ประเทศไทยขับเคลื่อนสู่อนาคตด้วยงานวิจัยและนวัตกรรม คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล นำโดย รศ.ดร.จักรกฤษณ์ ศุทธากรณ์ คณบดี รศ.ดร.ธนภัทร์ วานิชานนท์ รองคณบดีฝ่ายการจัดการทุนมนุษย์และองค์กรสัมพันธ์ พร้อมด้วย รศ.ดร.นรเศรษฐ์ ณ สงขลา รองคณบดีฝ่ายวิจัย ร่วมแสดงความยินดีแก่ทีมนักวิจัย ในโอกาสได้รับรางวัลการวิจัยแห่งชาติ ประเภทผลงานประดิษฐ์คิดค้น ประจำปี 2566 จาก สำนักงานการวิจัยแห่งชาติ (วช.) ด้วย 2 นวัตกรรม คือ “แพลตฟอร์มกลางสำหรับการสร้างเครื่องมือบำบัดทางจิตวิทยาด้วยปัญญาประดิษฐ์” และ นวัตกรรม “แชทบอทปัญญาประดิษฐ์เพื่อการดูแลสุขภาพจิตและการช่วยเหลือด้านอารมณ์และสุขภาพจิต ในภาวะการระบาดของไวรัสโควิด-19” หรือ “แชทบอทใส่ใจ” ซึ่งนับเป็นประโยชน์แก่ประเทศชาติ ทั้งในด้านวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และยกระดับคุณภาพชีวิตในสังคม

ดร.กลกรณ์ วงศ์ภาติกะเสรี ภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอร์ คณะวิศวกรรมศาสตร์ ม.มหิดล กล่าวว่า แพลตฟอร์มกลางสำหรับการสร้างเครื่องมือบำบัดทางจิตวิทยาด้วยปัญญาประดิษฐ์” (AI Psychological Intervention Open Platform) เป็นการพัฒนาแพลตฟอร์มสำหรับสร้างเครื่องมือหุ่นยนต์โต้ตอบอัตโนมัติทางสุขภาพจิต เพื่อช่วยให้บุคลากรด้านสุขภาพจิต ที่มีหน้าที่ในการดูแลสุขภาพจิตผู้ป่วยจากองค์กรหน่วยงานต่างๆในประเทศไทย สามารถสร้างแชทบอทปัญญาประดิษฐ์ด้านสุขภาพได้ด้วยตนเอง โดยไม่ต้องอาศัยผู้เชี่ยวชาญด้านเทคโนโลยี เพื่อพัฒนาแชทบอทให้บริการได้ตรงกลุ่มเป้าหมายของตน ส่งผลให้ประชาชนไทยสามารถเข้าถึงการให้บริการและได้รับการดูแลด้านสุขภาพจิตมากขึ้นอย่างทั่วถึง นวัตกรรมนี้เป็นผลงานของ ดร.กลกรณ์ วงศ์ภาติกะเสรี ผศ.ดร.นริศ หนูหอม และ ดร.สุเมธ ยืนยง อาจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอร์ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

อีกหนึ่งนวัตกรรมที่ได้รางวัลการวิจัยแห่งชาติ คือ แชทบอท “ใส่ใจ” (Psyjai) เป็นความร่วมมือระหว่างคณะวิศวกรรมศาสตร์ ภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอร์ ผนึกความร่วมมือกับ คณะแพทยศาสตร์ศิริราชพยาบาล ภาควิชาจิตเวชศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล โดย “แชทบอทใส่ใจ” เป็นเสมือนเพื่อนที่มีความรู้ทางด้านจิตวิทยา สามารถพูดคุยกับผู้ใช้งานได้ตลอด 24 ชม. และใช้งานง่าย ซึ่งผู้ใช้งานจะสามารถตระหนักรู้ถึงสภาวะอารมณ์ของตนเอง ไม่ว่าจะเป็นความเครียด ความวิตกกังวล และภาวะซึมเศร้า และนำไปสู่การจัดการอารมณ์ได้อย่างเหมาะสม ช่วยลดความยากลำบากของประชาชนในการเข้าถึงบริการทางสุขภาพจิต ช่วยให้คนไทยทุกเพศวัยสามารถดูแลสุขภาพจิตตนเองได้ ทุกที่ ทุกเวลา และทันท่วงที ป้องกันปัญหาสุขภาพจิตดังกล่าวไม่ให้พัฒนาความรุนแรงขึ้น โดยเป็นผลงานของ ดร.กลกรณ์ วงศ์ภาติกะเสรี อาจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอร์ คณะวิศวกรรมศาสตร์ รศ.พญ. สุดสบาย จุลกทัพพะ หัวหน้าภาควิชาจิตเวชศาสตร์ คณะแพทยศาสตร์ศิริราชพยาบาล และ คุณพณิดา โยมะบุตร นักจิตวิทยาคลินิก คณะแพทยศาสตร์ศิริราชพยาบาล ภาควิชาจิตเวชศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

