ห้องปฏิบัติการผลิตพลาสติกชีวภาพสำหรับใช้ทางการแพทย์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ นำโดย รศ.ดร.วินิตา บุณโยดม ได้บ่มเพาะองค์ความรู้ทางด้านพอลิเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพที่ผลิตจากวัตถุดิบทางการเกษตรมามากกว่าสองทศวรรษ ปัจจุบันมีกำลังในการผลิตเม็ดพลาสติกที่ย่อยสลายได้ในเกรดการแพทย์จากวัตถุดิบทางการเกษตร และนำไปสู่การผลิตไหมเย็บแผลละลายได้ชนิดเส้นเดี่ยว ซึ่งเป็นเทคโนโลยีการผลิตในประเทศ 

Polymer 101: เส้นทางจากวัตถุดิบทางการเกษตร สู่พอลิเมอร์

             เมื่อพูดถึงพอลิเมอร์ สิ่งที่ผู้คนทั่วไปมองเห็นภาพได้ง่ายที่สุดคือ พลาสติกที่ใช้กันอยู่ในชีวิตประจำวัน เราอาจเปรียบกระบวนการผลิตพอลิเมอร์ได้กับการร้อยลูกปัดเป็นสายสร้อย มอนอเมอร์ (monomers) ซึ่งเป็นหน่วยย่อยที่สุดในการผลิตพอลิเมอร์ เปรียบได้กับลูกปัด ปกติแล้วมอนอเมอร์เป็นผลิตภัณฑ์ที่ได้จากปิโตรเลียม เช่น เอพซิลอน-คาร์โพรแลคโทน (epsilon-carprolactone) ซึ่งเป็นมิตรกับสิ่งเเวดล้อมและสามารถย่อยสลายได้

 นอกจากนี้ ยังมีมอนอเมอร์จากทรัพยากรหมุนเวียน (renewable resources) กำลังได้รับความสนใจมากขึ้น ซึ่งผลิตจากคาร์โบไฮเดรตที่เป็นองค์ประกอบในวัสดุทางการเกษตร เช่น ข้าวโพด อ้อย มันสำปะหลัง ผ่านกระบวนการหมักเป็น กรดแลกติก (lactic acid) เมื่อมีตัวเร่งปฏิกิริยา (catalyst) ที่เหมาะสม มอนอเมอร์ดังกล่าวจะเชื่อมต่อกันด้วยพันธะโคเวเลนต์เกิดเป็นโมเลกุลสายโซ่ยาว หรือที่เรียกว่า พอลิเมอร์ (polymers) ซึ่งเปรียบได้กับสายสร้อย ข้อดีของพอลิเมอร์ชนิดนี้คือสามารถสลายตัวได้เมื่อมีสภาวะที่เหมาะสม จึงเรียกพอลิเมอร์ชนิดนี้ว่าพอลิเมอร์ที่สลายตัวได้ทางชีวภาพ (biodegradable polymer)

    จากกระบวนการที่ได้กล่าวมาข้างต้น จะเห็นว่าการพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาที่จะเชื่อมมอนอเมอร์เข้าด้วยกันเป็นพอลิเมอร์ต้องอาศัยองค์ความรู้ทางด้านเคมีจากหลากหลายสาขา ไม่ว่าจะเป็นเคมีพอลิเมอร์ เคมีเชิงฟิสิกส์ เคมีอินทรีย์ และเคมีเชิงคำนวณ กลุ่มวิจัยเริ่มต้นจากการพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดใหม่และการสังเคราะห์พอลิเมอร์ในระดับห้องปฏิบัติการ ด้วยการวิจัยจากองค์ความรู้ด้านวิทยาศาสตร์รากฐาน ทำให้กลุ่มวิจัย สามารถพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดใหม่และมีประสิทธิภาพสูง ในการสังเคราะห์มอนอเมอร์และพอลิเมอร์

