นับเป็นอีกก้าวของคนไทยที่สามารถสร้างนวัตกรรมพิชิตมะเร็งเพื่อรักษามนุษยชาติ ทั้งยังตอบโจทย์แนวเศรษฐกิจ BCG เพื่อให้เกิดเป็นเมดิคอลฮับในอนาคต ผลเช่นนี้ จึงทำให้คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล คิดค้นนวัตกรรม “อนุภาคคาร์บอนเรืองแสง” จากสารชีวพอลิเมอร์ทะลายปาล์มในการอุบัติยารักษามะเร็งลำไส้แบบมุ่งเป้า
หรือ (Synthesis of Fluorescent Carbon Dots Derived From Palm Empty Fruit Bunch For The Targeted Delivery of Anticancer)
- พายุลูกใหม่จ่อเข้าไทย ชี้ความรุนแรงเท่า “เตี้ยนหมู่” ระวังน้ำท่วมใหญ่
- ราคายางใกล้แตะ 50 บาท/กก. กระทบโรงงานน้ำยางข้นต้นทุนพุ่ง-จ่อปิดตัว
- กรมอุตุฯเตือน “พายุดีเปรสชั่น” เข้าไทย รับมือฝนตกหนัก-ท่วมฉับพลัน
ทั้งนี้ โดยได้รับการตีพิมพ์ในวารสารนานาชาติ Nature.com เพื่อนำเสนอนาโนเทคโนโลยีผสานวิศวกรรมเคมีขั้นสูง และชีวพอลิเมอร์ที่ไม่เป็นพิษต่อร่างกาย
“รศ.ดร.จักรกฤษณ์ ศุทธากรณ์” คณบดีคณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล กล่าวว่า โรคมะเร็งถือเป็นหนึ่งในสาเหตุของการเสียชีวิตอันดับต้น ๆ ของประชากรที่มีอายุต่ำกว่า 70 ปี โดยปี 2018 พบจํานวนผู้ป่วยใหม่ทั่วโลกมากถึง 18 ล้านคน
ส่วนประเทศไทยมีผู้ป่วยใหม่ปีละ 1.4 แสนคน และเสียชีวิตปีละกว่า 8 หมื่นคน โดยมี 5 โรคมะเร็งที่คร่าชีวิตสูงสุด คือ มะเร็งตับ, มะเร็งลำไส้, มะเร็งปอด, มะเร็งปากมดลูก และมะเร็งเต้านม
การวิจัยพัฒนานวัตกรรมของคนไทยเป็นความภาคภูมิใจ และได้รับความสนใจจากนานาประเทศ โดยได้รับการตีพิมพ์ในวารสารวิทยาศาสตร์ชั้นนำของโลก Nature.com ทั้งนี้ ทีมนักวิจัยไทย 5 คน ประกอบด้วย รศ.ดร.จุฬารัตน์ ศักดารณรงค์ หัวหน้าโครงการวิจัย, ดร.สุธิดา บุญสิทธิ์, ดร.สาคร ราชหาด อาจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมเคมี คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล, อมรรัตน์ แสงจันทร์ นักศึกษา ป.โท สาขาวิศวกรรมเคมี ม.มหิดล และ ดร.กนกวรรณ ศันสนะพงษ์ปรีชา หน่วยปฏิบัติการเวชศาสตร์นาโน ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ สนง.พัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ
ทั้งนี้ งานวิจัยดังกล่าวได้รับการสนับสนุนโดยทุนอัจฉริยภาพนักวิจัยรุ่นกลาง สำนักงานคณะกรรมการวิจัยแห่งชาติ (วช.)
