เส้นใยนาโนพอลิเมอร์นำไปใช้ประโยชน์อย่างไร

ทีมนักวิจัยคณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ ได้นำโจทย์งานวิจัยการผลิตเส้นใยนาโนด้วยเทคนิคอิเล็กโทรสปินนิง หรือ การปั่นเส้นใยจากพอลิเมอร์ ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ขนาดนาโนเมตรจนถึงไมโครเมตร จากสารละลายพอลิเมอร์ หรือพอลิเมอร์หลอมเหลว มาพัฒนาเป็นแผ่นกรองเส้นใยเพิ่มประสิทธิภาพหน้ากากผ้าคุณภาพใกล้เคียง N95 (Sci-Mask Filter) และมีราคาถูกกว่าท้องตลาด 2-3 เท่า

นำโดย รองศาสตราจารย์ ดร.ชัชชัย พุทซ้อน ได้พัฒนาแผ่นกรองเส้นใยเพิ่มประสิทธิภาพหน้ากากผ้าใกล้เคียง N95 มีคุณลักษณะเด่นคือ มีประสิทธิภาพเทียบเท่าหรือใกล้เคียงกับหน้ากากทางการแพทย์ โดยการผลิตเส้นใยนาโน ด้วยเทคนิคอิเล็กโทรสปินนิง ทำเป็นแผ่นกรอง “Sci-Mask Filter” จึงมีคุณสมบัติเป็น Biocompatible มีความปลอดภัยในการใช้งาน มีประสิทธิภาพในการกรองที่สูง ทั้งการกรองอนุภาคและการกรองไวรัสเทียบเท่าใกล้เคียงกับหน้ากาก N95 และที่สำคัญมีคุณสมบัติ Super hydrophobic ซึ่งจะไม่ยอมให้ละอองน้ำหรือละอองลอยสามารถซึมผ่านแผ่นกรองได้ ทีมนักวิจัยได้นำแผ่นกรอง “Sci-Mask Filter” ไปทดสอบทางวิทยาศาสตร์ พบว่า มีประสิทธิภาพการกรองสูงถึง 90 กว่าเปอร์เซ็นต์ อีกทั้งได้ทำการทดสอบเรื่องความปลอดภัยในเซลล์ของปอด ร่วมกับคณะแพทยศาสตร์ มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ ผลพบว่าสามารถใช้งานได้ โดยได้นำไปแจกจ่ายให้กับบุคลากรทางการแพทย์โรงพยาบาลสงขลานครินทร์ นำไปใช้ในการรับผู้ป่วย COVID-19 แล้ว

ผลจากการทดสอบแผ่นกรอง “Sci-Mask Filter” ในห้องปฏิบัติการ

• มีประสิทธิภาพในการกรองแบคทีเรีย (ขนาด 1 micron) และไวรัส (ขนาด 0.2 micron) ที่ปนเปื้อนในละอองฝอยได้มากกว่า 99%
• เฉพาะแผ่นกรองมีประสิทธิภาพกรองฝุ่นที่ PM 2.5 ได้​ถึง​ 91.17 %
• ส่วนประกอบที่เลือกใช้ไม่เป็นอันตรายต่อเซลล์
• กันน้ำได้​ 99.99%

ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.พิมลศรี มิตรภาพอาทร  อาจารย์ประจำภาควิชาจุลชีววิทยา คณะวิทยาศาสตร์ ได้นำแผ่นกรองเส้นใยไปทดสอบเรื่องเชื้อ กล่าวว่า “จากการทดสอบประสิทธิภาพการกรองพลานุภาพแบคทีเรียและไวรัส ซึ่งได้จำลองโมเดลโดยใช้เครื่องเนบูไลเซอร์ ที่สามารถทำให้เกิดละอองฝอย โดยการผสมสารละลายเซลล์ของแบคทีเรียหรือไวรัสที่เราต้องการทดสอบเข้ากับสารละลาย แล้วนำเครื่องเนบูไลเซอร์ มาทำให้สารละลายเกิดเป็นละลองฝอย เสร็จแล้วเรานำหน้ากากผ้าที่มีแผ่นกรองอยู่ ทำให้ละอองฝอยพ่นผ่านตัวหน้ากากผ้าหรือหน้ากากผ้าที่มีแผ่นกรอง โดยด้านหลังของหน้ากากผ้าจะมีตัวอาหารเลี้ยงเชื้อ ซึ่งถ้าหน้ากากผ้าที่มีแผ่นกรองสามารถสกัดกั้นหรือกรองอนุภาคของแบคทีเรียหรือไวรัสได้ จะไม่สามารถผ่านเข้าไปตรงที่อาหารเลี้ยงเชื้อได้ ผลจากการทดลองก็มั่นใจได้ว่าแบคทีเรียหรือไวรัสไม่สามารถผ่านแผ่นกรองได้แน่นอน”

