นางสาวธนิดา เจริญสุข ดุษฎีบัณฑิต (สาขาวิชาฟิสิกส์) สำนักวิชาวิทยาศาสตร์ ประจำปีการศึกษา 2558 ซึ่งจะเข้ารับพระราชทานปริญญาบัตร จากสมเด็จพระเจ้าลูกเธอ เจ้าฟ้าจุฬาภรณวลัยลักษณ์ อัครราชกุมารี วันที่ 7 ตุลาคม 2559 ณ มหาวิทยาลัยวลัยลักษณ์ โดยได้ทำวิทยานิพนธ์เพื่อสำเร็จการศึกษา หัวข้อเรื่อง “การสังเคราะห์และศึกษาลักษณะเฉพาะของแก้วชีวภาพแบบรูพรุนที่มีส่วนประกอบของเหล็กออกไซด์” โดยใช้วิธีการ โซล-เจล ซึ่งเป็นกระบวนการทางเคมี สังเคราะห์วัสดุแก้วชีวภาพที่มีคุณสมบัติสามารถทำงานได้แบบ multifunction ที่มุ่งเน้นการรักษาโรคมะเร็งกระดูก โดยมีรองศาสตราจารย์ ดร.ชิตณรงค์ ศิริสถิตย์กุล และ ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.อัปสร บุญยัง เป็นอาจารย์ที่ปรึกษา
นางสาวธนิดา เล่าให้ฟังเกี่ยวกับคุณสมบัติที่โดดเด่นของ “แก้วชีวภาพ (Bioactive glass)” ว่า เป็นวัสดุปลูกถ่ายกระดูกสังเคราะห์ สามารถใช้แทนที่ส่วนที่บกพร่องหรือเสียหายของกระดูก กระตุ้นให้เกิดการสร้างเนื้อเยื่อกระดูกขึ้นมาใหม่ พร้อมทั้งสลายบางส่วนไปได้ในขณะเดียวกัน จึงได้รับความสนใจอย่างกว้างขวางในวงการวิศวกรรมเนื้อเยื่อปัจจุบัน โดยเมื่อแก้วชีวภาพอยู่ในสภาวะร่างกาย จะเกิดการสลายตัวที่บริเวณพื้นผิวสัมผัสกับของเหลวในร่างกาย ก่อให้เกิดชั้นผิวไฮดรอกซีแอปาไทต์ ซึ่งเป็นองค์ประกอบหลักของแร่ธาตุกระดูก จึงเกิดการเชื่อมต่อกันระหว่างแก้วชีวภาพกับเนื้อเยื่อกระดูกเดิม
นางสาวธนิดา เล่าให้ฟังต่อว่า ผลจากการทำงานวิจัยชิ้นนี้ การเพิ่มโครงสร้างรูพรุนระดับมาโครที่มีการจัดเรียงตัวอย่างเป็นระเบียบใน 3 มิติ นอกจากช่วยเพิ่มพื้นที่ทำปฎิกิริยาของแก้วชีวภาพแล้ว ยังสร้างปริมาตรสำหรับรองรับการบรรจุและนำส่งยารักษาโรคแบบเฉพาะจุด (Local drug delivery) และเมื่อเติมส่วนประกอบของอนุภาคนาโนเหล็กออกไซด์ ประเภทที่ไม่เป็นพิษต่อร่างกาย เช่น แมกนีไทต์ (Fe3O4) หรือแมกฮีไมต์ (-Fe2O3) ซึ่งมีคุณสมบัติ “ซูเปอร์พาราแมกเนติก (Superparamagnetism)” จะเพิ่มคุณสมบัติใช้งานสำหรับการบำบัดรักษาโรคมะเร็งด้วยความร้อนแบบเฉพาะจุด (Local hyperthermia therapy) โดยการให้สนามแม่เหล็กสลับทิศด้วยความถี่สูงเพียงพอ ความร้อนที่เกิดจากการกลับทิศทางของแมกนีไตชันจะถูกปลดปล่อยออกสู่บริเวณแวดล้อม เมื่อควบคุมอุณหภูมิให้คงที่ 42-43 C ไว้นานประมาณ 30 นาที เซลล์มะเร็งที่ได้รับความร้อนนี้ก็จะถูกทำลาย ในขณะที่เซลล์ปกติสามารถคงทนต่อความร้อนได้ถึง 46 C โดยไม่เกิดความเสียหาย ซึ่งนั่นหมายความว่า แก้วชีวภาพแบบรูพรุนที่มีส่วนประกอบของเหล็กออกไซด์ที่สังเคราะห์ขึ้นในงานวิจัยนี้ จะสามารถใช้ประโยชน์ได้ทั้งเป็นวัสดุปลูกถ่ายกระดูกทดแทนส่วนที่ถูกผ่าตัดเซลล์มะเร็งออก ใช้นำส่งยารักษามะเร็งกระดูกแบบเฉพาะจุดโดยการบรรจุยาไว้ในโครงสร้างรูพรุน และยังสามารถสร้างความร้อนเพื่อการทำลายเซลล์มะเร็งที่ยังหลงเหลืออยู่หลังจากการผ่าตัดได้อีกด้วย
เพื่อทำการตรวจสอบคุณลักษณะโครงสร้างของตัวอย่างแก้วชีวภาพแบบรูพรุนที่สังเคราะห์ขึ้น นางสาวธนิดา เล่าว่า ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.อัปสร บุญยัง ในฐานะอาจารย์ที่ปรึกษาและมีความเชี่ยวชาญการใช้เครื่อง field emission scanning electron microscope (FESEM) ซึ่งเป็นเครื่องที่มีประสิทธิภาพและสมรรถภาพสูงของศูนย์เครื่องมือวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ทำให้ได้ภาพที่แสดงลักษณะโครงสร้างรูพรุนระดับมาโครซึ่งมีขนาดเล็กมากในระดับ 200-300 นาโนเมตร ชัดเจน และยังได้ใช้ energy dispersive X-ray spectrometer (EDS) ตรวจสอบองค์ประกอบธาตุของตัวอย่างอีกด้วย