การก้าวสู่เป้าหมายเป็นศูนย์กลางสุขภาพนานาชาติหรือเมดิคัลฮับ และพัฒนาอุตสาหกรรมเครื่องมือแพทย์หรือผลิตภัณฑ์ ไม่ว่าจะเป็นน้ำยา ซอฟท์แวร์ เครื่องมือ เครื่องกล หรือวัตถุที่จะใช้ใส่เข้าไปในร่างกายมนุษย์ จำเป็นต้องแสดงคุณภาพมาตรฐานก่อนจำหน่ายหรือส่งออกตามที่กฎหมายกำหนด เมื่อเร็วๆนี้ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล เปิด ห้องปฏิบัติการทดสอบความเข้ากันได้ทางชีวภาพของเครื่องมือทางการแพทย์ (Laboratory for Biocompatibility Testing of Medical Devices) โดยได้รับการรับรองมาตรฐานโลก ISO/IEC 17025:2017 จากสำนักมาตรฐานห้องปฏิบัติการกรมวิทยาศาสตร์การแพทย์ กระทรวงสาธารณสุข เพื่อเปิดบริการทดสอบผลิตภัณฑ์การแพทย์อย่างครบวงจรแก่นักวิจัย นวัตกรและผู้ประกอบการ

รศ.ดร.จักรกฤษณ์ ศุทธากรณ์ คณบดีคณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล กล่าวว่า ประเทศไทยได้รับการยกย่องจากองค์การอนามัยโลก (WHO) ทางด้านการแพทย์ และเป็นอันดับ 6 ของโลกในด้านความมั่นคงทางสุขภาพ ซึ่งแสดงถึงศักยภาพ ความเชี่ยวชาญ และคุณภาพบริการ สอดคล้องกับนโยบายรัฐบาลที่มุ่งพัฒนาตามแนวยุทธศาสตร์ให้ประเทศไทยเป็น ‘ศูนย์กลางสุขภาพนานาชาติ’ (Medical Hub) ของภูมิภาคโลก ในการขับเคลื่อนดิจิทัลเฮลท์แคร์ การแพทย์สาธารณสุขและนวัตกรรมเฮลท์เทคของไทยให้เป็นที่ยอมรับทั้งคุณภาพและมาตรฐานในระดับสากล จึงจำเป็นที่ประเทศเราต้องมีห้องแล็บทดสอบที่ทันสมัยครบครันด้วยเทคโนโลยี การบริหารจัดการ และผู้เชี่ยวชาญตามมาตรฐาน ISO/IEC 17025 เพื่อยกระดับงานวิจัยพัฒนาและการผลิตเครื่องมือแพทย์ของไทยสู่ระดับสากลผ่านการทดสอบคุณภาพและความปลอดภัยของอุปกรณ์หรือเวชภัณฑ์

