สารต้านจุลชีพ หรือสารที่ทำลายเชื้อจุลินทรีย์และแบคทีเรียได้โดยเฉพาะ เรียกว่า Antimicrobial ซึ่งมีฤทธิ์ทำลาย หรือยับยั้งการเจริญเติบโตของจุลชีพ อันได้แก่ ไวรัส แบคทีเรีย ริกเกตเซีย เชื้อรา เชื้อปาราสิต และโปรโตซัว โดยมีทั้งสารสังเคราะห์ และสารที่ได้มาจากธรรมชาติ มีทั้งการใช้นำไปใช้ในอาหารและยา ปัจจุบันมีการนำมาใช้ผลิตเป็นผลิตภัณฑ์ครัวเรือน และอุปกรณ์ทางการแพทย์
ทำความรู้จักกับ microbial สักนิด
จุลินทรีย์ (microbial) ที่อยู่ทุกหนทุกแห่งในโลก ล้วนมีความสำคัญทั้งด้านที่เป็นคุณและเป็นโทษ จุลินทรีย์ต่างชนิดกัน ก็จะมีคุณสมบัติและความสามารถแตกต่างกัน โดยมีวิวัฒนาการปรับตัวเพื่อดำรงชีวิตในระบบนิเวศน์และสภาวะแวดล้อมที่ไม่เหมือนกัน ทำให้สิ่งมีชีวิตกลุ่มนี้กระจายอยู่ในแหล่งต่างๆ ทั้งในอากาศ ดิน น้ำ บนส่วนต่างๆ ของต้นไม้ รวมทั้งในร่างกายมนุษย์และแม้ในที่ ๆ มีอุณหภูมิสูงมาก เช่น ในน้ำพุร้อน หรือที่เย็นจัดจนอุณหภูมิติดลบ บริเวณที่มีความเป็นกรด-ด่างมาก ในทะเล หรือบริเวณที่มีความกดดันสูง จุลินทรีย์มีหลายชนิดด้วยกัน คือ แบคทีเรีย รา ยีสต์ สาหร่าย และโปรโตซัว ซึ่งคาดว่าบนโลกมีจุลินทรีย์ประมาณ 500,000 ชนิด
แบคทีเรีย (Bacteria) เป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว ซึ่งมีขนาดเล็กมากจนมองด้วยตาเปล่าไม่เห็น (Microorganism) ที่สามารถมีชีวิตอยู่ได้ด้วยตัวมันเอง เพราะสามารถสร้างอาหาร และสลายอาหารเป็นพลังงานเพื่อใช้ในเซลล์ได้ แบคทีเรียขยายพันธุ์ด้วยการแบ่งตัวทวีคูณ จากหนึ่งเซลล์เป็นสองเซลล์ จากสองเป็นสี่ จากสี่เป็นแปด เป็นอย่างนี้ต่อไปเรื่อยๆ โดยไม่จำเป็นต้องมีเพศผู้ เพศเมีย มีแบคทีเรียที่ถูกค้นพบและรายงานอย่างเป็นทางการ (validly published) แล้วทั้งสิ้น 10,599 ชนิด และมีอยู่ทั่วไปในสิ่งแวดล้อม
แบคทีเรียจะมีผนังเซลล์เพื่อเพิ่มความแข็งแรงของโครงสร้างแบคทีเรีย โดยมีทั้งชนิด gram-positive และ gram-negative ซึ่งแกรมบวกมีผนังเซลล์หนากว่าแกรมลบ ทำให้สามารถทนความร้อน แรงดัน การฉายรังสี และทนต่อสารเคมีได้ดี แบคทีเรียบางชนิดสามารถทำให้เกิดโรคในมนุษย์ได้ ในขณะเดียวกันก็มีแบคทีเรียบางชนิดก็มีประโยชน์ต่อร่างกายมนุษย์เป็นอย่างยิ่ง แบคทีเรียส่วนใหญ่สามารถอยู่เป็นอิสระนอกร่างกายมนุษย์ได้ แบคทีเรียสามารถเจริญได้ทั้งที่มีและไม่มีอากาศ (facultative anaerobic bacteria หรือ facultative anaerobe) มีเพียงบางชนิดเท่านั้นที่จำเป็นจะต้องอาศัยอยู่ในเซลล์ของมนุษย์เพื่อการดำรงชีวิต ก่อให้เกิดโรคต่างๆ