“รศ.ดร.จุฬารัตน์” กล่าวถึงที่มาของงานวิจัยว่า วิธีการรักษาโรคมะเร็งในปัจจุบันมีหลายวิธี อาทิ การผ่าตัดเอาเนื้อร้ายออก, การฉายรังสีบําบัด และเคมีบําบัด ซึ่งยังมีข้อด้อย เนื่องจากสารออกฤทธิ์ที่กว่าจะไปถึงเป้าหมายจะเหลือปริมาณตํ่า จึงต้องใช้ยาในปริมาณที่สูงขึ้น ซึ่งส่งผลกระทบต่อเซลล์ปกติ ทำให้ผู้ป่วยเกิดอาการข้างเคียงต่าง ๆ
เราจึงมีแนวคิดในการพัฒนานาโนเทคโนโลยี สำหรับการรักษาโรคมะเร็งแบบมุ่งเป้า โดยใช้อนุภาคนาโนเป็นวัสดุในการนำส่งยาต้านมะเร็ง (Drug Delivery) สู่เซลล์เป้าหมาย ซึ่งเป็นอีกหนึ่งวิธีการรักษาที่ได้รับความสนใจอย่างมาก
“จากการศึกษาวิเคราะห์พบว่า อนุภาคคาร์บอน (Carbon Dots) มีคุณสมบัติความเข้ากันได้ทางชีวภาพ ความเป็นพิษต่ำ ทั้งยังมีความสามารถในการละลายน้ำสูง พื้นที่ผิวสูง ปรับปรุงหมู่ฟังก์ชั่นพื้นผิวได้ง่าย มีขนาดเฉลี่ยต่ำกว่า 10 นาโนเมตร ซึ่งเป็นขนาดที่เหมาะสม สามารถเคลื่อนที่เข้าไปในเซลล์ได้ดี และมีคุณสมบัติในการเรืองแสงหลายสีตามหมู่ฟังก์ชั่นที่ดัดแปลงซึ่งจะช่วยติดตามการบำบัดรักษาได้ว่ายาอยู่ส่วนไหนของร่างกาย”
กล่าวกันว่า ทีมวิจัยคิดค้นนวัตกรรม “อนุภาคคาร์บอนเรืองแสงจากสารชีวพอลิเมอร์ทะลายปาล์ม เพื่อส่งยารักษามะเร็งแบบมุ่งเป้า” ซึ่งการใช้อนุภาคคาร์บอนที่เป็นวัสดุนาโน ในการนําส่งยาเข้าสู่ร่างกาย เพื่อเข้าไปขัดขวาง และยับยั้งการเจริญเติบโตของเซลล์มะเร็ง
รวมถึงจํากัดบริเวณเพื่อให้ยาออกฤทธิ์เฉพาะที่อย่างแม่นยำ ซึ่งช่วยลดผลกระทบต่อเซลล์ปกติโดยรอบได้ และลดผลข้างเคียงจากการรักษาได้
“สำหรับการสังเคราะห์อนุภาคคาร์บอนตอนนี้ทดลองพัฒนาด้วยหลากหลายกระบวนการ ในที่สุดทีมวิจัยจึงเลือกใช้กระบวนการไฮโดรเทอมัล คาร์บอไนเซชัน เนื่องจากมีประสิทธิภาพ ต้นทุนต่ำ มีศักยภาพในการขยายขนาดในภาคอุตสาหกรรม ทั้งยังเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และง่ายต่อการสังเคราะห์อนุภาคคาร์บอนใหม่ ๆ จากสารตั้งต้นอื่น ๆ ในอนาคต
อาทิ เปลือกส้ม, เปลือกมะม่วง, ฟางข้าว, นม, สาหร่าย, กรดซิตริค, กรดโฟลิค, ยูเรีย, กลีเซอรอล เป็นต้น รวมทั้งยังใช้พลังงานต่ำ และไม่ต้องปรับสภาพหรืออบแห้งชีวมวล”