รศ.ดร.นรเศรษฐ์ ณ สงขลา รองคณบดีฝ่ายวิจัย คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล กล่าวว่า คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล มุ่งมั่นในการพัฒนาหลักสูตรการเรียนการสอน และคิดค้นวิจัยพัฒนานวัตกรรมทางการแพทย์ เพื่อตอบสนองต่อความเปลี่ยนแปลง และสร้างคุณประโยชน์ให้แก่วงการสาธารณสุขไทยและประชาคมโลก นับเป็นเรื่องที่น่ายินดีอย่างยิ่ง ห้องปฏิบัติการทดสอบความเข้ากันได้ทางชีวภาพของเครื่องมือทางการแพทย์ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล (Laboratory for Biocompatibility Testing of Medical Devices) ได้รับการรับรองมาตรฐาน ISO/IEC 17025:2017 โดยแสดงให้เห็นถึงการมีประสิทธิภาพของห้องปฏิบัติการนั้น ผู้ใช้บริการสามารถมั่นใจได้ทั้งด้านคุณภาพและผลการทดสอบ (Certificate) ครบวงจรและน่าเชื่อถือ ถูกต้องตามหลักวิชาการซึ่งเป็นที่ยอมรับในระดับสากล นับเป็นประโยชน์ยิ่งต่อนักวิจัย นวัตกร วิศวกร และผู้ประกอบการ ช่วยส่งเสริมการวิจัยพัฒนาด้านเครื่องมือทางการแพทย์ รวมถึงพัฒนาคุณภาพบุคลากรป้อนสู่อุตสาหกรรมเครื่องมือแพทย์และเฮลท์แคร์อีกด้วย

โดยมาตรฐาน ISO/IEC 17025 มีความสำคัญต่อนักวิจัย นวัตกร และผู้ประกอบการอุตสาหกรรมเครื่องมือแพทย์ อาทิ เช่น 1. ใช้เป็นเกณฑ์สำหรับห้องปฏิบัติการทดสอบและห้องปฏิบัติการสอบเทียบ ที่ต้องการแสดงให้เห็นว่าห้องปฏิบัติการมีการดำเนินงานด้านระบบคุณภาพ มีความสามารถทางวิชาการ ผลการทดสอบหรือสอบเทียบที่ออกโดยห้องปฏิบัติการเป็นที่เชื่อถือได้ว่าถูกต้องตามหลักวิชาการ 2.ใช้เป็นเกณฑ์สำหรับการรับรองความสามารถห้องปฏิบัติการทดสอบและสอบเทียบของหน่วยรับรอง 3.ใช้ในการยืนยันและยอมรับความสามารถของห้องปฏิบัติการโดยผู้ใช้บริการห้องปฏิบัติการ หรือองค์กรที่มีอำนาจตามกฎหมาย

สำหรับบริการครบวงจรของห้องปฏิบัติการทดสอบความเข้ากันได้ทางชีวภาพของเครื่องมือทางการแพทย์ (Laboratory for Biocompatibility Testing of Medical Devices) ที่ก้าวหน้าระดับโลกนี้ ครบครันด้วยเทคโนโลยีเครื่องมือทันสมัยและผู้เชี่ยวชาญที่มีประสบการณ์ ตั้งอยู่ที่ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล ศาลายา ถนนพุทธมณฑล สาย 4 เปิดบริการทดสอบเครื่องมือแพทย์ตามข้อกำหนดของมาตรฐานสากล ได้แก่ 1. Cytotoxicity Testing ทดสอบความเป็นพิษต่อเซลล์ 2. Hemolysis Testing ทดสอบปฏิกริยาที่มีต่อโลหิตการแตกตัวของเม็ดเลือดแดง 3. Bioburden Testing การทดสอบหาการมีอยู่ของจุลินทรีย์ 4. Sterility Testing การทดสอบหาความปราศจากเชื้อของอุปกรณ์ หรือตัวอย่าง 5. Antibacterial Testing การทดสอบวิเคราะห์หาประสิทธิภาพการยับยั้งการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์

อีกก้าวของคนไทยสร้างนวัตกรรมพิชิตมะเร็งเพื่อมนุษยชาติ ตอบโจทย์แนวเศรษฐกิจ BCG และหนุนการก้าวเป็นเมดิคัลฮับ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล คิดค้น นวัตกรรม ‘อนุภาคคาร์บอนเรืองแสง’ จากสารชีวพอลิเมอร์ทะลายปาล์ม เพื่อส่งยารักษามะเร็งลำไส้แบบมุ่งเป้า (Synthesis of Fluorescent Carbon Dots Derived From Palm Empty Fruit Bunch For The Targeted Delivery of Anti-Cancer) 

