หน้าหลัก ส่งบทความให้เพื่อน พิมพ์หน้านี้ แบ่งปันใน Facebook

นักวิจัยจาก NIST พัฒนาไมโครรีแอคเตอร์สำหรับการผลิตพอลิเมอร์ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ

2011-05-13

ทีมวิจัยจาก National Institute of Standards and Technology (NIST) และ the Polytechnic Institute of New York University พัฒนาวิธี “Green Chemistry” สำหรับเตรียมพอลิเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ งานวิจัยที่เพิ่งตีพิมพ์นี้เป็นตัวอย่างหนึ่งของการพัฒนาไมโครฟลูอิดิกส์ (Microfluidic) ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่ใช้ในเครื่องอิงค์เจ็ท (Inkjet printer) และการวินิจฉัยโรค

Kathryn Beers นักวัสดุศาสตร์แห่ง NIST อธิบายว่าทีมนักวิจัยได้พัฒนาไมโครรีแอคเตอร์ (Microreactor) โดยการใช้กล่องอลูมิเนียมที่เซาะร่องแบบซิกแซก (Zig-zag) ลึกประมาณ 1 มิลลิเมตรด้านในและมีเม็ดปมขนาดเล็กอยู่มากมายเพื่อเป็นตัวให้เอนไซม์ยึดเกาะ โดยได้ออกแบบให้สามารถมองเห็นปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันที่เกิดขึ้นในไมโครรีแอคเตอร์นี้ได้ ทีมวิจัยเชื่อว่านี่เป็นครั้งแรกของการสังเกตปฏิกิริยาพอลิเมอร์ไรเซชันด้วยเอนไซม์ที่อยู่บนตัวรองรับของแข็งในไมโครรีแอคเตอร์ จากข้อมูลที่ได้แสดงให้เห็นว่ากระบวนการในไมโครรีแอคเตอร์มีประสิทธิภาพมาก ทำให้ได้พอลิเมอร์มีความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพ โดยในระยะเริ่มต้นทีมวิจัยได้ศึกษาพอลิเอสเทอร์ (Polyester) อย่างไรก็ตามกระบวนการนี้ยังไม่สามารถแข่งขันได้ในเชิงอุตสาหกรรม

นอกจากนั้นทีมวิจัยได้ทำการศึกษาพอลิคาร์โปแลคโตน (Polycaprolactone หรือ PCL) ซึ่งเป็นพอลิเอสเทอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพและใช้ในการผลิตอุปกรณ์การแพทย์จนถึงภาชนะแบบใช้แล้วทิ้ง โดยทั่วไป PCL ถูกสังเคราะห์โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาอินทรีย์ที่มีดีบุกเป็นองค์ประกอบ (Organic Tin-based catalyst) เพื่อใช้ในการแตกวงมอนอเมอร์ให้เป็นพอลิเมอร์สายโซ่ยาว อย่างไรก็ตามตัวเร่งปฏิกิริยานี้มีความเป็นพิษสูง ทีมวิจัยจึงได้คิดค้นเอนไซม์ซึ่งเตรียมจากเชื้อยีสต์ Candida antartica มาใช้แทน แต่ยังพบว่ามีประสิทธิภาพไม่เพียงพอที่จะผลิตในระดับอุตสาหกรรมเพื่อการค้า นอกจากนั้นยังพบปัญหาการตกค้างของเอนไซม์เจือปนในพอลิเมอร์ที่ได้และทำให้พอลิเมอร์มีคุณสมบัติเสื่อมลง

อย่างไรก็ตามไมโครรีแอคเตอร์นี้เป็นกระบวนการไหลแบบต่อเนื่อง สารเคมีที่เป็นวัตถุดิบไหลผ่านช่องแคบที่อยู่รอบ ๆ เม็ดปมที่มีเอนไซม์ยึดเกาะและเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอร์ไรเซชันได้เป็นพอลิเมอร์ออกมาที่ปลายข้างหนึ่งของช่องแคบ กระบวนการไหลแบบต่อเนื่องนี้ทำให้สามารถควบคุมอุณหภูมิและเวลาในการเกิดปฏิกิริยาได้อย่างแม่นยำ และสามารถบันทึกข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับกลไกทางเคมีของปฏิกิริยาเพื่อนำมาพัฒนาแบบจำลองที่ถูกต้องของกระบวนการได้

ขณะที่งานวิจัยนี้มุ่งเน้นที่การศึกษาปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันโดยอาศัยเอนไซม์ แต่ทีมวิจัยกล่าวว่ากระบวนการนี้สามารถนำไปใช้กับกระบวนการอื่นๆ ที่มีการไหลอย่างต่อเนื่องได้อีกด้วย

เรียบเรียงและแปลโดยสถาบันปิโตรเลียมแห่งประเทศไทย
อ้างอิงจาก: Omnexus