การผลิตพลาสเตอร์ปิดแผลชีวภาพชนิด PHAs จาก Bacillus sp. BP17 ที่มีฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรียดื้อยา

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

อนันตชิน เดชขุนทด, โอบนิธิ ธีรานุพัฒนา, เรนิตา ไตรนิธิกุล

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

จตุรพร นิ่มเจริญ, วาสนา เป็นเครือ

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนสุรวิวัฒน์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2565

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

เชื้อจุลชีพที่ดื้อยาปฏิชีวนะเป็นปัญหาระดับโลกที่รุนแรงมากขึ้น ท่ามกลางสถานการณ์ที่มีจํานวนยาปฏิชีวนะใหม่ ๆ ลดน้อยลง ก่อให้เกิดความสูญเสียทั้งชีวิตและทรัพย์สิน ปัจจุบันทั่วโลกมีคนเสียชีวิตจากการติดเชื้อดื้อยาประมาณปีละ 700,000 ราย และคาดว่าการเสียชีวิตจะสูงมากขึ้นเป็น 10 ล้านคน ในปี ค.ศ. 2050 ซึ่งสูงกว่าการตายจากโรคมะเร็ง โรคเบาหวาน หรือโรคติดเชื้อหลายชนิด ในสหรัฐอเมริกามีรายงานว่า อย่างน้อย 2 ล้านคนที่ติดเชื้อแบคทีเรียดื้อยา และทําให้เกิดการตายได้ถึง 23,000 คนต่อปี (Khoka, 2020)