ดยได้รับการตีพิมพ์ในวารสารนานาชาติ Nature.com ชูธงนาโนเทคโนโลยีผสานวิศวกรรมเคมีขั้นสูงและชีวพอลิเมอร์ที่ไม่เป็นพิษต่อร่างกายรศ.ดร.จักรกฤษณ์ ศุทธากรณ์ คณบดีคณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล กล่าวว่า โรคมะเร็งถือเป็นหนึ่งในสาเหตุของการเสียชีวิตอันดับต้นของประชากรที่มีอายุต่ํากว่า 70 ปี โดยในปี 2018 พบจํานวนผู้ป่วยใหม่ทั่วโลกมากถึง 18 ล้านคน ส่วนประเทศไทยมีผู้ป่วยใหม่ปีละ 1.4 แสนคน และเสียชีวิตปีละกว่า 8 หมื่นคน โดยมี 5 โรคมะเร็งที่คร่าชีวิตสูงสุด คือ มะเร็งตับ มะเร็งลำไส้ มะเร็งปอด มะเร็งปากมดลูก มะเร็งเต้านม การวิจัยพัฒนานวัตกรรมของคนไทยนี้เป็นที่น่าภาคภูมิใจและได้รับความสนใจจากนานาประเทศโดยได้รับการตีพิมพ์ในวารสารวิทยาศาสตร์ชั้นนำของโลก Nature.com ทั้งนี้ทีมนักวิจัยไทย 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 งานวิจัยนี้ได้รับการสนับสนุนโดยทุนอัจฉริยภาพนักวิจัยรุ่นกลาง สำนักงานคณะกรรมการวิจัยแห่งชาติ (วช.)

รศ.ดร.จุฬารัตน์ ศักดารณรงค์ หัวหน้าโครงการวิจัย อาจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมเคมี คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล กล่าวถึงที่มาของงานวิจัยว่า วิธีการรักษาโรคมะเร็งในปัจจุบันมีหลายวิธี อาทิ การผ่าตัดเอาเนื้อร้ายออก การฉายรังสีบําบัด และเคมีบําบัดซึ่งยังมีข้อด้อย เนื่องจากสารออกฤทธิ์ที่กว่าจะไปถึงเป้าหมายจะเหลือปริมาณตํ่า จึงต้องใช้ยาในปริมาณที่สูงขึ้น ซึ่งส่งผลกระทบต่อเซลล์ปกติ ทำให้ผู้ป่วยเกิดอาการข้างเคียงต่างๆ เราจึงมีแนวคิดในการพัฒนา ’นาโนเทคโนโลยี’ สำหรับการรักษาโรคมะเร็งแบบมุ่งเป้า โดยใช้ ‘อนุภาคนาโน’ เป็นวัสดุในการนำส่งยาต้านมะเร็ง (Drug Delivery) สู่เซลล์เป้าหมาย ซึ่งเป็นอีกหนึ่งวิธีการรักษาที่ได้รับความสนใจอย่างมาก จากการศึกษาวิเคราะห์พบว่าอนุภาคคาร์บอน (Carbon Dots) มีคุณสมบัติความเข้ากันได้ทางชีวภาพ ความเป็นพิษต่ำ มีความสามารถในการละลายน้ำสูง พื้นที่ผิวสูง ปรับปรุงหมู่ฟังก์ชันพื้นผิวได้ง่าย มีขนาดเฉลี่ยต่ำกว่า 10 นาโนเมตร ซึ่งเป็นขนาดที่เหมาะสม สามารถเคลื่อนที่เข้าไปในเซลล์ได้ดี และมีคุณสมบัติในการเรืองแสงหลายสีตามหมู่ฟังก์ชันที่ดัดแปลงซึ่งจะช่วยติดตามการบำบัดรักษาได้ว่ายาอยู่ส่วนไหนของร่างกาย