“รศ.ดร.จุฬารัตน์” กล่าวว่า สำหรับจุดเด่นของการสังเคราะห์อนุภาคคาร์บอนจากทะลายปาล์ม ซึ่งเป็นวัสดุระดับนาโนจากชีวมวลเหลือจากอุตสาหกรรมปาล์มน้ำมันนำมาหมุนเวียนใช้ประโยชน์และเพิ่มมูลค่าทางอุตสาหกรรมการแพทย์ โดยนำมาเป็นสารตั้งต้นในอุตสาหกรรมการผลิตอนุภาคคาร์บอน
ทั้งนี้ โครงสร้างหลักของทะลายปาล์มคือกลุ่มของลิกโนเซลลูโลส (Lignocellulose) ประกอบด้วย เซลลูโลส (Cellulose) 35-50% เฮมิเซลลูโลส (Hemicellulose) 20-35% และลิกนิน (Lignin) 10-25% ซึ่งเมื่อผ่านกระบวนการปรับสภาพ และแยกองค์ประกอบจะเป็นอนุภาคคาร์บอนที่ดี
“ดังนั้น ถ้าจะสรุปผลวิจัยว่า อนุภาคคาร์บอน (Carbon Dots) ที่ผลิตจากกระบวนการนี้จะเป็นสารละลายสีน้ำตาล เพราะจากการศึกษาพบว่าเมื่อนำอนุภาคคาร์บอนมากระตุ้นด้วยแสง UV จะให้ผลได้ควอนตัม และคุณสมบัติในการเรืองแสงสูงสุด ในกระบวนการนำส่งยาต้านมะเร็งสู่เซลล์มะเร็งเป้าหมาย จึงทำปฏิกิริยาการเชื่อมโยงหมู่ฟังก์ชั่น COOH บนอนุภาคคาร์บอนเข้ากับหมู่ OH ของโมเลกุลพอลิเอทิลีนไกลคอลที่ขนาดโมเลกุลต่าง ๆ และ NH2 ของยาต้านมะเร็ง ได้แก่ Doxorubicin”
จากนั้นการนำส่งยาจะถูกทดสอบกับเซลล์มะเร็งในหลอดทดลองเปรียบเทียบกับเซลล์ปกติ ด้วยนาโนเทคโนโลยีการเชื่อมขวางอนุภาคคาร์บอนเข้ากับ “โปรตีนจำเพาะ” ซึ่งจะไปต่อเข้ากับ “ตัวรับ” หรือ “รีเซ็ปเตอร์” ของเซลล์มะเร็ง เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการนำส่งยาเข้าสู่เป้าหมายอย่างแม่นยำ ส่วนในอนาคตจะนำไปสู่การทดลองกับสัตว์ และมนุษย์ต่อไป
“สำหรับประโยชน์ของนวัตกรรม ‘อนุภาคคาร์บอนเรืองแสงจากสารชีวพอลิเมอร์ทะลายปาล์ม เพื่อส่งยารักษามะเร็งลำไส้แบบมุ่งเป้า’ จะช่วยเพิ่มอัตราการรอดชีวิตของผู้ป่วยโรคมะเร็งที่มีอัตราผู้ป่วยสูง เช่น มะเร็งลำไส้ ลดเวลาจากการรักษาโรคมะเร็งด้วยวิธีเคมีบำบัดแบบดั้งเดิม
โดยเพิ่มทางเลือกในการรักษาด้วย ‘เคมีบำบัดแบบมุ่งเป้า’ ที่สำคัญ ต้นทุนต่ำ และมีราคาถูก ไม่มีพิษต่อร่างกาย ลดความเหลื่อมล้ำช่วยให้ประชากรในประเทศสามารถเข้าถึงการรักษาที่มีประสิทธิภาพอย่างทั่วถึง”
ที่สำคัญ ยังช่วยส่งเสริมเทคโนโลยีการผลิตจากวัตถุดิบการเกษตรที่มีในประเทศ เพื่อลดการนำเข้าวัสดุนำส่งยาที่มีราคาแพง ตลอดจนโอกาสต่อยอดในอุตสาหกรรมการแพทย์ และส่งเสริมประเทศไทยก้าวสู่การเป็นเมดิคอลฮับ อันสอดคล้องกับแนวทาง BCG ของประเทศไทย และกลุ่มภูมิภาค APEC อีกด้วย