 ปัจจุบัน ทางห้องปฏิบัติการมีเทคโนโลยีการผลิตพลาสติกชีวภาพโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาใหม่ ตามสิทธิบัตรประเทศสหรัฐอเมริกา เพื่อใช้ผลิตมอนอเมอร์และพอลิเมอร์ที่มีคุณภาพ รวมถึงพอลิเมอร์เกรดทางการแพทย์ตามมาตรฐานระดับนานาชาติ (ISO13485) โดยงานวิจัยในขั้นห้องปฏิบัติการจนถึงระดับเม็ดพลาสติกเกรดการแพทย์ได้รับการสนับสนุนจากมหาวิทยาลัยเชียงใหม่ สำนักงานนวัตกรรมแห่งชาติ (NIA) สำนักงานการวิจัยแห่งชาติ (วช.) และ บริษัท ปตท. จำกัด (มหาชน)

การต่อยอดงานวิจัยสู่การนำไปใช้จริง

      ผลจากการผลิตเม็ดพลาสติกเกรดการแพทย์นำไปสู่การขึ้นรูปไหมเย็บแผลละลายได้ชนิดเส้นเดี่ยวที่มีคุณภาพ ผ่านมาตรฐานการวิเคราะห์และทำวิจัยตามมาตรฐานที่สำคัญ เช่น ASTM F1635-11 และ ISO 10993-1 เป็นต้น ซึ่งการพัฒนาเพื่อนำไปใช้จริงนั้นจำเป็นที่จะต้องหาสภาวะที่เหมาะสมในการขึ้นรูป การทดสอบสมบัติเบื้องต้น การทดสอบการเข้ากันได้ทางชีวภาพ (biocompatibility) การศึกษาในโมเดลสัตว์ทดลอง และการทดสอบในคนซึ่งเป็นการทดสอบเชิงคลินิก

 ปัจจุบัน งานวิจัยนี้มีระดับ TRL 5 [1] โดยเริ่มจากการทดลองในระดับห้องปฏิบัติการ ต่อยอดสู่ TRL ในระดับที่สูงขึ้นตามมาตรฐานเครื่องมือแพทย์ จนสามารถผลิตได้ในระดับอุตสาหกรรม ทั้งนี้ ในขั้นตอนของการพัฒนาสู่ภาคอุตสาหกรรมนั้น ได้รับการสนับสนุนจากหน่วยงานภายนอก อาทิ บริษัท ปตท. จำกัด (มหาชน) บริษัท IRPC จำกัด (มหาชน) บริษัท โนวาเมดิค จำกัด และหน่วยบริหารและจัดการทุนด้านการเพิ่มความสามารถในการแข่งขันของประเทศ (บพข.)

    พอลิเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพที่พัฒนาขึ้นนี้ถือเป็นครั้งแรกของประเทศไทยที่ผลิตและจำหน่ายจากห้องปฏิบัติการในประเทศไทยที่ผ่านการรับรองมาตรฐาน ISO 13485 ซึ่งเป็นมาตรฐานสำหรับเครื่องมือแพทย์ วัตถุดิบตั้งต้นมีราคาถูกกว่าที่นำเข้าจากต่างประเทศครึ่งต่อครึ่ง (จาก 200,000 บาท/กิโลกรัม เหลือเพียง 79,000 บาท/กิโลกรัม)

 โครงการนี้ช่วยลดการนำเข้าเม็ดพลาสติกจากต่างประเทศ และสามารถพัฒนาต่อยอดไปสู่ผลิตภัณฑ์ทางการแพทย์ที่ย่อยสลายได้ในร่างกาย ซึ่งจะสามารถลดการนำเข้าเครื่องมือแพทย์และวัสดุทางการแพทย์ซึ่งมีมูลค่าทางการค้าสูงจากต่างประเทศ เป็นช่องทางหนึ่งที่จะทำให้ค่ารักษาพยาบาลถูกลง



#FM100scitech