ทำไม Antimicrobial ต้านเชื้อจุลินทรีย์ได้
Antimicrobial agents เป็นสารต้านเชื้อจุลินทรีย์ สามารถฆ่า (microbicide) หรือยับยั้งการเจริญเติบโต (microbiostasis) ของเชื้อได้ โดยเมื่อจำแนกสารต้านเชื้อจุลินทรีย์ตามวัตถุประสงค์การใช้ ซึ่งมีฤทธิ์ทำลาย หรือยับยั้งการเจริญเติบโตของจุลชีพ ได้แก่ ไวรัส แบคทีเรีย ริกเกตเซีย เชื้อรา เชื้อปาราสิต โปรโตซัว เป็นต้น โดยมีทั้งสารสังเคราะห์ และสารที่ได้มาจากธรรมชาติ ทำหน้าที่เป็นกลไกการออกฤทธิ์ต้านเชื้อจุลินทรย์ได้ ดังนี้
- การออกฤทธิ์ที่ผนังเซลล์ของแบคทีเรีย โดยขัดขวางการสร้าง peptidoglycan ในผนังเซลล์ของแบคทีเรีย
- การออกฤทธิ์ต่อเซลล์เมมเบรน คือ ทําให้ส่วนประกอบของเมมเบรน ผิดปกติ, การดูดซึมของ ions ผิดปกติ และผลต่อเอเอ็นไซม์ที่เมมเบรน
- การออกฤทธิ์ต่อการสร้าง nucleic acid ด้วยการขัดขวางการทํางานของ DNA และขัดขวางเอ็นไซม์ของการสังเคราะห์ nucleic
- การออกฤทธิ์ยับยั้งงการสร้างโปรตีน ส่งผลให้ที่กําลังสร้างดําเนินต่อไปไม่ได้
- การออกฤทธิ์รบกวน metabolite ของเซลล์
สารต้านจุลินทรีย์มีอะไรบ้าง
สารต้านจุลินทรีย์ หรือสารยับยั้งการเจริญของจุลินทรีย์ เช่น สารต้านเชื้อราและแบคทีเรีย เป็นสารเคมีที่เติมลงไปในอาหารเพื่อป้องกันการเน่าเสีย เนื่องจากการเจริญของจุลินทรีย์ ตัวอย่างสารเคมีดังกล่าว เช่น เกลือแกง น้ำส้มสายชู (กรดแอซีติก) กรดเบนโซอิก กรดซอร์บิก กรดโพรพิโอนิก เกลือไนเทรต และเกลือไนไทรต์ เป็นต้น
นอกจากนี้ยังมีสารต้านจุลินทรีย์ที่มีวัตถุดิบตั้งต้นมาจากธรรมชาติ อย่างเช่น พืชตระกูลขิง ได้แก่ กระชาย ขมิ้นขาว ขิง ข่า เป็นต้น ซึ่งพืชเหล่านี้มีฤทธิ์ในการต้านจุลชีพ และยังสามารถฆ่าเชื้อแบคทีเรียได้อีกด้วย ถือว่าเป็นสารต้านจุลินทรีย์ที่มีความปลอดภัยต่อมนุษย์อย่างมาก
ปัจจุบันมีเทคโนโลยีต่างๆ มากมายที่สามารถสังเคราะห์สารเพื่อใช้เป็นสารต้านจุลินทรีย์ เช่น Titanium dioxide (TiO2), Zinc oxide (ZnO) เป็นต้น โดยส่วนมากสารเคมีที่ถูกสังเคราะห์ขึ้นเพื่อให้ทำงานเป็น antimicrobial activity จะเป็นขนาดอนุภาคหรือผงที่เล็กมากๆ ระดับนาโน ซึ่งหลายคนคงเคยได้ยินนาโนซิลเวอร์ (Nano-Silver) ที่ผสมอยู่ในผลิตภัณฑ์ซักผ้า จะใช้อนุภาคนาโนซิลเวอร์ในการกำจัดกลิ่นอันไม่พึงประสงค์ในเสื้อผ้า จากการศึกษาพบว่าการผสมอนุภาคนาโนซิลเวอร์ลงไปในเนื้อผ้า เมื่อมีการใช้งานและผ่านการซักไประยะหนึ่ง อนุภาคนาโนซิลเวอร์จะมีฤทธิ์ยับยั้งเชื้อจุลินทรีย์พวก E.coli และ Staphylococcus aureus ได้ถึง 100% ในการผสมอนุภาคนาโนซิลเวอร์ลงไปในเนื้อผ้ามักใช้อัตราส่วนของอนุภาคนาโนซิลเวอร์ 1 ส่วนต่อเส้นใยผ้า 1 ล้านส่วน ซึ่งถือว่าเป็นปริมาณที่เล็กน้อยมาก แต่เพียงแค่นี้ก็มากพอที่จะหยุดยั้งการเจริญของเชื้อโรคได้อย่างมีประสิทธิภาพ ยังช่วยระงับกลิ่นเหงื่อด้วย