ทีมวิจัยจึงคิดค้น นวัตกรรม ‘อนุภาคคาร์บอนเรืองแสงจากสารชีวพอลิเมอร์ทะลายปาล์ม เพื่อส่งยารักษามะเร็งแบบมุ่งเป้า’ ซึ่งการใช้อนุภาคคาร์บอน ที่เป็นวัสดุนาโน ในการนําส่งยาเข้าสู่ร่างกาย เพื่อเข้าไปขัดขวางและยับยั้งการเจริญเติบโตของเซลล์มะเร็ง รวมถึงจํากัดบริเวณเพื่อให้ยาออกฤทธิ์เฉพาะที่อย่างแม่นยำ ซึ่งช่วยลดผลกระทบต่อเซลล์ปกติโดยรอบได้ และลดผลข้างเคียงจากการรักษาได้ สำหรับการสังเคราะห์อนุภาคคาร์บอนได้ทดลองพัฒนาด้วยหลากหลายกระบวนการ ในที่สุดทีมวิจัยได้เลือกใช้กระบวนการไฮโดรเทอมัล คาร์บอไนเซชัน เนื่องจากมีประสิทธิภาพ ต้นทุนต่ำ มีศักยภาพในการขยายขนาดในภาคอุตสาหกรรม เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และง่ายต่อการสังเคราะห์อนุภาคคาร์บอนใหม่ๆ จากสารตั้งต้นอื่นๆในอนาคต อาทิ เปลือกส้ม เปลือกมะม่วง ฟางข้าว นม สาหร่าย กรดซิตริค กรดโฟลิค ยูเรีย กลีเซอรอล เป็นต้น รวมทั้งใช้พลังงานต่ำและไม่ต้องปรับสภาพหรืออบแห้งชีวมวล

จุดเด่นของการสังเคราะห์อนุภาคคาร์บอนจากทะลายปาล์ม ซึ่งเป็นวัสดุระดับนาโนจากชีวมวลเหลือจากอุตสาหกรรมปาล์มน้ำมันนำมาหมุนเวียนใช้ประโยชน์และเพิ่มมูลค่าทางอุตสาหกรรมการแพทย์ โดยนำมาเป็นสารตั้งต้นในอุตสาหกรรมการ

ผลิตอนุภาคคาร์บอน ทั้งนี้โครงสร้างหลักของทะลายปาล์ม คือกลุ่มของลิกโนเซลลูโลส (Lignocellulose) ที่ประกอบด้วยเซลลูโลส (Cellulose) 35-50% เฮมิเซลลูโลส (Hemicellulose) 20-35% และลิกนิน (Lignin) 10-25% ซึ่งเมื่อผ่านกระบวนการปรับสภาพและแยกองค์ประกอบจะเป็นอนุภาคคาร์บอนที่ดี

รศ.ดร.จุฬารัตน์ ศักดารณรงค์ กล่าวสรุปผลวิจัยว่า อนุภาคคาร์บอน (Carbon Dots) ที่ผลิตจากกระบวนการนี้จะเป็นสารละลายสีน้ำตาล จากการศึกษาพบว่าเมื่อนำอนุภาคคาร์บอนมากระตุ้นด้วยแสง UV จะให้ผลได้ควอนตัม และคุณสมบัติในการเรืองแสงสูงสุด ในกระบวนการนำส่งยาต้านมะเร็งสู่เซลล์มะเร็งเป้าหมาย จึงได้ทำปฏิกิริยาการเชื่อมโยงหมู่ฟังก์ชัน COOH บนอนุภาคคาร์บอนเข้ากับหมู่ OH ของโมเลกุลพอลิเอทิลีนไกลคอลที่ขนาดโมเลกุลต่างๆ และ NH2 ของยาต้านมะเร็ง ได้แก่ Doxorubicin จากนั้น การนำส่งยาจะถูกทดสอบกับเซลล์มะเร็งในหลอดทดลองเปรียบเทียบกับเซลล์ปกติ ด้วยนาโนเทคโนโลยีการเชื่อมขวางอนุภาคคาร์บอนเข้ากับ ’โปรตีนจำเพาะ’ ซึ่งจะไปต่อเข้ากับ ‘ตัวรับ’ หรือ ‘รีเซ็ปเตอร์’ ของเซลล์มะเร็ง เพิ่มประสิทธิภาพการนำส่งยาเข้าสู่เป้าหมายได้แม่นยำ ในอนาคตจะนำไปสู่การทดลองกับสัตว์และมนุษย์ต่อไป

