CoverLogo (29)

วัสดุพอลิเมอร์ห่อหุ้มช่วยระบบนำส่งสาร

ระบบนำส่งสารสำคัญ…. ระบบการนำส่งตัวยาสำคัญ….. ผ่านสภาวะที่แตกต่างกันไป ไปยังพื้นที่ที่ชอบน้ำ หรือไม่ชอบน้ำ เป็นสิ่งที่นักพัฒนาวัสดุศาสตร์ ได้พยายามพัฒนาขึ้น ให้กับผู้ใช้งานโดยเฉพาะวงการด้านการแพทย์ เพื่อช่วยในการรักษา และการตรวจวิเคราะห์โรค แต่วัสดุพอลิเมอร์ที่นำมาใช้ในการห่อหุ้มนี้เขาทำกันอย่างไร และมีคุณสมบัติอย่างไร สามารถติดตามอ่านจากบทความนี้

โครงสร้างของพอลิเมอริกไมเซลล์

ปัจจุบันการรักษาโรคด้วยการใช้ยาบำบัด ยังพบปัญหาเกี่ยวกับระบบนำส่งยาที่ทำให้เกิดปัญหาการส่งยาไปไม่ถึงอวัยวะเป้าหมาย พอลิเมอริกไมเซลล์ หรือไมเซลล์จากพอลิเมอร์ คือระบบการนำส่งยารูปแบบหนึ่งที่ได้รับความสนใจ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการนำส่งยาที่ละลายน้ำน้อย

พอลิเมอริกไมเซลล์เป็นรูปแบบการห่อหุ้มตัวยาที่ทำให้เกิดระบบนำส่งยาที่ประกอบด้วย โครงสร้างสองส่วน คือ ส่วนที่ไม่ชอบน้ำ และส่วนที่ชอบน้ำ ซึ่งส่วนที่ไม่ชอบน้ำหรือส่วนที่ไม่มีขั้วนี้ จะกักเก็บยาที่ละลายน้ำได้น้อย สามารถช่วยเพิ่มการละลายของยา ส่วนที่ชอบน้ำหรือส่วนของผิวชั้นนอกจะช่วยปกป้องไม่ให้ยาถูกทำลายได้ง่ายจากสิ่งแวดล้อมภายนอกและหลีกเลี่ยงการถูกกำจัดโดยระบบภูมิคุ้มกันในร่างกายอีกด้วย ซึ่งพอลิเมอร์ที่นำมาใช้เตรียมพอลิเมอริกไมเซลล์จะมีโครงสร้างแบบแอมฟิฟิลิก รวมถึงชนิดพอลิเมอร์ร่วมแบบกลุ่ม(Block copolymer)ซึ่งโครงสร้างของพอลิเมอร์จะประกอบด้วยสองส่วนคือส่วนแกนด้านในที่ไม่ชอบน้ำหรือไม่มีขั้ว และส่วนผิวนอกที่ชอบน้ำหรือที่มีขั้ว

ในงานวิจัยนี้ได้ศึกษาการสังเคราะห์และคุณสมบัติของพอลิเมอริกไมเซลล์ ชนิดพอลิเมอร์ร่วมแบบกลุ่ม(Block copolymer) จากพิลิแลกไทด์และกรดอะมิโนชนิดโพรลีน เนื่องจากสารดังกล่าว สามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพ และไม่เป็นพิษ จึงถูกเลือกใช้ในงานวิจัยนี้

การทำ Block copolymer

งานวิจัยนี้ทำการสังเคราะห์พอลิเมอริกไมเซลล์ ชนิดพอลิเมอร์ร่วมแบบกลุ่ม(Block copolymer) ที่มีสมบัติการตอบสนองต่ออุณหภูมิ (เปลี่ยนคุณสมบัติหรือรูปแบบตามการเปลี่ยนไปของอุณหภูมิ) โดยทำการผสม หรือทำปฏิกิริยากันระหว่าง cis-5-Norbornene-exo-2,3-dicarboxylic anhydride และ ʟ- proline methyl ester hydrochloride ได้ผลิตภัณฑ์เป็น Poly1 (นอร์บอนีน) ที่มีอนุพันธ์ของโพรลีน ซึ่งอยู่ในรูปมอนอเมอร์ จากนั้นทำการต่อพันธะด้วยมอนอเมอร์ของนอร์บอนีนที่มีอนุพันธ์ของโอลิโก(แลกไทด์) ได้ผลิตภัณฑ์ออกมาเป็น พอลิเมอร์ที่มีมวลโมเลกุลค่อนข้างสูง คือ poly(1)x-block poly(2Ly)z หรือ ที่เรียกว่า บล๊อกโคพอลิเมอร์ที่เกิดจากมอนอเมอร์ของโอลิโกแลคติคแอซิด และพอลิเมอร์ของนอร์บอนีนที่มีอนุพันธ์ของกรดอะมิโนโพรลีน