​แผลติดเชื้อ (Wound infection) คือบาดแผลที่มีการปนเปื้อนของเชื้อแบคทีเรีย (Bacterial contamination) ได้แก่ Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Klebsiella, Enterococcus และ Candida โดยอาจเกิดบาดแผลติดเชื้อ (Infected wound) และอาจเป็นได้ทั้ง Autoinfection คือติดเชื้อจากตัวผู้ป่วย (Resident flora) และ Cross infection คือติดเชื้อจากภายนอก (Transient flora) บาดแผลติดเชื้อหลัง ผ่าตัด (Postoperative wound infection) เป็นปัญหาสำคัญในผู้ป่วยศัลยกรรมทุกสาขาวิชา ถ้าหลังผ่าตัดบาดแผลใดหายดีโดยไม่มีการติดเชื้อ ผู้ป่วยจะกลับบ้านได้เร็ว ฟื้นฟูสภาพได้เร็วขึ้น แต่ถ้าบาดแผลนั้นเกิดการติดเชื้อ มีเนื้อตาย ต้องเสียเวลา อยู่โรงพยาบาลในการดูแลรักษาบาดแผลติดเชื้อ และกำจัดเนื้อตาย (Debridement) นั้นเป็นเวลานานขึ้น ค่าใช้จ่ายสูงขึ้น และอาจเกิดโรคแทรกซ้อนอื่นๆ ตามมาได้อีก ซึ่งอาจจะรุนแรงลุกลามจนทำให้ผู้ป่วยต้องสูญเสียอวัยวะหรือเสียชีวิตได้ โดยนักวิจัยพยายามประยุกต์ใช้สารออกฤทธิ์ทางชีวภาพจากแอคติโนแบคทีเรีย (Actinobacteria) ที่สามารถแก้ปัญหาดังกล่าว จึงมีการศึกษาการผลิตและการสกัดสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่สามารถยับยั้งเชื้อก่อโรคและเชื้อดื้อยาบริเวณบาดแผล โดยการนำมาสังเคราะห์เป็นพลาสเตอร์ปิดแผลชีวภาพที่ผลิตจากพลาสติกชีวภาพ (Bioplastics) พลาสติกสังเคราะห์จากปิโตรเคมี (Petroleum-based plastics) เป็นพลาสติกที่ไม่สามารถย่อยสลายได้ด้วยกระบวนการทางชีวภาพจึงก่อให้เกิดผลกระทบต่อสิ่งเเวดล้อม เนื่องจากปริมาณการใช้งานที่เพิ่มขึ้นส่งผลให้เกิดขยะพลาสติกในปริมาณมากขึ้นตามไปด้วย ดังนั้นการใช้พลาสติกชีวภาพ (Bioplastics) จึงเป็นหนี่งทางเลือกที่น่าสนใจ เนื่องจากเป็นพลาสติกที่ผลิตขึ้นจากวัสดุธรรมชาติที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้และเป็นพลาสติกที่สามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพ (Biodegradation) ทำให้เป็นมิตรต่อสิ่งเเวดล้อม ปัจจุบันมีการนำพลาสติกชีวภาพมาใช้ประโยชน์ในหลายด้าน ได้แก่ ด้านการแพทย์ ด้านบรรจุภัณฑ์และด้านการเกษตร เป็นต้น ทั้งนี้ทีมวิจัยมีความสนใจศึกษาพลาสติกชีวภาพชนิด PHAs ซึ่งเป็น Aliphatic polyester ที่สังเคราะห์ขึ้นภายในเซลล์จุลินทรีย์หลายชนิดในรูปของแกรนูล PHAs เพื่อการกักเก็บเป็นแหล่งพลังงานในสภาวะที่มีการจำกัดปริมาณไนโตรเจนหรือฟอสฟอรัส แต่เพิ่มแหล่งคาร์บอนให้มากเกินพอ พบครั้งแรกใน Bacillus megaterium ที่สร้างพอลิเมอร์และยังพบในจุลินทรีย์อีกหลากหลายชนิด เช่น Alcaligenes, Pseudomonas, Staphylococcus และ Algae (Thapa et al., 2019) พลาสติกชนิดนี้มีคุณสมบัติใกล้เคียงกับพลาสติกสังเคราะห์ทั่วไปหลายชนิด เช่น polypropylene (PP) และ polystyrene (PS) ดังนั้นจึงสามารถนำมาใช้ทดแทนกันได้ รวมทั้ง PHAs สามารถถูกย่อยสลายทางชีวภาพ พลาสติกชีวภาพ PHAs สามารถนำมาประยุกต์ใช้ในด้านการแพทย์ เนื่องจากไม่เป็นพิษต่อร่างกายมนุษย์และเป็นวัสดุที่ย่อยสลายได้ภายในร่างกายโดยไม่ต้องผ่าตัดเพื่อนำออกมาจากร่างกาย เช่น ไหมเย็บแผลที่ละลายได้ ท่อนำเส้นประสาท ตัวควบคุมการปล่อยยาภายในร่างกาย และพลาสเตอร์ปิดแผล เป็นต้น จากรายงานวิจัยของวาสนา และคณะในปี 2020 พบว่า แบคทีเรีย Bacillus drentensis BP17 สามารถผลิตพลาสติกชีวภาพชนิด PHAs ได้ โดยเพาะเลี้ยงในอาหารเลี้ยงเชื้อที่เหมาะสมที่เติมน้ำต้มเปลือกสับปะรดเป็นแหล่งคาร์บอน ซึ่งทำให้ต้นทุนการผลิตถูกลง จึงเหมาะสมสำหรับการนำจุลินทรีย์และสูตรอาหารดังกล่าวมาใช้ในการผลิตพลาสติกชนิดนี้ เพื่อนำไปประยุกต์ใช้ในการขึ้นรูปเป็นพลาสเตอร์ปิดแผลด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติ (3D printing) ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาศักยภาพของสารสกัดหยาบจากแอคติโนแบคทีเรีย Streptomyces sp. MM ในพลาสเตอร์ปิดแผลที่ผลิตจากพลาสติกชีวภาพชนิด PHAs ในการยับยั้งเชื้อก่อโรคและเชื้อดื้อยาบริเวณบาดแผล