเมอร์ที่นำมาใช้เป็นตัวดูดซับน้ำ ส่วนไฮโดรเจลเป็นตัวที่ชอบน้ำ และพอลิเมอร์ตัวนั้นคือคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส โดยคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสเป็นเซลลูโลสชนิดหนึ่งและเป็นอนุพันธ์ของเซลลูโลส นั่นคือไฮโดรเจลเซลลูโลสทำมาจากคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสซึ่งเป็นไฮโดรคอลลอยด์ที่ดัดแปรจากสารที่ได้จากธรรมชาติ สามารถพบเซลลูโลสได้จากพืชโดยเซลลูโลสเป็นส่วนประกอบของผนังเซลล์พืช คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสมีลักษณะเป็นของแข็งสีขาวไม่มีกลิ่น ไม่มีรส ไม่เป็นอันตราย ไม่เป็นพิษต่อร่างกายมนุษย์และสัตว์ ไม่มีผลเสียต่อสิ่งแวดล้อม ละลายน้ำได้ดี มีสมบัติเป็นสารเพิ่มความหนืดที่ช่วยในการยึดเกาะและเป็นสารคงสภาพ
แผ่นแปะแผลไฮโดรเจลเองนั้นมีใช้อยู่โดยทั่วไปอยู่แล้ว โดยมักจะใช้กับแผลหลังการผ่าตัด เพราะจะช่วยลดการเกิดแผลเป็น เนื่องจากสามารถทำให้ผิวบริเวณแผลมีความชุ่มชื้น และมีความสามารถในการดูดซับสารคัดหลั่งได้สูง *ทำให้ใช้ได้ทั้งชนิดแผลสด แผลเรื้อรัง แผลเบาหวาน แผลกดทับ แผลตื้นและแผลลึก รักษาสภาพความชื้นที่เหมาะสมให้แก่แผล ช่วยสร้างสิ่งแวดล้อมที่ดีในการสมานแผลคือมีความชื้น แต่ไม่แฉะ และไม่แห้ง ป้องกันแบคทีเรียและไวรัส และโดยปกติแล้ว ตัวไฮโดรเจลจะทำจากโพลีเมอร์สังเคราะห์โดยมีการเติมไอออนเงิน หรือทองแดง เพื่อใช้ในการฆ่าเชื้อแบคทีเรียที่เป็นอันตราย ซึ่งโพลีเมอร์มักไม่สามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพ และทำจากทรัพยากรที่ไม่สามารถหมุนเวียนได้อีกด้วย
โดยการทำแผ่นเปะแผลไฮโดรเจลเซลลูโลสนี้จะใช้พืช 3 ชนิดที่มาจากท้องถิ่น อำเภอปาย จังหวัดแม่ฮ่องสอน ดังนี้ 1.ต้นข้าวโพด 2.กาบต้นกล้วย 3.ใบต้นสับประรด เพื่อที่จะสกัดเซลลูโลสจากพืชตัวอย่าง 3 ชนิด โดยเลือกพืช 1 ชนิดที่สกัดแล้วได้เซลลูโลสมีปริมาณมากและคุณภาพสูง เพื่อต่อยอดเป็นแผ่นแปะแผลไฮโดรเจลที่มีคุณสมบัติเทียบเคียงกับท้องตลาด วิธีที่ใช้สกัดจะสกัดกับโซเดียมไฮดรอกไซด์ในอัตราส่วนที่เหมาะสมจากนั้นนำไปตรวจสอบโดยใช้เทคนิค Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR) เพื่อจำแนกประเภทของสารอินทรีย์ อนินทรีย์ และวิเคราะห์พันธะเคมีหรือหมู่ฟังก์ชั่นในโมเลกุล รวมถึงสามารถบอกปริมาณองค์ประกอบที่มีอยู่ในโมเลกุล การวิเคราะห์ด้วยเทคนิค FT-IR สามารถทำการวิเคราะห์ด้วยตัวอย่าที่เป็นของแข็ง ของเหลว และก๊าซได้ เป็นเทคนิคที่ใช้ตัวอย่างเพียงเล็กน้อยในการวิเคราะห์ และใช้เวลาในการวิเคราะห์อย่างรวดเร็วและแม่นยำ จากนั้นเตรียมไฮโดรเจลโดยใช้วิธีเติมสารเชื่อมขวางเพื่อเป็นตัวกระตุ้นให้เกิดไฮโดรเจลแล้วจึงนำไปสังเคราะห์เป็นแผ่นแปะแผลไฮโดรเจล การสกัดเซลลูโลสโดยใช้ ต้นข้าวโพด กาบต้นกล้วย และใบต้นสับประรด ที่เลือกใช้ต้นข้าวโพด เนื่องจากเป็นพืชที่ปลูกได้ง่าย และข้าวโพดเป็นพืชเศรษฐกิจที่สำคัญของอำเภอปาย ซึ่งข้อมูลจากสำนักงานเกษตรจังหวัดแม่ฮ่องสอนเมื่อปี 2562 เกษตรกรในจังหวัดแม่ฮ่องสอนปลูกข้าวโพดเลี้ยงสัตว์ โดยเก็บเกี่ยวได้ 71,623 ตัน เป็นอันดับ 2 รองลงมาจากข้าว กาบต้นกล้วย เป็นวัสดุที่สามารถหาได้ทั่วไปและสามารถนำไปทำปุ๋ยหรืออาหารสัตว์ได้ ใบต้นสับประรดก็เป็นอีกหนึ่งวัสดุที่เหลือทางการเกษตรและถูกละเลย จากนั้นก็จะนำไปกำจัดทิ้งโดยเกษตรกรจะนำไปเผาทำลายหรือทำปุ๋ยชีวภาพ ซึ่งการนำใบต้นสับประรดมาใช้ในโครงงานครั้งนี้ถือว่าเป็นการศึกษาประโยชน์ของใบต้นสับปะรดได้ในระดับหนึ่ง ต้นข้าวโพดสามารถหาได้ตามท้องถิ่นทั่วไป และจะถูกกำจัดโดยวิธีต่างๆหลังจากฤดูกาลเก็บเกี่ยว คณะผู้จัดทำได้เห็นความสำคัญของต้นข้าวโพด จึงนำมาศึกษาเพื่อทำโครงงานแผ่นแปะแผลไฮโดรเจลเซลลูโลสจากต้นข้าวโพดทำให้เกิดประโยชน์มากขึ้น อีกทั้งยังสามารถเพิ่มมูลค่าจากสิ่งที่ไม่ใช้ประโยชน์แล้วได้อีกด้วย
ดังนั้นถ้าหากเราเปลี่ยนทรัพยากรที่ไม่สามารถหมุนเวียนได้มาเป็นทรัพยากรจาก พืชในท้องถิ่นอย่าง ต้นข้าวโพด กาบต้นกล้วย และใบต้นสับประรด แผ่นแปะแผลไฮโดรเจลของพืชจึงมีราคาถูกกว่ามาก เนื่องจากมีต้นทุนน้อย ตัวทรัพยากรสามารถหาได้ตามท้องถิ่น และที่สำคัญยังสามารถย่อยสลายทางชีวภาพได้ตามธรรมชาติเป็นมิตรกับธรรมชาติมากขึ้น