นวัตกรรมแผ่นกรองอากาศจากเส้นใยสององค์ประกอบที่มีส่วนผสมของตัวเร่งปฏิกิริยาทางแสงเพื่อยับยั้งไวรัสอาร์เอสวี

โครงการนี้เป็นการนำนวัตกรรมจากสิทธิบัตรของมจธ.และสวทช.มาต่อยอดในการประยุกต์ใช้เพื่อเป็นสารเติมแต่งในแผ่นกรองอากาศที่ผลิตจากผ้าชนิดไม่ถักไม่ทอ (nonwoven) เพื่อเพิ่มสมบัติการยับยั้งไวรัสอาร์เอสวีซึ่งจะช่วยลดความอัตราความเสี่ยงต่อการติดเชื้อไวรัสอาร์เอสวีในเด็กและผู้ป่วยที่อยู่ในสถานศึกษา สถานรับเลี้ยงเด็ก และโรงพยาบาลได้

วิธีการหนึ่งที่สามารถเพิ่มสมบัติพิเศษด้านการยับยั้งไวรัสในวัสดุสิ่งทอ คือ การเคลือบหรือการเติมสารเติมแต่งที่สามารถยับยั้งไวรัสได้ลงในวัสดุสิ่งทอ แต่การเคลือบนั้นมีโอกาสที่อนุภาคจะหลุดออกมาได้ง่าย การใส่สารเติมแต่งในกระบวนการขึ้นรูปเส้นใยหรือผ้าจะทำให้การยึดเกาะของอนุภาคในเส้นใยดีกว่าการเคลือบด้านนอกผิวเส้นใย การพัฒนาเทคนิคขึ้นรูปเส้นใยเพื่อลดการใช้ปริมาณสารเติมแต่งโดยไม่จำเป็น สามารถทำได้โดยการเพิ่มพื้นที่ผิวสัมผัสของเส้นใยในการเกิดปฏิกิริยาให้มากพอด้วยเทคนิคการขึ้นรูปเส้นใยสององค์ประกอบ (Bicomponent melt spinning) แบบมีหน้าตัด หรือเรียกว่า shaped core/sheath fiber โดยทำให้สารเติมแต่งอยู่ในตำแหน่งผิวนอกของเส้นใย จึงเป็นแนวทางในการเพื่อผลิตเส้นใยแบบใหม่ (Novel fiber) ที่มีสมบัติการยับยั้งเชื้อ และมีความเป็นไปได้ในการขยายโอกาสในการผลิตในภาคอุตสาหกรรมเส้นใยสังเคราะห์ได้

อนุภาคที่นิยมนำมาเป็นสารเติมแต่ง ได้แก่ ซิลเวอร์นาโน ซิงค์ออกไซด์ และไททาเนียมไดออกไซด์ แต่ไททาเนียมไดออกไซด์มีข้อได้เปรียบในด้านความปลอดภัย และความเสถียรในการใช้งาน ไททาเนียมไดออกไซด์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาทางแสง ซึ่งต้องได้รับการกระตุ้นด้วยแสงอัลตราไวโอเลตจึงจะสามารถเกิดปฏิกิริยาโฟโตคะตะไลสิสในการทำลายเยื่อหุ้มของจุลินทรีย์ แต่มีข้อจำกัดที่ต้องใช้แสงอัลตราไวโอเลตในการกระตุ้นการทำงานของไททาเนียมไดออกไซด์

ทีมวิจัยของนักวิจัยได้คิดค้นอนุภาคไททาเนียมไดออกไซด์ที่มีการปรับปรุงสมบัติโดยการเจือด้วยซิลเวอร์และเซอร์โคเนียม ให้สามารถนำมาประยุกต์ใช้ในทุกสภาวะแสง และได้ยื่นขอรับการจดสิทธิบัตรเรื่อง “ตัวเร่งปฏิกิริยาทางแสงที่ทำงานภายใต้แสงอัลตร้าไวโอเลตและแสงฟลูออเรสเซนต์” เลขที่คำขอ 1401005161 และเรียกอนุภาคดังกล่าวว่า อนุภาค AZT ร้อยละ 1 wt% มีประสิทธิภาพในการยับยั้งเชื้อไวรัส influenza H1N1 ได้ร้อยละ >99 ณ เวลา 0 นาที นอกจากนี้ยังได้ผ่านการทดสอบค่าความเป็นพิษต่อเซลล์ไต ผิวหนัง และปอด (IC50) ปัจจุบันการพัฒนาอนุภาค AZT อยู่ในระดับ TRL6 สามารถผลิตเป็นต้นแบบและพร้อมที่จะต่อยอดสู่ภาคอุตสาหกรรม

ดังนั้นโครงการนี้จึงมีความสนใจในการพัฒนาเส้นใยสององค์ประกอบให้มีประสิทธิภาพการยับยั้งเชื้อไวรัสอาร์เอสวี โดยการใส่อนุภาค AZT ลงในกระบวนการผลิตเส้นใย สำหรับนำไปใช้ผลิตแผ่นกรองอากาศเพื่อใช้งานในระบบปรับอากาศ และระบบฟอกอากาศทั่วไปได้ โดยมีวิธีการดำเนินการวิจัยจะแบ่งเป็น 3 ส่วน ได้แก่ 1) เตรียมอนุภาค AZT ในห้องปฏิบัติการของมจธ. 2) นำไปผสมกับเม็ดพลาสติกพอลิพรอพิลีนเพื่อขึ้นรูปเป็นเส้นใยสององค์ประกอบ และผ้า spun bond ที่ห้องปฏิบัติการภาควิชาวิศวกรรมสิ่งทอ ม.เทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี โดยศึกษาอัตราส่วนปริมาณอนุภาค AZT ร้อยละ 1-3 โดยน้ำหนักของพอลิพรอพิลีน สภาวะการผสมเม็ดคอมปาวด์ สภาวะการขึ้นรูปผ้า และทดสอบสมบัติทางกลของเส้นใยและผ้าที่เตรียมได้ 3) นำผ้า spun bond ไปทดสอบประสิทธิภาพการยับยั้งเชื้อไวรัสอาร์เอสวีที่ห้องปฏิบัติการภาควิชาจุลชีววิทยาและอิมมิวโนโลยี ม.มหิดล ผลผลิตที่ได้จากโครงการ คือ ต้นแบบผ้า spun bond ที่ได้จากเส้นใยสององค์ประกอบที่มีสมบัติยับยั้งไวรัสอาร์เอสวี ซึ่งสามารถนำไปต่อยอดกับบริษัทผู้ผลิตแผ่นกรองอากาศต่อไป