วัสดุชนิดใหม่!!! ป้องกันการเกาะของแบคทีเรีย

           การติดเชื้อในขณะรับการรักษาตามสถานพยาบาลเป็นปัญหาสำคัญที่พบได้ทั่วโลก ระดับของความรุนแรงจากการติดเชื้อนี้มีตั้งแต่เล็กน้อยจนถึงเสียชีวิต  ร้อยละ 80 ของการติดเชื้อเหล่านี้มีสาเหตุมาจากการเกิดไบโอฟิล์ม (Biofilm) ซึ่งยังคงเป็นปัญหาสำคัญที่ยังหาทางยับยั้งไม่ให้เกิดไม่ได้  แต่ด้วยงานวิจัยที่จะกล่าวถึงต่อไปนี้ จะเป็นกุญแจสำคัญทีจะสามารถลดปัญหาการติดเชื้อที่เกิดจากการเกิดไบโอฟิล์มบนอุปกรณ์ทางการแพทย์ได้
           การติดเชื้อในขณะรับการรักษานี้ส่วนมากมีสาเหตุมาจากการใช้สายยาง (catheter) ใส่เข้าไปในร่างกายผู้ป่วย ตัวอย่างของการรักษาที่ต้องสอดใส่สายยางเช่น การสวนท่อปัสสาวะในผู้ป่วยที่ต่อมลูกหมากโต หรือการสอดท่ออาหารในผู้ป่วยที่ไม่สามารถรับประทานได้ เป็นต้น ซึ่งการติดเชื้อเหล่านี้มีสาเหตุมาจากการเกิดไบโอฟิล์ม (Biofilm) กับสายยางที่แพทย์ใส่เข้าไป ก่อนอื่นเรามาทำความรู้จักกับไบโอฟิล์มกันก่อน
         ไบโอฟิล์ม (Biofilm) คือโครงสร้างยึดเกาะกับพื้นผิว สร้างโดยกลุ่มของแบคทีเรียที่อาศัยอยู่รวมกัน ประกอบด้วยสารต่างๆหลายชนิด ทำหน้าที่เป็นชั้นปกป้องแบคทีเรียที่อาศัยอยู่ภายใน รวมทั้งสร้างสภาวะที่เหมาะสมต่อการเจริญเติบโตของแบคทีเรียที่อยู่ภายในไบโอฟิล์ม

ภาพถ่ายลักษณะการเกิดไบโอฟิล์มของ Staphylococcus aureus ที่เกิดบนอุปกรณ์ปลูกถ่ายหัวใจจากกล้อง SEM 
(อ้างอิงจาก: Image courtesy of Steven Lower, Ohio State University)

ภาพแสดงลักษณะการเกิดไบโอฟิล์มของผู้ป่วยที่มีการสวนท่อปัสสาวะ

          คนส่วนใหญ่อาจจะไม่คุ้นเคยกับคำว่า "ไบโอฟิล์ม" (Biofilms)   แต่เชื่อหรือไม่ว่าไบโอฟิล์มเป็นสิ่งที่อยู่ใกล้ตัวเรามาก    ไบโอฟิล์มที่เราสามารถพบเห็นได้เป็นประจำ ได้แก่ คราบแบคทีเรียในปาก (Dental plaque) สารสกปรกเหนียวๆ ที่อุดตันอยู่ตามท่อน้ำทิ้ง  หรือแม้แต่เมือกเหนียวในน้ำเสีย ก็จัดเป็นไบโอฟิล์มชนิดหนึ่ง

ตัวอย่าง การเกิดไบโอฟิล์มบนผิวฟัน (ใช้การย้อมด้วยไอโอดีนเพื่อให้เห็นชัดเจนขึ้น)
(อ้างอิงจาก https://www.advancedhealing.com/blog/2009/10/18/biofilm-basics/)

          สิ่งที่ทำให้ไบโอฟิล์มเป็นปัญหากับการรักษาโรคตามโรงพยาบาลเนื่องมาจากเมื่อแบคทีเรียหลายชนิดที่อยู่ในร่างกายอย่างอิสระมาดำรงชีวิตอยู่รวมกัน แล้วสร้างสารจำพวกโพลีแซคคาไรด์และเส้นใยอะมัยลอยด์ขึ้นมาจนเกิดเป็นไบโอฟิล์ม ไบโอฟิล์มนี้จะช่วยป้องกันแบคทีเรียจากสิ่งแวดล้อมที่ไม่เหมาะสมและเป็นอันตรายกับพวกมัน เช่น ยาปฏิชีวนะต่างๆ ดังนั้น การให้ยาฆ่าเชื้อเพียงอย่างเดียวจึงไม่มีผลต่อการรักษาโรค ถ้าไม่ทำลายไบโอฟิล์มด้วย ซึ่งไบโอฟิล์มเหล่านี้สามารถพบได้ในเครื่องมือแพทย์ทั่วไปเช่น สายยาง ท่อให้อาหาร ท่อหายใจ และท่อสวนปัสสาวะ เป็นต้น

