พลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพจากเปลือกกุ้งและไหม

นักวิจัยจาก Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering แห่งมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด (Harvard University) ได้รับแรงบัลดาลใจจากผิวชั้นนอกของแมลง (insect cuticle) พัฒนาวัสดุชนิดใหม่ หรือ “ชริลค์ (Shrilk)” ที่มีความแข็งแรง และความเหนียวมากเป็นพิเศษ อีกทั้งสามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพ มีความเข้ากันได้ทางชีวภาพ และมีราคาถูก ซึ่งวันหนึ่งอาจมาแทนที่พลาสติกแบบเดิม และอาจไปถึงขั้นใช้ในวงการแพทย์ เนื่องจากมีความปลอดภัยสูง        เนื่องจากผิวชั้นนอกของแมลงมีสมบัติพิเศษหลายอย่าง เช่น สามารถปกป้องแมลงจากสารเคมีและแรงทางกายภาพอื่นๆ ได้ดี มีน้ำหนักเบา  แข็งแรง เหนียว และมีลักษณะแข็ง (rigid) ก็ได้ เช่น ผิวด้านนอก หรือยืดหยุ่น (elastic) ก็ได้  เช่น บริเวณข้อต่อของแขนขา ดังนั้น นักวิจัยจึงได้วิเคราะห์ผิวชั้นนอกของแมลงซึ่งพบว่า ประกอบด้วยสารไคตินโพลิแซคคาไรด์ และโปรตีน เช่น ไฟโบรอิน (fibroin) ที่พบในใยแมงมุม        ทีมนักวิจัยจึงคิดค้นวัสดุชนิดใหม่ที่เลียนแบบผิวชั้นนอกของแมลง โดยให้มีส่วนประกอบทางเคมีที่เหมือนกันคือ ประกอบด้วยไฟโบรอินที่เป็นโปรตีนจากไหมและสารไคตินที่สกัดจากเปลือกกุ้งเหลือทิ้ง อย่างไรก็ดี ความลับของชริลค์มิได้มีเฉพาะส่วนประกอบทางเคมีเท่านั้น แต่ยังต้องออกแบบโครงสร้างให้เหมือนตามธรรมชาติอีกด้วย โดยเรียงชั้นของไคโตซานและไฟโบรอินซ้อนกันคล้ายโครงสร้างของไม้อัดจึงจะได้ชริลค์ที่มีสมบัติโดดเด่นด้านความแข็งแรงและความเหนียวที่ใกล้เคียงกับอะลูมิเนียมผสม (aluminium alloys) แต่มีน้ำหนักเบากว่าครึ่ง มีลักษณะใส ย่อยสลายทางชีวภาพได้ มีความเข้ากันได้ทางชีวภาพ และหล่อเป็นรูปร่างที่ซับซ้อนได้ นอกจากนี้ นักวิจัยยังสามารถปรับระดับความแข็ง (stiffness) ได้ตั้งแต่ยืดหยุ่นไปจนถึงแข็งโดยการควบคุมปริมาณน้ำในกระบวนการผลิต                เนื่องจากชริลค์มีราคาถูกและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมจึงมีแนวโน้มที่จะเป็นพลาสติกทางเลือกใหม่ที่สามารถใช้งานได้หลากหลาย เช่น ถุงขยะ บรรจุภัณฑ์ และผ้าอ้อม เนื่องจากเสื่อมสลายได้เร็วกลายเป็นปุ๋ยที่ช่วยให้ดินดีขึ้นได้ นอกจากนี้ การที่มีสมบัติเข้ากันได้ทางชีวภาพและแข็งแรงจึงสามารถใช้ในงานด้านการแพทย์ เช่น ไหมเย็บแผล และโครงเลี้ยงเซลล์ (scaffold) เป็นต้น          หมายเหตุเนื่องจาก “ชริลค์ หรือ Shrilk” เป็นวัสดุที่มีองค์ประกอบของไคตินจากเปลือกกุ้ง (shrimp) และโปรตีนจากไหม (silk) ดังนั้น ผู้วิจัยจึงตั้งชื่อวัสดุที่พัฒนาขึ้นนี้โดยนำคำว่า “shrimp” และ “silk” มารวมกัน แหล่งข่าวhttp://news.harvard.edu/gazette/story/2012/02/as-strong-as-an-insect%E2%80%99s-shell/http://www.sciencedaily.com/releases/2011/12/111213122629.htmhttp://cleantechnica.com/2011/12/16/new-material-shrilk-might-rival-plastic/ วารสารอ้างอิงJavie G. Fernandez, Donald E. Ingber. Unexpected Strength and Toughness in Chitosan-Fibroin Laminates Inspired by Insect Cuticle. Advanced Materials, 2011; DOI: 10.1002/adma.201104051 Environment Objects      พลาสติกชนิดใหม่ที่ย่อยสลายได้ในธรรมชาติ Environment Data           วัสดุชนิดใหม่ที่ใช้แทนพลาสติก โดยเลียนแบบผิวชั้นนอกของแมลง ให้มีส่วนประกอบทางเคมีที่เหมือนกันคือ ประกอบด้วยไฟโบรอินที่เป็นโปรตีนจากไหมและสารไคตินที่สกัดจากเปลือกกุ้งเหลือทิ้ง และอาศัยการออกแบบโครงสร้างให้เหมือนตามธรรมชาติ  โดยเรียงชั้นของไคโตซานและไฟโบรอินซ้อนกันคล้ายโครงสร้างของไม้อัดจึงจะได้ชริลค์ที่มีสมบัติโดดเด่นด้านความแข็งแรงและความเหนียวที่ใกล้เคียงกับอะลูมิเนียมผสม (aluminium alloys) แต่มีน้ำหนักเบากว่าครึ่ง มีลักษณะใส ย่อยสลายทางชีวภาพได้ มีความเข้ากันได้ทางชีวภาพ และหล่อเป็นรูปร่างที่ซับซ้อนได้ นอกจากนี้ ยังสามารถปรับระดับความแข็ง (stiffness) ได้ตั้งแต่ยืดหยุ่นไปจนถึงแข็งโดยการควบคุมปริมาณน้ำในกระบวนการผลิต Meta Data     การจัดเรียงโครงสร้างทางเคมี และการสกัดสารบางชนิดจากสิ่งมีชีวิต มาผสมและจัดเรียงโครงสร้างใหม่ร่วมกับสารชนิดอื่น เพื่อให้วัสดุตัวใหม่ที่จะใช้แทนพลาสติก ช่วยลดปัญหาการย่อยสลาย และอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม นางสาวกาญจนา   บุญวิบูลวัฒน์   5415004