เซนเซอร์กระดาษเชิงสีแบบพกพาที่พัฒนาจากซิลเวอร์นาโนเพลตและแอล-ซิสเตอีนเพื่อตรวจจับไอออนของทองแดงในแหล่งน้ำ

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

สุทธิจิต ศิริโชติยะกุล, ยศธร อิ่มแสงสุข, จรรยพร โรจน์ประสิทธิ์พร

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

เกียรติภูมิ รอดพันธ์

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2561

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

น้ำมีความสำคัญต่อชีวิตของคนเรา เนื่องจากน้ำเป็นองค์ประกอบของส่วนต่างๆในร่างกาย เราใช้น้ำในการอุปโภค บริโภค บนผิวโลกมีแหล่งน้ำมากมาย แต่อาจมีสิ่งเจือปนโดยเฉพาะแหล่งน้ำบริเวณอุตสาหกรรมจะมีการปนเปื้อนของโลหะหนัก ซึ่งโลหะหนักมีความเป็นพิษสูง หากมีการปนเปื้อนในปริมาณมากอาจส่งผลอันตรายต่อชีวิต โลหะหนักที่พบในแหล่งน้ำ เช่น ปรอท (Hg2+) สารหนู (As3+) ตะกั่ว (Pb2+) และโดยเฉพาะทองแดง (Cu2+ ) เมื่อมีการสะสมไอออนของทองแดงในร่างกายจะทำให้เกิดการคลื่นไส้อาเจียน และหากได้รับติดต่อกันเป็นเวลานาน มีการสะสมปริมาณมากในร่างกายที่กระดูก กล้ามเนื้อ ตับ สมอง โดยพบมากที่ตับและสมอง จะทำให้เนื้อเยื่อจมูกอักเสบ และอาจทำให้เกิดโรคโลหิตจาง

โครงงานนี้มีความมุ่งหวังที่จะพัฒนาเซนเซอร์กระดาษเชิงสีแบบพกพาเพื่อตรวจจับไอออนของทองแดงในแหล่งน้ำโดยบูรณาการความรู้ดังต่อไปนี้

อนุภาคซิลเวอร์นาโน เพื่อใช้การตรวจจับไอออนทองแดง เนื่องจากการศึกษาที่ผ่านมาพบว่าซิลเวอร์นาโนสามารถตรวจจับสารพิษได้แม้มีปริมาณไม่ถึง 1 ในพันล้านส่วน

นาโนเพลต คือ วัตถุนาโนที่มีมิติภายนอกคือ ความหนาของแผ่นอยู่ในระดับนาโนสเกลซึ่งมีค่าได้ตั้งแต่ 1 ถึง 100 นาโนเมตร ซึ่งหากอนุภาคซิลเวอร์นาโนอยู่ในรูปแบบของนาโนเพลตจะเพิ่มพื้นที่ผิวในการตรวจจับได้อย่างมหาศาล ทำให้สามารถสังเกตการเปลี่ยนแปลงสีได้อย่างชัดเจน

แอล-ซีสเทอีน (L-Cysteine) เป็นกรดอะมิโนชนิดหนึ่งที่มีโครงสร้างที่มีหมู่ฟังก์ชันคือไทออลหรือซัลเฟอร์ (S) โดเนอร์อะตอม ทำให้สามารถสร้างพันธะโคเวเลนต์ระหว่าง Ag กับ S ได้ โดยเมื่อแอล-ซีสเทอีนจับกับซิลเวอร์นาโนเพลตจะช่วยให้ซิลเวอร์นาโนเพลตมีความเสถียรและไม่รวมตัวกัน

ดังนั้น กลุ่มโครงงานจึงจะนำองค์ความรู้เหล่านี้มาบูรณาการเพื่อสร้างเซนเซอร์กระดาษแบบพกพาที่พัฒนาจากซิลเวอร์นาโนเพลตที่ดัดแปลงพื้นผิวด้วยแอล-ซิสเตอีนเพื่อตรวจจับไอออนของทองแดงในแหล่งน้ำที่ใช้งานง่าย และสามารถพัฒนาต่อยอดสู่ชุดทดสอบมาตรฐานอย่างง่ายที่มีประสิทธิภาพได้