ข่าวการวิจัย/นวัตกรรม

ข่าวการวิจัย/นวัตกรรม


มช. วิจัยสำเร็จ เปลือกหอยแครงทดแทนกระดูกมนุษย์


��������� นักวิจัยสถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ พัฒนางานวิจัยจากเปลือกหอยเหลือทิ้ง เป็นวัสดุทดแทนกระดูกมนุษย์ พบประสิทธิภาพใกล้เคียงกระดูกแท้ พร้อมคุณสมบัติพิเศษย่อยสลายได้เอง เมื่อร่างกายสร้างกระดูกใหม่ หวังพัฒนาคุณภาพชีวิตที่ดีด้วยนวัตกรรมไทย

��������� รองศาสตราจารย์�นายแพทย์�สิทธิพร�บุณยนิตย์�หัวหน้าหน่วยวิจัยชีววัสดุและเครื่องมือแพทย์ สถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี และอาจารย์ประจำจากภาควิชาศัลยศาสตร์ คณะแพทยศาสตร์� มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ หัวหน้าทีมวิจัยการนำเปลือกหอยมาใช้แทนวัสดุทดแทนกระดูกมนุษย์ กล่าวว่า โดยปกติเมื่อกระดูกมนุษย์มีการบาดเจ็บ เสียหายที่ต้องได้รับการซ่อมแซมรักษา� วิธีการที่ดีที่สุด คือ การใช้กระดูกของตัวเอง แต่ในบางครั้งก็มีเหตุผลบางประการที่ใช้ไม่ได้� เช่น� ผู้ป่วยบาดเจ็บเสียหายมากหรือสูงอายุ หรือเป็นโรคร้ายแรง� ก็สามารถใช้กระดูกจากธนาคารกระดูกมาแทนซึ่งในบางครั้งผู้ป่วยเองอาจไม่ชอบใจนัก� ในปัจจุบันวัสดุทดแทนกระดูกมนุษย์ส่วนใหญ่ทำมาจากโลหะซึ่งต้องสั่งซื้อมาจากต่างประเทศในราคาสูง และประเทศไทยมีปัญหาขาดดุลชำระเงินทางเทคโนโลยีในระดับสูงมาก ในปี 2554 ไทยนำเข้าเครื่องมือเครื่องใช้ทางวิทยาศาสตร์การแพทย์ 130,449 ล้านบาท ผลิตภัณฑ์เวชกรรมและเภสัชกรรม 82,552 ล้านบาท (ข้อมูลจากสำนักงานปลัดกระทรวงพาณิชย์)

สิ่งประดิษฐ์จากทรัพยากรธรรมชาติสู่นวัตกรรมแปลกใหม่

��������� นโยบายของหน่วยวิจัยชีววัสดุและเครื่องมือแพทย์ สถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มช. คือ� มีเป้าหมายที่จะใช้ทรัพยากรธรรมชาติของประเทศไทย เพื่อสร้างวัสดุทางการแพทย์เป็นหลัก โดยมีนโยบายว่าจะต้องพัฒนาสิ่งประดิษฐ์ให้เป็นนวัตกรรม ที่สามารถต่อยอดออกสู่เชิงพาณิชย์ เป็นผลงานที่แปลกใหม่� สามารถจดสิทธิบัตรไทยได้� ซึ่งถือว่าเป็นคะแนนสำคัญที่จะนำไปแข่งขันกับระดับโลก เพื่อให้มหาวิทยาลัยเชียงใหม่มีความก้าวหน้าเจริญรุดหน้าเทียบเคียงกับต่างประเทศได้

��������� สำหรับเปลือกหอยเป็นผลผลิตธรรมชาติจากสิ่งมีชีวิตที่มีอยู่มากมายในประเทศไทย� โดยองค์ประกอบหลักของเปลือกหอยคือแร่ธาตุ แคลเซียมคาร์บอเนต เมื่อนำมาทำให้บริสุทธิ์ตามกระบวนการทางเชิงวิทยาศาสตร์สามารถนำมาใช้ดัดแปลงผลิตสร้างวัสดุทดแทนกระดูกมนุษย์ได้โดยมีสมบัติตามเกณฑ์มาตรฐานของอเมริกา�

“เปลือกหอยแครง” วัตถุดิบตั้งต้นงานวิจัย

��������� รองศาสตราจารย์�นายแพทย์�สิทธิพร�บุณยนิตย์�ให้สัมภาษณ์ว่า “เปลือกหอยทุกชนิดสามารถนำมาใช้ในการผลิตวัสดุทดแทนกระดูกมนุษย์ได้ แต่ทีมวิจัยใช้เปลือกหอยแครงเป็นหลัก� เนื่องจากหอยแครงเป็นสัตว์เศรษฐกิจของประเทศไทยที่ได้รับความนิยมนำมาบริโภคทำให้มีเปลือกหอยเป็นของเสียเหลือทิ้งจำนวนมาก� มีเพียงส่วนน้อยที่จะนำไปทำเป็นปุ๋ยหรือเป็นอาหารสัตว์� จึงมีแนวคิดว่าจะใช้เปลือกหอยที่เป็นสิ่งมีชีวิตจากธรรมชาตินี้� มาผลิตเป็นวัสดุทดแทนกระดูกมนุษย์