ประโยชน์ของนวัตกรรม ‘อนุภาคคาร์บอนเรืองแสงจากสารชีวพอลิเมอร์ทะลายปาล์ม เพื่อส่งยารักษามะเร็งลำไส้แบบมุ่งเป้า’ เพิ่มอัตราการรอดชีวิตของผู้ป่วยโรคมะเร็งที่มีอัตราผู้ป่วยสูง เช่น มะเร็งลำไส้ ลดเวลาจากการรักษาโรคมะเร็งด้วยวิธีเคมีบำบัดแบบดั้งเดิม โดยเพิ่มทางเลือกในการรักษาด้วย ‘เคมีบำบัดแบบมุ่งเป้า’ ต้นทุนต่ำ และมีราคาถูก ไม่มีพิษต่อร่างกาย ลดความเหลื่อมล้ำช่วยให้ประชากรในประเทศสามารถเข้าถึงการรักษาที่มีประสิทธิภาพได้ทั่วถึง ส่งเสริมเทคโนโลยีการผลิตจากวัตถุดิบการเกษตรที่มีในประเทศ ลดการนำเข้าวัสดุนำส่งยาที่มีราคาแพง ตลอดจนโอกาสต่อยอดในอุตสาหกรรมการแพทย์และส่งเสริมประเทศไทยก้าวเป็นเมดิคัลฮับ โดยสอดคล้องกับแนวทาง BCG ของประเทศไทยและกลุ่มภูมิภาค APEC อีกด้วย

นับเป็นความหวังและทางเลือกใหม่ในการบำบัดรักษาผู้ป่วยโรคมะเร็งในไทยและเพื่อนมนุษย์

อีกก้าวของคนไทยสร้างนวัตกรรมพิชิตมะเร็งเพื่อมนุษยชาติ ตอบโจทย์แนวเศรษฐกิจ BCG และหนุนการก้าวเป็นเมดิคัลฮับ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล คิดค้น นวัตกรรม ‘อนุภาคคาร์บอนเรืองแสง’ จากสารชีวพอลิเมอร์ทะลายปาล์ม เพื่อส่งยารักษามะเร็งลำไส้แบบมุ่งเป้า (Synthesis of Fluorescent Carbon Dots Derived From Palm Empty Fruit Bunch For The Targeted Delivery of Anti-Cancer)

โดยงานวิจัยได้รับการตีพิมพ์ในวารสารนานาชาติ Nature.com ชูธงนาโนเทคโนโลยีผสานวิศวกรรมเคมีขั้นสูง และชีวพอลิเมอร์ที่ไม่เป็นพิษต่อร่างกาย อีกทั้งเพิ่มมูลค่าวัสดุการเกษตรเหลือทิ้งมาใช้ประโยชน์ทางการแพทย์

รศ.ดร.จักรกฤษณ์ ศุทธากรณ์ คณบดีคณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล กล่าวว่า โรคมะเร็งถือเป็นหนึ่งในสาเหตุของการเสียชีวิตอันดับต้นของประชากรที่มีอายุต่ํากว่า 70 ปี โดยในปี 2018 พบจํานวนผู้ป่วยใหม่ทั่วโลกมากถึง 18 ล้านคน ส่วนประเทศไทยมีผู้ป่วยใหม่ปีละ 1.4 แสนคน และเสียชีวิตปีละกว่า 8 หมื่นคน โดยมี 5 โรคมะเร็งที่คร่าชีวิตสูงสุด คือ มะเร็งตับ มะเร็งลำไส้ มะเร็งปอด มะเร็งปากมดลูก มะเร็งเต้านม การวิจัยพัฒนานวัตกรรมของคนไทยนี้เป็นที่น่าภาคภูมิใจและได้รับความสนใจจากนานาประเทศโดยได้รับการตีพิมพ์ในวารสารวิทยาศาสตร์ชั้นนำของโลก Nature.com ทั้งนี้ทีมนักวิจัยไทย 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 งานวิจัยนี้ได้รับการสนับสนุนโดยทุนอัจฉริยภาพนักวิจัยรุ่นกลาง สำนักงานคณะกรรมการวิจัยแห่งชาติ (วช.)