นอกจากนี้ นางสาวธนิดา ยังได้มีโอกาสเดินทางไปทำวิจัยระยะสั้นที่ School of Life Science, University of Technology Sydney (UTS) ประเทศ Australia เป็นเวลา 3 เดือน ระหว่างวันที่ 24 กรกฎาคม – 22 ตุลาคม 2558 ภายใต้การดูแลของ Prof. Besim Ben-Nissan โดยได้นำตัวอย่างแก้วชีวภาพแบบรูพรุนระดับมาโครที่มีการจัดเรียงตัวอย่างเป็นระเบียบทั้งที่มีและไม่มีส่วนประกอบของเหล็กออกไซด์ ซึ่งถูกสังเคราะห์ขึ้นที่ห้องปฏิบัติการหน่วยวิจัยเทคโนโลยีโมเลกุล มหาวิทยาลัยวลัยลักษณ์ ไปทำการทดลองเพาะเลี้ยงเซลล์ (Stem cell culture) ผลการทดสอบ พบว่า เซลล์ต้นกำเนิดสามารถยึดเกาะ เติบโต และกระจายอยู่บนพื้นผิวของตัวอย่างได้เป็นอย่างดี ซึ่งบ่งบอกว่า ตัวอย่างแก้วชีวภาพที่สังเคราะห์ขึ้นมาได้นี้ มีคุณสมบัติที่สามารถเข้ากันได้กับร่างกายของมนุษย์ โดยระหว่างทำวิจัยที่ UTS ได้มีโอกาสได้นำเสนอผลงานวิจัยในรูปแบบโปสเตอร์ เรื่อง “Structural changes in 3DOM-BG scaffold by additional phase component” ในการประชุมวิชาการระดับนานาชาติ The Australasian Spectroscopy Conferences : The 11th Australian Conference on Vibrational Spectroscopy and the 5th Asian Spectroscopy Conference (ACOVS11 & ASC5) ที่ The University of Sydney, Australia ระหว่างวันที่ 29 กันยายน – 2 ตุลาคม 2558
ในระหว่างการศึกษา นางสาวธนิดา ได้รับการสนับสนุนเงินทุนจากทุนเชื่อมโยงบัณฑิตศึกษา สถาบันวิจัยและพัฒนา และหน่วยวิจัยเทคโนโลยีโมเลกุล มหาวิทยาลัยวลัยลักษณ์ และทุนมูลนิธิการศึกษาเชล 100 ปี สนับสนุนการวิจัยสำหรับนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา ปีการศึกษา 2556 ในหัวข้อวิจัย เรื่อง “วัสดุปลูกฝังทดแทนกระดูกแบบมัลติฟังก์ชัน: แก้วชีวภาพแบบรูพรุนระดับมาโครซึ่งจัดเรียงตัวอย่างเป็นระเบียบในสามมิติที่มีส่วนประกอบของเหล็กออกไซด์” โดยมีบทความวิจัยตีพิมพ์ในวารสารนานาชาติตามฐานข้อมูล ISI จำนวน 6 บทความ ประกอบด้วย Romanian Journal of Materials, Materials Science-Medzygotyra, Nanomaterials and Nanotechnology, Journal of Ceramic Science and Technology, Journal of Non-Crystalline Solids และ Journal of Ceramic Processing Research
“แม้แก้วชีวภาพมีคุณสมบัติโดดเด่นดังกล่าวมาข้างต้น แต่ก็ยังคงคุณลักษณะเฉพาะตัวของแก้ว คือ ความเปราะ ทำให้เหมาะต่อการใช้งานสำหรับทดแทนชิ้นส่วนกระดูกเล็กๆ ที่ไม่ต้องแบกรับน้ำหนัก หรือใช้สำหรับเคลือบผิววัสดุปลูกถ่ายกระดูกสังเคราะห์ชนิดอื่นเพื่อให้เกิดการยึดติดเชื่อมต่อระหว่างวัสดุและเนื้อเยื่อ ดังนั้น แก้วชีวภาพยังคงเป็นวัสดุที่น่าสนใจที่ต้องการการวิจัยและพัฒนาต่อเนื่องต่อไป เพื่อให้มีประสิทธิภาพใช้งานมากยิ่งขึ้น” นางสาวธนิดา เจริญสุข กล่าวในตอนท้าย
ประวัติและผลงาน
สมพร อิสรไกรศีล ส่วนประชาสัมพันธ์ เรียบเรียง
ตามที่สำนักงานคณะกรรมการวิจัยแห่งชาติ (วช.) และสถาบันวิจัยและพัฒนา มหาวิทยาลัวลัยลักษณ์ คัดเลือกผลงานวิจัย/ผลงานประดิษฐ์ เพื่อนำเสนอผลงานวิจัย/สิ่งประดิษฐ์และนว
