ภาควิชาเคมี มหาวิทยาลัยเชียงใหม่

นักวิจัยคณะวิทย์ มช. พัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาที่ปราศจากโลหะหนัก ลดการตกค้างของสารอันตรายในกระบวนการผลิตเม็ดพลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพและวัสดุทางการแพทย์จากพืชผลทางการเกษตร

นักวิจัยคณะวิทย์ มช. พัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาที่ปราศจากโลหะหนัก ลดการตกค้างของสารอันตรายในกระบวนการผลิตเม็ดพลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพและวัสดุทางการแพทย์จากพืชผลทางการเกษตร

ในปัจจุบัน การสังเคราะห์พอลิเมอร์ที่ย่อยสลายเองได้ (Degradable polymers) ทางการแพทย์ มักใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีโลหะหนักอยู่ อย่างเช่น ดีบุก(II) เอทิลเฮกซาโนเอต (Sn(Oct)₂)) ซึ่งสามารถส่งผลกระทบต่อร่างกายของมนุษย์หรือสิ่งมีชีวิตอื่นๆได้ หากหลงเหลือในปริมาณที่มาก

ดังนั้นในกระบวนการผลิตเม็ดพอลิเมอร์ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ เกรดทางการแพทย์ (medical grade) ตามมาตรฐาน ASTM F1925-09 นั้น ต้องควบคุมให้มีปริมาณโลหะทินหลงเหลืออยู่ในเม็ดพอลิเมอร์เรซิน < 150 ppm ซึ่งสามารถวิเคราะห์ได้ด้วยเทคนิค atomic absorption/emission spectroscopy (AAS) หรือ inductively coupled plasma (ICP) spectroscopy หรือ ใช้บริการวิเคราะห์จากหน่วยงานภายนอก ซึ่งจะต้องเสียค่าใช้จ่ายในอัตราที่สูง

หากไม่ใช้ตัวริเริ่มปฏิกิริยาที่เป็นสารประกอบออร์แกโนทิน หรือโลหะอื่นๆ จะเป็นสิ่งที่ดีที่สุด ทำให้ลดการตกค้างของโลหะทิน หรือโลหะอื่นๆ ได้ อีกทั้งยังลดค่าใช้จ่ายในการวิเคราะห์หาปริมาณโลหะหลงเหลืออีกด้วย

ดังนั้น คณะผู้วิจัยจึงสนใจพัฒนาตัวเร่ง/ตัวริเริ่มปฏิกิริยาที่ปราศจากโลหะ (metal free catalyst/initiator) โดยผู้วิจัยสนใจพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาอินทรีย์ชนิดเอ็นเฮเทอโรคาร์บีน (เอ็นเฮชซี) จากเกลืออิมิดาโซล ซึ่งมีความว่องไวต่อปฏิกิริยาการเปิดวงของเอสเทอร์

โดยทางคณะวิจัยได้ศึกษาระบบตัวเร่งปฏิกิริยาของสายโซ่เตตระเมทิลีนบิสเอ็นเอ็นไพร์มบิวทิลอิมิดาโซเลียมเฮกซะฟลูออโรฟอสเฟต ร่วมกับเบนซิลแอลกอฮอล์ และ เอ็นบิวทิลลิเทียมในอัตราส่วนโดยโมล 0:2:2, 1:1:3, 1:2:3, และ 1:2:4 ตามลำดับ ในการเร่งปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันแบบเปิดวงของเอปไซลอน-คาโพร์แลกโทน ...

เม็ดพลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพประเภทอะลิฟาติกพอลิเอสเทอร์ที่สามารถผลิตในกระบวนการนี้ เตรียมจากจากวัตถุดิบชีวมวลที่เป็นพืชผลทางการเกษตร เช่น ข้าวโพด อ้อย มันสำปะหลัง สามารถนำไปใช้เป็นวัตถุดิบตั้งต้นสำหรับผลิตวัสดุย่อยสลายได้ทางชีวภาพ เช่น บรรจุภัณฑ์ย่อยสลายได้ รวมทั้งวัสดุทางการแพทย์ที่ย่อยสลายได้ในร่างกายมนุษย์ เช่น ไหมเย็บแผลที่ละลายได้ ท่อนำเส้นประสาท ตัวควบคุมการปลดปล่อยตัวยาภายในร่างกาย และ เครื่องมือแพทย์ เช่น วัสดุทางทันตกรรม สกรูและแผ่นดาม เป็นต้น

ปัจจุบันเม็ดพลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพและวัสดุทางการแพทย์ดังกล่าวไม่สามารถผลิตใช้ได้เองในประเทศไทย ต้องสั่งซื้อจากต่างประเทศซึ่งมีราคาแพง ดังนั้น จึงมีความจำเป็นอย่างยิ่งที่ต้องผลักดันให้เกิดการพัฒนากระบวนการผลิตเม็ดพลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพขึ้นได้เอง และนำไปผลิตเป็นวัสดุทางการแพทย์ที่ผ่านการรับรองมาตรฐานขึ้นเองในประเทศไทย ซึ่งจะส่งผลให้เกิดการลดการซื้อวัสดุและอุปกรณ์สิ้นเปลืองทางการแพทย์จากต่างประเทศซึ่งจะทำให้เศรษฐกิจไทยดีขึ้น

งานวิจัยถูกตีพิมพ์ในวารสาร

The Journal of Organic Chemistry (Q1 ISI, Impact Factor 4.198)

Publication Date:September 7, 2022

https://doi.org/10.1021/acs.joc.2c01062

อีกทั้งยังได้ยื่นจดสิทธิบัตร เรื่อง “การพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาที่ปราศจากโลหะ เกลือของโซ่อัลคิลิน บีส(อัลคิลอิมิดาโซเลียม) และเอ็นเฮเทอโรคาร์บีน (เอ็นเฮชซี) ของเกลือบีส(อัลคิลอิมิดาโซเลียม) สำหรับการสังเคราะห์พอลิเอสเทอร์เกรดทางการแพทย์” เมื่อเดือนสิงหาคม 2565