รศ.ดร.จุฬารัตน์ ศักดารณรงค์ หัวหน้าโครงการวิจัย อาจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมเคมี คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล กล่าวถึงที่มาของงานวิจัยว่า วิธีการรักษาโรคมะเร็งในปัจจุบันมีหลายวิธี อาทิ การผ่าตัดเอาเนื้อร้ายออก การฉายรังสีบําบัด และเคมีบําบัดซึ่งยังมีข้อด้อย เนื่องจากสารออกฤทธิ์ที่กว่าจะไปถึงเป้าหมายจะเหลือปริมาณตํ่า จึงต้องใช้ยาในปริมาณที่สูงขึ้น ซึ่งส่งผลกระทบต่อเซลล์ปกติ ทำให้ผู้ป่วยเกิดอาการข้างเคียงต่างๆ เราจึงมีแนวคิดในการพัฒนา ’นาโนเทคโนโลยี’ สำหรับการรักษาโรคมะเร็งแบบมุ่งเป้า โดยใช้ ‘อนุภาคนาโน’ เป็นวัสดุในการนำส่งยาต้านมะเร็ง (Drug Delivery) สู่เซลล์เป้าหมาย ซึ่งเป็นอีกหนึ่งวิธีการรักษาที่ได้รับความสนใจอย่างมาก จากการศึกษาวิเคราะห์พบว่าอนุภาคคาร์บอน (Carbon Dots) มีคุณสมบัติความเข้ากันได้ทางชีวภาพ ความเป็นพิษต่ำ มีความสามารถในการละลายน้ำสูง พื้นที่ผิวสูง ปรับปรุงหมู่ฟังก์ชันพื้นผิวได้ง่าย มีขนาดเฉลี่ยต่ำกว่า 10 นาโนเมตร ซึ่งเป็นขนาดที่เหมาะสม สามารถเคลื่อนที่เข้าไปในเซลล์ได้ดี และมีคุณสมบัติในการเรืองแสงหลายสีตามหมู่ฟังก์ชันที่ดัดแปลงซึ่งจะช่วยติดตามการบำบัดรักษาได้ว่ายาอยู่ส่วนไหนของร่างกาย

ทีมวิจัยจึงคิดค้น นวัตกรรม ‘อนุภาคคาร์บอนเรืองแสงจากสารชีวพอลิเมอร์ทะลายปาล์ม เพื่อส่งยารักษามะเร็งแบบมุ่งเป้า’ ซึ่งการใช้อนุภาคคาร์บอน ที่เป็นวัสดุนาโน ในการนําส่งยาเข้าสู่ร่างกาย เพื่อเข้าไปขัดขวางและยับยั้งการเจริญเติบโตของเซลล์มะเร็ง รวมถึงจํากัดบริเวณเพื่อให้ยาออกฤทธิ์เฉพาะที่อย่างแม่นยำ ซึ่งช่วยลดผลกระทบต่อเซลล์ปกติโดยรอบได้ และลดผลข้างเคียงจากการรักษาได้ สำหรับการสังเคราะห์อนุภาคคาร์บอนได้ทดลองพัฒนาด้วยหลากหลายกระบวนการ ในที่สุดทีมวิจัยได้เลือกใช้กระบวนการไฮโดรเทอมัล คาร์บอไนเซชัน เนื่องจากมีประสิทธิภาพ ต้นทุนต่ำ มีศักยภาพในการขยายขนาดในภาคอุตสาหกรรม เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และง่ายต่อการสังเคราะห์อนุภาคคาร์บอนใหม่ๆ จากสารตั้งต้นอื่นๆในอนาคต อาทิ เปลือกส้ม เปลือกมะม่วง ฟางข้าว นม สาหร่าย กรดซิตริค กรดโฟลิค ยูเรีย กลีเซอรอล เป็นต้น รวมทั้งใช้พลังงานต่ำและไม่ต้องปรับสภาพหรืออบแห้งชีวมวล