รองศาสตราจารย์ ดร.ชัชชัย พุทซ้อน ได้กล่าวเพิ่มเติมว่า  “ทีมนักวิจัยคณะวิทยาศาสตร์พยายามพัฒนาแผ่นกรอง “Sci-Mask Filter” นี้เพื่อใช้แบ่งเบาภาระบุคลากรทางการแพทย์ หรือให้สถานการณ์การแพร่ระบาดของเชื้อโควิดคลีคลายลง และผลงานชิ้นนี้ถือเป็นความภูมิใจของทีมนักวิจัยในนามของลูกพระบิดาที่มีส่วนช่วยเหลือสังคม โดยทีมนักวิจัยมีโครงการที่จะผลิตและส่งให้กับทีมแพทย์ผู้ปฏิบัติหน้าที่ดูแลผู้ป่วยต่อไป”

ผู้ที่สนใจสามารถติดต่อมาที่ หน่วยวิจัย บัณฑิตศึกษา และบริการวิชาการ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ โทร 0 7428 8023

สาระน่ารู้ : เส้นใยนาโน (nanofiber) ตอนที่ 1

สาระน่ารู้เกี่ยวกับ เส้นใยนาโน

     ปัจจุบันทุกประเทศทั่วโลกให้ความสำคัญกับการพัฒนาทางด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เพิ่มขึ้นมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแก้ปัญหาวิกฤติความต้องการทางด้านสุขภาพ พลังงานและสิ่งแวดล้อม ซึ่งมีผลกระทบเป็นอย่างมากต่อเศรษฐกิจและการแข่งขันของประเทศ นาโนเทคโนโลยี (nanotechnology) เป็นเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับการผลิตและการประยุกต์ใช้สารที่มีขนาดเล็ก เป็นหนึ่งในพันล้านของเมตร (10-9 เมตร) ซึ่งเริ่มมีบทบาทสำคัญต่อมนุษย์ทั้งทางตรงและทางอ้อมในปัจจุบันและจจะมาก ยิ่งขึ้นในอนาคต ในชีวิตประจำวัน มนุษย์ได้ใช้ประโยชน์จากเส้นใยในการทำเป็นเสื้อผ้า เครื่องนุ่งห่ม เชือก ด้าย ฯลฯ เส้นใยเหล่านี้มีขนาดเล็กแต่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า เช่น เส้นใยจากรังไหมมีขนาดใกล้เคียงกับเส้นผม ประมาณ 100 ไมโครเมตร (micrometre, m หรือหนึ่งในล้านเมตร) แต่ถ้าหากมีกระบวนการซึ่งทำให้เส้นใยมีขนาดเล็กลงมากจนกระทั่งมองไม่เห็นด้วยตาเปล่าในระดับนาโนเมตร (nanometer, nm) จะทำให้เกิดประโยชน์ต่อการดำรงชิวิตของมนุษย์มากเพียงใด

1. เส้นใยนาโนคืออะไร และมีประโยชน์อย่างไร

“เส้น ใยนาโน (nanofiber)” เป็นเส้นใยที่มีขนาดเล็กในระดับนาโนเมตร ถึงระดับ 100 นาโนเมตร ทำให้มีข้อดีคือ มีอัตราส่วนระหว่างพื้นผิวต่อปริมาตร (surface-to-volume ratio) สูง เช่น เส้นใยนาโนขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 100 นาโนเมตร จะมีขนาดเล็กกว่าและมีอัตราส่วนพื้นผิวตามความยาวของเส้นใยต่อปริมาตร เป็น 1,000 เท่าของเส้นผมที่มี

รูปที่ 1 (ก) เส้นผมขนาดประมาณ 100 m วางทับบนเส้นใยนาโน TiO2/PVP ขนาด 100-200 nm (งานวิจัยของกลุ่ม SSMG มข.) สำหรับทำเป็นเส้นใยนาโนไททาเนียมไดออกไซด์ (ข) เปรียบเทียบขนาดเส้นใยนาโนประมาณ 100 nm ซึ่งเล็กกว่าเส้นผมถึง 1,000 เท่าขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 100 ไมโครเมตร (รูปที่ 1)

นาโนเทคโนโลยีมีประโยชน์ในด้านใดบ้าง

เส้นใยนาโนคืออะไรมีประโยชน์อย่างไร

เส้นใยนาโนทำอะไรได้บ้าง

วัสดุนาโนมีการนำไปใช้งานอย่างไรบ้าง