โดยงานวิจัยนี้ได้ทำการศึกษาอิทธิพลของความยาวพอลิเมอร์ โดยการปรับเปลี่ยนความยาวของพอลิเมอร์ของส่วนที่มีขั้วและ ส่วนที่ไม่มีขั้ว ด้วยการเพิ่มปริมาณของมอนอเมอร์จากอนุพันธ์ของโอลิโก(แลกไทด์)คือการเพิ่มส่วนที่ไม่มีขั้ว และเพิ่มปริมาณของพอลิเมอร์ของนอร์บอนีนที่มีอนุพันธ์ของกรดอะมิโนโพรลีน คือการเพิ่มส่วนที่มีขั้วเข้าไปในโครงสร้าง

คุณสมบัติของ Block copolymer และการก่อตัวของไมเซลล์

พบว่า Block copolymer ในงานวิจัยนี้ มีการตอบสนองต่ออุณหภูมิ และเกิดการแยกเฟสของ Poly1 และ poly(1)x-block poly(2Ly)z ในระหว่างที่มีการเพิ่มและลดอุณหภูมิ พบว่า เมื่อ Poly1 และ poly(1)x-block poly(2Ly)z ถูกทำให้เย็นลง ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 18 0C พอลิเมอร์จะอยู่ในรูปของสารละลายใส โดยเกิดการทำพันธะไฮโดรเจนกับน้ำ จึงไม่เกิดการแยกเฟสในสภาวะดังกล่าว และเมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 18 0C พอลิเมอร์เกิดการเกาะรวมตัวกันเป็นกลุ่มก้อนเกิดเป็นอนุภาคขนาดใหญ่และเกิดการแยกเฟสอย่างเห็นได้ชัด (ระหว่างของแข็งและของเหลว) และเรียกอุณหภูมิที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงนี้ว่า อุณหภูมิ LCST* ซึ่งการเกิดลักษณะดังกล่าวสามารถอธิบายได้ว่า ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 18 0C พอลิเมอร์ Poly1 ที่มีสมบัติแอมฟิฟิลิก**จะเกิดการรวมตัวกันระหว่างส่วนชอบน้ำด้วยกันเอง และเกิดการรวมตัวกันระหว่างส่วนที่ไม่ชอบน้ำ(ไม่มีขั้ว)ด้วยกันเอง โดยจัดเรียงตัวเป็นทรงกลมในตัวกลางที่เป็นน้ำ โดยหันโมเลกุลด้านที่ไม่มีขั้วไว้ภายในแล้วหันด้านที่มีขั้วไว้ภายนอกทำพันธะไฮโดรเจนกับน้ำจึงละลายเป็นเฟสเดียวกับน้ำ จนก่อตัวเป็นโครงสร้างที่เรียกว่า ไมเซลล์*** และเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นและสูงกว่า 18 0C ไมเซลล์จะเกิดการรวมตัวกันเกิดเป็นอนุภาคไมเซลล์ขนาดใหญ่ จึงทำให้เห็นการแยกเฟสของพอลิเมอร์ เมื่อมีอุณหภูมิสูงกว่า 18 0C ซึ่งลักษณะไมเซลล์ของ Poly1 และ poly(1)x-block poly(2Ly)z มีลักษณะแข็งแรงไม่ยืดหยุ่นจึงทำให้เป็นระบบที่คงตัวดีทนต่อการเจือจางในกระแสเลือด

*lower critical solution temperature (LCST) คือ อุณหภูมิวิกฤติล่างที่ทำให้พอลิเมอร์ไม่รวมตัวกับน้ำโดยที่อุณหภูมิต่ำกว่า LCST พอลิเมอร์จะเกิดพันธะไฮโดรเจนได้ดีกับน้ำ ส่วนอุณหภูมิสูงกว่า LCST พอลิเมอร์จะมีสมบัติไม่ชอบน้ำ
**สมบัติแอมฟิฟิลิก(amphiphilic) คือสารประกอบที่มีโครงสร้างโมเลกุลแบ่งออกได้เป็น 2 ส่วน คือ ส่วนที่ชอบน้ำ เรียกว่า ไฮโดรฟิลิก และส่วนที่ชอบไขมัน เรียกว่า ไฮโดรโฟบิกหรือลิโพฟิลิก
***ไมเซลล์ (micelle) เป็นโครงสร้างซึ่งประกอบด้วยส่วนที่ชอบน้ำและไม่ชอบน้ำ ส่วนที่ไม่ชอบน้ำหรือส่วนไม่มีขั้วจะไว้หันเข้าด้านใน และส่วนที่ชอบน้ำหรือส่วนที่มีขั้วจะหันออกด้านนอกเพื่อสัมผัสกับสายละลายที่มีขั้ว

