Prof. Dr. Thomas Scheibel หัวหน้าทีมวิจัยของมหาวิทยาลัยไบรอยท์ (University of Bayreuth) ประเทศเยอรมนี ประสบความสำเร็จในการรวบรวมคุณสมบัติของวัสดุที่จำเป็นต่อการประยุกต์ใช้ในงานชีวการแพทย์ วัสดุชีวภาพชนิดใหม่นี้ถูกพัฒนาขึ้นเพื่อช่วยลดความเสี่ยงของการติดเชื้อและช่วยกระตุ้นกระบวนการรักษา วัสดุชนิดนี้มีลักษณะเป็นโครงสร้างนาโน (Nanostructured material) ที่มีพื้นฐานโครงสร้างมาจากโปรตีนของใยแมงมุม ซึ่งสามารถยับยั้งการเพิ่มจำนวนของแบคทีเรียและเชื้อรา ในขณะเดียวกันยังสามารถช่วยในการฟื้นฟูเนื้อเยื่อของมนุษย์ ดังนั้น จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้เป็นวัสดุปลูกถ่ายวัสดุ ปิดแผล ขาเทียม คอนแทคเลนส์ และอุปกรณ์อื่นๆ ในชีวิตประจำวัน โดยงานวิจัยนี้ได้เผยแพร่ลงในวารสาร Materials Today
วัสดุชนิดนี้มีความเสี่ยงต่ำต่อการติดเชื้อ โดยทั่วไปแล้วเราไม่สามารถหลีกเลี่ยงการก่อตัวจุลินทรีย์บนพื้นผิวได้ โดยจุลินทรีย์เหล่านี้จะขยายการก่อตัวจนกลายเป็นชั้นฟิล์มชีวภาพที่หนาแน่น ไม่สามารถมองเห็น ยากต่อการกำจัด และทนทานต่อยาปฏิชีวนะและยาต้านจุลชีพ ด้วยสาเหตุนี้เองจึงทำให้แบคทีเรียและเชื้อราสามารถเคลื่อนที่เข้าไปยังเนื้อเยื่อได้ เป็นผลให้ไม่เพียงแต่รบกวนกระบวนการรักษา แต่ยังทำให้เกิดการติดเชื้อจนส่งผลต่อชีวิต
โดยแนวทางการวิจัยรูปแบบใหม่ของมหาวิทยาลัยไบรอยท์ ได้ค้นพบวิธีการแก้ปัญหานี้โดยการใช้โปรตีนจากใยแมงมุมที่ถูกพัฒนาผ่านกระบวนการทางเทคโนโลยีวภาพเพื่อพัฒนาวัสดุให้มีความสามารถในการป้องกันการยึดเกาะของจุลินทรีย์ที่ก่อโรคได้ ตัวอย่างเช่น Streptococci ที่ต้านทานต่อสารยับยั้งแบคทีเรียหลายชนิด (Multiple antibacterial agents; MRSA) ก็ไม่มีโอกาสที่จะตกตะกอนลงบนพื้นผิวของวัสดุ ดังนั้น การเจริญเติบโตของฟิล์มชีวภาพนี้ ไม่ว่าจะพบในอุปกรณ์ทางการแพทย์ อุปกรณ์กีฬา คอนแทคเลนส์ ขาเทียม และอุปกรณ์อื่นๆ ในชีวิตประจำวัน กำลังจะกลายเป็นอดีตในไม่ช้า
นอกจากนื้ วัสดุประเภทนี้ยังถูกออกแบบมาเพื่อช่วยในการยึดเกาะและเพิ่มการกระตุ้นการแบ่งตัวของเซลล์มนุษย์ เช่น การทำแผลด้วยวิธีการเปลี่ยนผิวหนัง หรือ การปลูกถ่ายและการสร้างเนื้อเยื่อใหม่ทดแทนเนื้อเยื่อที่เสียหาย โดยวัสดุประเภทนี้สามารถช่วยลดความเสี่ยงจากการติดเชื้อจากการปลูกถ่ายด้วยวิธีการดั้งเดิมได้เป็นอย่างดี โดยปัจจุบันอยู่ระหว่างการเตรียมความพร้อมเพื่อใช้งานสำหรับอนาคตอันใกล้
ขณะนี้ทีมวิจัยของมหาวิทยาลัยไบรอยท์ได้ทำการทดสอบเพิ่มเติมเกี่ยวกับฟังก์ชันการกำจัดจุลินทรีย์ด้วยวัสดุใยแมงมุมบนแผ่นฟิล์มและสารเคลือบที่มีความหนาในระดับนาโนเมตร และใช้โครงเลี้ยงเซลล์ไฮโดรเจล 3 มิติเป็นวัสดุสำหรับทดสอบการสร้างเนื้อเยื่อใหม่ Prof. Dr. Thomas Scheibel กล่าวว่า “การศึกษาจนถึง ณ ปัจจุบัน ได้ล้ำหน้าไปอย่างมากจนกลายเป็นงานวิจัยสำหรับอนาคต โดยเฉพาะฟังก์ชันในการกำจัดจุลินทรีย์บนวัสดุชีวภาพ (Bio-material) ที่ปราศจากการทำลายและไม่เป็นพิษต่อเนื้อเยื่อ โดยปัจจัยสำคัญที่ทำให้วัสดุมีคุณสมบัติเช่นนั้น คือ โครงสร้างระดับนาโน” นอกจากนี้ Prof. Dr.-Ing. Gregor Lang หัวหน้ากลุ่มวิจัย Biopolymer Processing ได้กล่าวเสริมขึ้นว่า “ใยแมงมุมธรรมชาติมีความสามารถสูงในการต้านทานการติดเชื้อจากจุลินทรีย์ ซึ่งจะกลายเป็น Role model ของวัสดุขั้นสูง”
งานวิจัยนี้เกิดขึ้นจากความร่วมมือระหว่าง Bavarian Polymer Institute (BPI) และสถาบันวิจัยสหวิทยาการ 3 แห่ง ได้แก่ The Bayreuth Centre for Material Science & Engineering (BayMAT), The Bayreuth Centre for Colloids & Interfaces (BZKG) และ Bayreuth Centre for Molecular Biosciences (BZKG)
ที่มา:
– Sushma Kumari et al., Engineered spider silk-based 2D and 3D materials prevent microbial infestation, Materials Today (2020). DOI: 10.1016/j.mattod.2020.06.009
– https://phys.org/news/2020-08-infection-biomaterials-spider-silk.html
