การออกแบบอนุภาคผงแห้งด้วยพอลิเมอร์แอลจิเนตและไคโตซานร่วมกับอนุภาคคอปเปอร์ซัลไฟด์เพื่อเพิ่มคุณสมบัติการยึดเกาะเยื่อเมือกสำหรับสเปรย์พ่นจมูก

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

ลภัสรดา ทองคำโสภา, มัตถณัฎฐ์ มหาชัยพงศ์กุล

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

รัฐพล ศรีธราดล, วฤณ ฐิตาภิวัฒนกุล

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนมัธยมปัญญารัตน์

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2565

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

โรคทางระบบทางเดินหายใจล้วนพรากชีวิตผู้คนไปอย่างไม่ทันตั้งตัว จากสถิติขององค์การอนามัยโลก โรคปอดอุดกั้นเรื่อรั้งคร่าชีวิตผู้คนมากเป็นอันดับ 3 ของโลก โดยมีสาเหตุมาจากสภาพอากาศอากาศที่เต็มไปด้วยฝุ่นละอองขนาดเล็ก อาทิ PM 2.5 แบคทีเรีย ไวรัส นอกจากนี้สถานการณ์โรคระบาดโควิด-19 ได้พรากชีวิตผู้คนไปหลายล้านคนทั่วโลก แม้ปัจจุบันจะมีความรุนแรงลดลง แต่การป้องกันและการใช้ชีวิตแบบปกติใหม่ (New Normal) ยังเป็นเรื่องที่จำเป็น สเปรย์พ่นจมูกถือเป็นผลิตภัณฑ์อย่างหนึ่งที่ช่วยปกป้องระบบทางเดินหายใจจากอนุภาคขนาดเล็กและจุลชีพก่อโรค ถึงแม้ว่าในปัจจุบันจะมีสเปรย์พ่นจมูกให้เลือกหลากหลายชนิด แต่เสียงวิพากษ์วิจารณ์จากผู้ใช้งานสเปรย์พ่นจมูกทั้งในและต่างประเทศพบว่าสเปรย์พ่นจมูกนั้นโดยส่วนมากไม่ได้ประสิทธิภาพที่ดีพอ ซึ่งนักวิจัยได้ออกมาชี้แจงประเด็นดังกล่าวถึงปัญหาของสเปรย์พ่นจมูกโดยใช้หลักฐานทางวิทยาศาสตร์ พบว่าสาเหตุนั้นเกิดจากประสิทธิภาพในการยึดเกาะของโพลิเมอร์ซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักของสเปรย์พ่นจมูกกับเยื่อบุโพรงจมูกนั้นไม่เพียงพอต่อการเกาะติดของอนุภาคขนาดเล็กและจุลชีพก่อโรค และเมื่อพิจารณาถึงผลการศึกษาความปลอดภัยของพอลิเมอร์ไคโตซาน และแอลจิเนตแสดงชัดว่าพอลิเมอร์ทั้งสองมีความปลอดภัยในการใช้งาน ไร้สารพิษต่อร่างกายมนุษย์ และมีการใช้อย่างแพร่หลายในการเป็นตัวนำส่งของยาใหม่ได้ อีกทั้งยังคงเป็นวัสดุที่สามารถหาได้ง่ายในการนำมาใช้ในการพัฒนาในอุตสาหกรรมด้านต่าง ๆ ซึ่งมีเอกสารออกมาเป็นจำนวนมากว่าด้วยการใช้งานอุตสาหกรรมด้านการแพทย์ หรือเภสัชกรรม อาทิ การขนส่งยา การนำไปใช้ในวิศวกรรมเนื้อเยื่อ การใช้เป็นส่วนผสมในเครื่องสำอาง เป็นต้น นอกจากนี้พบว่ามีการใช้คอปเปอร์ซัลไฟด์เพื่อการรักษาโรคติดเชื้อจากแบคทีเรียของมาอย่างยาวนาน อาทิเช่น แผ่นปิดแผลลดการอักเสบด้วยส่วนประกอบของคอปเปอร์ซัลไฟด์ แป้งน้ำรักษาสิวที่มีส่วนประกอบของคอปเปอร์ซัลไฟด์ และในปัจจุบันมีงานวิจัยแสดงให้เห็นว่าคอปเปอร์ซัลไฟด์มีประสิทธิภาพในการต่อต้านแบคทีเรียและไวรัสในโพรงจมูกได้จริง เนื่องจากทองแดงเป็นโลหะหนักที่มีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวซึ่งทำให้ทองแดงกลายเป็นตัวทำปฏิกิริยาออกซิเดชั่นของออกซิเจนในร่างกาย ส่งผลให้จุลชีพก่อโรคไม่สามารถดำรงอยู่ในร่างกายมนุษย์ได้ ในขณะเดียวกัน ซัลไฟด์ช่วยให้สารคัดหลั่งในจมูกเกาะกับอนุภาคสิ่งแปลกปลอมได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นด้วยเหตุนี้ จึงเป็นสาเหตุให้ทางคณะผู้จัดทำแผนการศึกษาเพื่อพัฒนาระบบนำส่งผงแห้งแบบพ่นฝอยของอนุภาคไอออนทองแดงในพอลิเมอร์ผสมที่เพิ่มประสิทธิภาพในการยึดเกาะอนุภาคขนาดเล็ก สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในสเปรย์พ่นจมูกที่มีฤทธิ์ป้องกันฝุ่นละอองและจุลชีพก่อโรค อีกทั้งสามารถเป็นสื่อกลางเพื่อเป็นระบบนำส่งยาอื่น ๆ โดยมีการศึกษา และตรวจสอบประสิทธิภาพใน 5 ขั้นตอนหลัก ซึ่งได้แก่ 1. การเตรียมอนุภาคนาโนคอปเปอร์ซัลไฟด์ที่ความเข้มข้นต่างกัน 5 แบบ 2. การผลิตอนุภาคจากพอลิเมอร์ไคโตซานและอัลจิเนตที่ผสานอนุภาคคอปเปอร์ซัลไฟด์ 3. การหาประสิทธิภาพในการยึดเกาะกับเยื่อบุโพรงจมูกจำลอง 4. การตรวจสอบคุณลักษณะทางเคมีกายภาพ การหาขนาดและรูปร่าง การกระจายตัวของขนาดอนุภาค และความสามารถในการไหลของอนุภาคผงแห้งเพื่อหาขนาดและรูปร่าง 5. การหาลักษณะการกระจายตัวและการเกาะติดของอนุภาคผงแห้งในโมเดลจำลองของโพรงจมูกแบบสามมิติ ซึ่งสามารถช่วยลดโอกาสการเกิดโรคระบบทางเดินหายใจ อีกทั้งยังสามารถนำไปประยุกต์ให้เข้ากับระบบนำส่งยาผ่านทางจมูก เพื่อยกระดับอุตสาหกรรมเภสัชกรรมของประเทศให้สอดคล้องกับเป้าหมายการพัฒนาที่ยั่งยืนของสหประชาชาติ หรือ Sustainable Development Goals (SDGs) และแผนยุทธศาสตร์ชาติ 20 ปี ด้านการสร้างความสามารถในการแข่งขัน