โดยรูปร่าง หรือการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของพอลิเมอริกไมเซลล์ จากการปรับเปลี่ยนความยาวพอลิเมอร์ส่วนที่มีขั้วและ ส่วนที่ไม่มีขั้ว พบว่าพอลิเมอริกไมเซลล์ชนิดPoly(1)70-block-poly(2L12)30 มีไมเซลล์ที่มีลักษณะคล้ายก้าน(rod-like) ในขณะที่ พอลิเมอริกไมเซลล์ชนิด poly(1)80-block-poly(2L12)20และ poly(1)80-block-poly(2DL12)20 ให้รูปร่างของไมเซลล์ ที่มีลักษณะคล้ายแปรง(brush-like) และมีลักษณะคล้ายถุงบรรจุขนาดใหญ่ และเมื่อเพิ่มความยาวพอลิเมอริกไมเซลล์เป็น poly(1)90-block-poly(2L12)10และ poly(1)90-block-poly(2DL12)10 รูปร่างไมเซลล์ที่ได้ มีรูปร่างคล้ายแปรง(brush-like)แต่จะมีขนาดใหญ่ขึ้น ซึ่งลักษณะไมเซลล์แต่ละลักษณะขึ้นอยู่กับการนำไปใช้งาน หากต้องการเพิ่มประสิทธิภาพการกักเก็บยาที่ละลายน้ำน้อย จะปรับปรุงโดยการเพิ่มความยาวของพอลิเมอร์ในส่วนที่ไม่มีขั้วเพื่อให้มีพื้นที่หรือถุงกักเก็บสารที่ละลายน้ำน้อยให้มีขนาดบรรจุที่ใหญ่ขึ้นซึ่งรูปร่างของไมเซลล์ ที่มีลักษณะคล้ายแปรง(brush-like)เหมาะสมอย่างมากต่อการนำไปใช้งานในด้านดังกล่าว

แนวทางการนำไปใช้งาน

จากภาพรวมที่ได้รับจากบทความนี้ ทำให้เข้าใจถึงการสังเคราะห์และกลไกการทำงานของพอลิเมอริกไมเซลล์ที่มีบทบาทสำคัญที่จะนำไปใช้ประโยชน์ทางด้านการแพทย์ ไม่ว่าจะนำไปใช้ในระบบการขนส่งยา, ใช้ในการผลิตแคปซูลยา รวมถึงการนำไปใช้ประโยชน์ในการตรวจวัดสารหรือไบโอเซนเซอร์ หากพอลิเมอริกไมเซลล์ที่นำไปประยุกต์ใช้งานในด้านดังกล่าวมีประสิทธิภาพสูง และอาจนำไปต่อยอดให้เกิดการพัฒนาให้เกิดเป็นไมเซลล์ที่มีรูปร่างอื่นๆเพื่อให้เกิดความจำเพาะเจาะจงต่อการใช้งานเฉพาะทาง ก็จะช่วยส่งผลให้เกิดความก้าวหน้าของเทคโนโลยีในด้านนั้นๆ ถือเป็นการค้นพบนวัตกรรมใหม่ๆที่จะช่วยอำนวยความสะดวกในการใช้ชีวิตของมนุษย์ทั้งในยุคปัจจุบันและอนาคต

อ้างอิงข้อมูลจาก

โครงการวิจัย “การสังเคราะห์และวิเคราะห์สมบัติเฉพาะของพอลิเมอร์ลักษณะคล้ายบัรช จากโอลิโกแลคติคแอซิดสเตอริโอคอมเพลกซ์ และนอร์บอนีนที่มีอนุพันธ์ของกรดอะมิโน”

หัวหน้าโครงการ : สุทธิรา สุทธิสุภา
สนับสนุนโดย : สำนักงานคณะกรรมการส่งเสริมวิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (สกสว.)

เรียบเรียง ไพรินทร์ ตันติวิชยานนท์
กราฟิก ไพรินทร์ ตันติวิชยานนท์

 

 

00:00
00:00
Empty Playlist