จุดเด่นของการสังเคราะห์อนุภาคคาร์บอนจากทะลายปาล์ม ซึ่งเป็นวัสดุระดับนาโนจากชีวมวลเหลือจากอุตสาหกรรมปาล์มน้ำมันนำมาหมุนเวียนใช้ประโยชน์และเพิ่มมูลค่าทางอุตสาหกรรมการแพทย์ โดยนำมาเป็นสารตั้งต้นในอุตสาหกรรมการผลิตอนุภาคคาร์บอน ทั้งนี้โครงสร้างหลักของทะลายปาล์ม คือกลุ่มของลิกโนเซลลูโลส (Lignocellulose) ที่ประกอบด้วยเซลลูโลส (Cellulose) 35-50% เฮมิเซลลูโลส (Hemicellulose) 20-35% และลิกนิน (Lignin) 10-25% ซึ่งเมื่อผ่านกระบวนการปรับสภาพและแยกองค์ประกอบจะเป็นอนุภาคคาร์บอนที่ดี

รศ.ดร.จุฬารัตน์ ศักดารณรงค์ กล่าวสรุปผลวิจัยว่า อนุภาคคาร์บอน (Carbon Dots) ที่ผลิตจากกระบวนการนี้จะเป็นสารละลายสีน้ำตาล จากการศึกษาพบว่าเมื่อนำอนุภาคคาร์บอนมากระตุ้นด้วยแสง UV จะให้ผลได้ควอนตัม และคุณสมบัติในการเรืองแสงสูงสุด ในกระบวนการนำส่งยาต้านมะเร็งสู่เซลล์มะเร็งเป้าหมาย จึงได้ทำปฏิกิริยาการเชื่อมโยงหมู่ฟังก์ชัน COOH บนอนุภาคคาร์บอนเข้ากับหมู่ OH ของโมเลกุลพอลิเอทิลีนไกลคอลที่ขนาดโมเลกุลต่างๆ และ NH2 ของยาต้านมะเร็ง ได้แก่ Doxorubicin จากนั้น การนำส่งยาจะถูกทดสอบกับเซลล์มะเร็งในหลอดทดลองเปรียบเทียบกับเซลล์ปกติ ด้วยนาโนเทคโนโลยีการเชื่อมขวางอนุภาคคาร์บอนเข้ากับ ’โปรตีนจำเพาะ’ ซึ่งจะไปต่อเข้ากับ ‘ตัวรับ’ หรือ ‘รีเซ็ปเตอร์’ ของเซลล์มะเร็ง เพิ่มประสิทธิภาพการนำส่งยาเข้าสู่เป้าหมายได้แม่นยำ ในอนาคตจะนำไปสู่การทดลองกับสัตว์และมนุษย์ต่อไป

ประโยชน์ของนวัตกรรม ‘อนุภาคคาร์บอนเรืองแสงจากสารชีวพอลิเมอร์ทะลายปาล์ม เพื่อส่งยารักษามะเร็งลำไส้แบบมุ่งเป้า’ เพิ่มอัตราการรอดชีวิตของผู้ป่วยโรคมะเร็งที่มีอัตราผู้ป่วยสูง เช่น มะเร็งลำไส้ ลดเวลาจากการรักษาโรคมะเร็งด้วยวิธีเคมีบำบัดแบบดั้งเดิม โดยเพิ่มทางเลือกในการรักษาด้วย ‘เคมีบำบัดแบบมุ่งเป้า’ ต้นทุนต่ำ และมีราคาถูก ไม่มีพิษต่อร่างกาย ลดความเหลื่อมล้ำช่วยให้ประชากรในประเทศสามารถเข้าถึงการรักษาที่มีประสิทธิภาพได้ทั่วถึง ส่งเสริมเทคโนโลยีการผลิตจากวัตถุดิบการเกษตรที่มีในประเทศ ลดการนำเข้าวัสดุนำส่งยาที่มีราคาแพง ตลอดจนโอกาสต่อยอดในอุตสาหกรรมการแพทย์และส่งเสริมประเทศไทยก้าวเป็นเมดิคัลฮับ โดยสอดคล้องกับแนวทาง BCG ของประเทศไทยและกลุ่มภูมิภาค APEC อีกด้วย

นับเป็นความหวังและทางเลือกใหม่ในการบำบัดรักษาผู้ป่วยโรคมะเร็งในไทยและเพื่อนมนุษย์