ทั้งนี้ยังมีสาร TiO2/ZnO nano และ Nano-Copper based โดยทางผู้ผลิต Copper3D ใช้เป็นส่วนผสมในการผลิตเส้นพลาสติกสำหรับ 3D Printer และออกจำหน่ายอย่างเป็นทางแล้วด้วย
Antimicrobial Filament มีจริงไหม
วัสดุที่ใช้สำหรับการขึ้นรูปด้วยเครื่อง 3D printer มักอยู่ในรูปเส้น หรือที่เรียกว่า Filament ซึ่งปัจจุบันได้มีเส้นพลาสติกชนิดพิเศษต่างๆ ออกมามากมาย นั่นรวมถึงเส้นพลาสติกต้านเชื้อจุลินทรีย์ โดยทางแบรนด์ผู้ผลิตให้ชื่อว่า Antibacterial filament และ Antimicrobial filament ในการออกจำหน่ายเชิงพาณิชย์ภายใต้ชื่อแบรนด์ดัง ดังนี้
- Nanovia (Filament produced ของประเทศฝรั่งเศส)
- Copper3D (Filament produced ของประเทศชิลี) ชื่อทางการค้า PLACTIVE™
- PUREMENT (Filament produced ของประเทศเกาหลี)
ทางผู้ผลิตเส้นพลาสติกสำหรับใช้ในการพิมพ์ 3 มิติต้านเชื้อแบคทีเรียนั้นเคลมว่ามีความปลอดภัยเพียงพอสำหรับใช้ในบ้าน เช่น ผลิตเป็นช้อน จาน เครื่องใช้ในบ้านต่างๆ เป็นต้น อีกทั้งลดการปนเปื้อนของแบคทีเรียในอุปกรณ์การแพทย์ได้เป็นอย่างดี
- วัสดุต้านเชื้อแบคทีเรียได้รับการรับรองโดย SIAA (Society of Industrial technology for Antimicrobial Articles),
- ผ่านการทดสอบจาก SITU Biosciences Microbiology Laboratory, USA. และ Microbiology Laboratory of Universidad Católica de Valparaíso, Chile
- การต้านเชื้อแบคทีเรียได้รับการตรวจสอบทางวิทยาศาสตร์ พบว่าสามารถยับยั้งได้มากกว่า 99.99% ของเชื้อรา ไวรัส แบคทีเรีย และจุลินทรีย์หลากหลายชนิด
- ผลิตภัณฑ์ปลอดสารพิษ (Non-toxic) เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม (Evironmental friendly) และย่อยสลายได้ทางชีวภาพ (biodegradable).
ผู้ป่วยที่เข้ารับการรักษาในโรงพยาบาลแล้วได้รับการติดเชื้อมีจำนวนลดลง 10% ของผู้ป่วยทั่วโลกที่เข้ารับการรักษาในโรงพยาบาล มีรายงานว่าในทุกๆ ปีในประเทศสหรัฐอเมริกามีผู้ป่วย 2 ล้าน คนติดเชื้อในโรงพยาบาล และ 90,000 คนนั้นถึงกับเสียชีวิต นอกจากนี้ยังมีกลุ่มผู้ป่วยที่มีอาการภาวะแทรกซ้อนทางผิวหนัง เนื่องจากได้รับแบคทีเรียจากอวัยวะเทียม และเครื่องดามกายอุปกรณ์ (Orthotic Devices) รักษาหน้าที่