��������� ในส่วนของกระบวนการผลิต เริ่มต้นจากการไปซื้อเปลือกหอยสดจากตลาดกิโลกรัมละประมาณ� 5 บาท� นำมาต้มล้างทำความสะอาดเพื่อกำจัดสารอินทรีที่อยู่ภายนอก หลังจากนั้นนำไปพึ่งให้แห้ง� แล้วเผาที่อุณหภูมิ� 800 องศาเซนติเกรด เพื่อกำจัดสารอินทรีทั้งหมด แล้วนำเปลือกหอยที่ได้ซึ่งเป็นแร่ธาตุอย่างเดียวมาบดหยาบและบดละเอียด� จะได้เป็นผงแคลเซียมออกไซด์� หลังจากนั้นผสมสารตัวเติมเข้าไปเพื่อทำการแปรรูปเชิงเคมีวิทยาให้กลายเป็นผงกระดูกที่มีสูตรโครงสร้างเป็นแคลเซียม ฟอสเฟต ไฮดรอกไซด์ของกระดูกมนุษย์โดยทั่วไป

���������� จากนั้นจะใช้ผงกระดูกแคลเซียม ฟอสเฟต ไฮดรอกไซด์ที่แปรรูปเรียบร้อยแล้ว� ไปขึ้นรูปตามตำแหน่งที่ต้องการใช้งานในร่างกายมนุษย์ ซึ่งสามารถขึ้นรูปได้หลากหลาย� เช่น� ผงละเอียด� ผงหยาบ� ก้อนลูกบาศก์เนื้อแน่น ก้อนลูกบาศก์เนื้อพรุน� แผ่นดามกระดูก หรือทำเป็นตะปูเกรียวเพื่อยึดจับ โดยสามารถนำไปใช้ได้กับทุกส่วนภายในร่างกายที่เป็นกระดูกแข็งของมนุษย์

��������� ปัจจุบันวัสดุโลหะที่ใช้ทดแทนกระดูกในปัจจุบันมีราคาแพงมาก เป็นหลักหมื่นหรือหลักแสนบาท เนื่องจากต้องนำเข้าจากต่างประเทศ� แต่วัสดุที่ผลิตขึ้นเองในประเทศไทยนี้ทำจากเปลือกหอยซึ่งเป็นทรัพยากรธรรมชาติราคาถูกของประเทศ และดำเนินการผลิตด้วยเทคโนโลยีแบบกึ่งกลาง ที่มีต้นทุนต่ำทำให้ราคาจำหน่ายเชิงพาณิชย์ไม่แพง� คาดว่าจะถูกกว่าของต่างประเทศหลายร้อยหรือหลายพันเท่า และประสิทธิภาพดีกว่าตรงที่ย่อยสลายได้อย่างปลอดภัยตามเวลาที่กำหนดภายหลังการใช้งาน ขณะเดียวกันผลงานวิจัยพบว่า มีประสิทธิภาพใกล้เคียงกับกระดูกแข็งของมนุษย์ และมีคุณสมบัติพิเศษ คือ สามารถถูกย่อยสลาย ดูดซึม และสร้างกระดูกใหม่มาทดแทนได้อย่างปลอดภัย ซึ่งแตกต่างจากวัสดุเดิมที่ใช้ในปัจจุบัน ที่ส่วนใหญ่ทำมาจากโลหะ เช่น เหล็กกล้าไร้สนิมหรือไทเทเทียม ที่แม้จะมีความเฉื่อย เชิงชีววิทยา แต่ก็เป็นสิ่งแปลกปลอมในร่างกายของสิ่งมีชีวิต ภายหลังการฝังประมาณ 2 ปี มักถูกของเหลวในร่างกายกัดกร่อนเป็นอนุภาคออกมาก่อกวนเนื้อเยื่อข้างเคียง หรือเนื้อเยื่อในที่ห่างไกล และแพทย์มักจะต้องผ่าตัดครั้งที่สอง เพื่อนำวัสดุโลหะนี้กำจัดทิ้งไป”

เตรียมต่อยอดงานวิจัยสู่ภาคอุตสาหกรรม

��������� หัวหน้าหน่วยวิจัยชีววัสดุและเครื่องมือแพทย์ สถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มช. กล่าวเพิ่มเติมว่า “หลังจากที่ได้ทำการวิจัยเชิงวิทยาศาสตร์ครบถ้วนตามกระบวนการ ได้แก่ การทดสอบเชิงห้องปฏิบัติการ การทดสอบในสัตว์ทดลอง และการทดสอบในอาสาสมัครมนุษย์ และเมื่อผ่านการรับรองเชิงมาตรฐานวัสดุในทางการแพทย์จากองค์การอาหารและยาของกระทรวงสาธารณสุขไทยแล้ว� ก็จะถ่ายทอดเทคโนโลยีพื้นฐานเหล่านี้ให้กับภาคเอกชนเพื่อต่อยอดออกสู่เชิงอุตสาหกรรม สำหรับการผลิตที่มีปริมาณมาก� มีคุณภาพสูงและด้วยความรวดเร็วตามความต้องการของตลาดทั้งในประเทศและต่างประเทศต่อไป”

Human Bone Implants Made From Seashell

Researchers from Excellent Center for Biomaterial and Medical Instrument Invention, Science and Technology Research Institute, Chiang Mai University, have invented an innovation, “human bone implants made from seashell”.Their laboratory experiments show that the products are similar as real human bones.These would improve quality of life for Thai people.

Associate Professor SittipornPunyanitya, head of the excellent center, said that, “in general, when human bones were wounded or damaged, sometimes they needed to be repaired by augmentation.At present, the best way of substitution came from the patient’s own bones (autograft).If the patients are quite old, chronically illed, or have extensive bony destruction, their autografts will be inadequate.For these cases, many doctors always used products from bone bank, which some Thai patients don’t like these products. For bone fixators today, the preferred materials are metals which Thailand must import with very high cost.Thailand have to face a high imbalance of payment for technology, such as in year 2011, Thailand imported medical scientific instruments worth 130,449 billion baht, medical and pharmaceutical products 82,552 billion baht (Ministry of Commerce data).

Thai natural resources become innovative inventions.

Excellent center’s principal policies are inventing new medical products in Thailand, by Thai scientists, from Thai natural resources.The products must be innovative, patentable and commercial industrialable.These are important marks for key performance indicators towards the contest in global market and forcing drive for prosperity of Chiang Mai University.

Seashells are natural, cheap and readily available in Thailand.The main inorganic composite of seashells is calcium carbonate, which can be purified and modified by Thai intermediate technology for processing into calcium phosphate hydroxide (hydroxyapatite), which are basic chemical molecule of animal bones, include human being.According to the standards of American Society for Testing and Materials, seashell can be used for human bone replacement.

Head of excellent center confirmed that, “every kind of seashell has the capability to transform into human bone substitutes and fixators”.The researcher team choose cockle shells, because they are popular for human consumption, so there are a lot of available waste shells.

Research team started by buying fresh cockle shells from general food market, 5 baht per kilogram.The shells were cleaned and eliminated organic residues by hand washing, boiling, sun drying, and calcining at 800°C.Then the shells were grounding into rough grains and pot-milling into fined-powder at nano-sized particles of calciumoxide.These calciumoxide particles were crystalized into hydroxylapatite by wetting or solid sintering processes.The hydroxylapatite which were synthetized from cockle shell can be molded into any forms as desirable, such as fine powders, rough powders, dense blocks, porous blocks, for bone substitutes; and plates and screws for bone fixators.

At present, human bone fixators are made from metallic materials such as, stainless steel, cobalt alloy, and titanium alloy.Thailand have to import so they are very expensive, around many 10,000 to more than 100,000 baht.Thai seashell inventions can be literally working inside human body with appropriate cost for Thai people.Evenmore, seashell products are absorbable after set time and replaced by new bone formation, metallic implants are nonabsorbable and have potential risks, for example, pain and mutagenicity, and the patients usually have to receive second operation for implants removal.

Preparing to extend the research into the industrial sector.

Head of excellent center suggests that, “after we have completed the scientific research, including Laboratory testing, animal testing, and clinical trial.The project will be send for approval by Food and Pharmaceutical Organization.Ministry of Public Health, Thailand.Then the invention will be distributed to industrial sector, who has high performance for mass production and swiftly respond to the requirements of the market both in Thailand and around the world”.

Further details please contact:

E-mail: punyanitya@hotmail.com

http://www.prcmu.cmu.ac.th/perin_detail.php?perin_id=378
http://www.neurosurgerycmu.com/2011/index.php/home/people/staffs/2-sitthiporn



[post:09 กรกฎาคม 2555 16:26:12] (view: 183)

รูปภาพประกอบข่าว

คลิกเพื่อดูรูปใหญ่
รองศาสตราจารย์ นายแพทย์ สิทธิพร บุณยนิตย์ หัวหน้าหน่วยวิจัยชีววัสดุและเครื่องมือแพทย์ สถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี และอาจารย์ประจำจากภาควิชาศัลยศาสตร์ คณะแพทยศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ หัวหน้าทีมวิจัยการนำเปลือกหอยมาใช้แทนวัสดุทดแทนกระดูกมนุษย์

Copyright © 2016 CMU Corporate Communication and Alumni Relations Center (CCARC), All rights reserved.