ตัวอย่างของการเกิดไบโอฟิลม์บนอุปกรณ์การแพทย์ 
(อ้างอิงจาก https://www.medscape.org/viewarticle/582018_2) 

          ในปัจจุบันมีรายงานการศึกษาเกี่ยวกับการป้องกันการเกิดไบโอฟิลม์มากมาย โดยแต่ละการศึกษามุ้งเน้นไปที่การลดการเกิดไบโอฟิลม์โดยการใช้ยาปฏิชีวนะ (antibiotic) หรือยาต้านจุลินทรีย์ (antimicrobial) เคลือบบนพื้นผิวของอุปกรณ์ทางการแพทย์ เมื่ออุปกรณ์เหล่านั้นถูกนำไปใช้ในร่างกาย ถ้ามีจุลินทรีย์มาเกาะบนอุปกรณ์เหล่านั้นก็จะตายเนื่องจากยาที่เคลือบบนพื้นผิววัสดุ ตัวอย่างสารที่ใช้ในปัจจุบันเช่น silver salt, nitrofurazone, chlorhexidine, hydrogel เป็นต้น ซึ่งข้อเสียของวิธีนี้ก็คือเมื่อใช้ยาไปนานๆ จุลินทรีย์จะเกิดการดื้อยา จนในที่สุดประสิทธิภาพการป้องกันการเกิดไบโอฟิลม์ของยาจะลดลง และไม่สามารถป้องกันการเกิดไบโอฟิล์มได้ในที่สุด

          จนกระทั่งนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยนอตติ้งแฮม นำโดย ศาสตราจารย์มอร์แกน อเล็กแซนเดอร์ และศาสตราจารย์มาร์ติน ดีไวส์ จากคณะเภสัชศาสตร์ และศาสตราจารย์พอล วิลเลี่ยม จากคณะวิทยาศาสตร์การแพทย์ระดับโมเลกุล สามารถสร้างพอลิเมอร์ชนิดใหม่ที่ต่อต้านการเกาะของแบคทีเรีย ซึ่งเป็นสาเหตุของการเกิดไบโอฟิล์มได้ 
          หลักการที่นำมาใช้ในการต้านการจับของแบคทีเรียบนพื้นผิวก็คือ การเปลี่ยนองค์ประกอบทางเคมีจากเดิมที่เป็นแบบชอบน้ำ (hydrophilic) หรือไม่ชอบน้ำเลย (hydrophobic) ให้เป็นพื้นผิววัสดุแบบที่มีทั้งส่วนที่ชอบน้ำและส่วนที่ไม่ชอบน้ำในโมเลกุลเดียวกัน (amphiphilic) ซึ่งจะมีผลทำให้แบคทีเรียไม่สามารถเข้ามาจับบนพื้นผิววัสดุได้ ซึ่งทฤษฎีนี้เป็นเพียงแค่ทฤษฎีขั้นต้นที่ใช้ในการอธิบายผลการทดลองที่เกิดขึ้นเท่านั้น 
           ด้วยหลักการดังกล่าว ทำให้สามารถป้องกันการจับของแบคทีเรียบนพื้นผิววัสดุได้ อีกทั้งยังไม่เกิดข้อบกพร่องเช่นเดียวกับการใช้ยาปฏิชีวนะหรือยาต้านจุลินทรีย์อีกด้วย

          ผู้วิจัยเชื่อว่าพอลิเมอร์ชนิดใหม่นี้มีความสามารถในการต้านทานแบคทีเรียได้ดีกว่าชนิดอื่นๆ ที่เคยค้นพบ ซึ่งคณะผู้วิจัยได้ทำการทดลองหาพอลิเมอร์ที่เหมาะสมนับพันชนิดกับแบคทีเรียก่อโรค ได้แก่ Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus และ Escherichia coli จนได้พอลิเมอร์ที่มีประสิทธิภาพชนิดนี้ขึ้น ซึ่งจากผลการทดสอบพบว่ามีความสามารถในการลดจำนวนแบคทีเรียมากถึง 96.7% เมื่อเทียบกับท่อสายยางที่เคลือบด้วยเงิน (silver coated catheter) ที่ใช้กันอยู่ทั่วไปในปัจจุบัน อีกทั้งเมื่อทดลองในหนู ความสามารถในการต้านทานแบคทีเรียก็ยังมีผลเป็นทีน่าพอใจเช่นเดิม 
           เท็ด เบรนโค ผู้บริหารของ Wellcome Trust ผู้สนับสนุนทุนวิจัยกล่าวว่า การติดเชื้ออันเนื่องมาจากการเกิดไบโอฟิล์มไปเกาะบนพื้นผิวที่ปลูกถ่ายลงในผู้ป่วยนั้น ไม่สามารถรักษาได้ด้วยการให้ยาปฏิชีวนะทั่วไปได้ การค้นพบนี้จึงเป็นโอกาสที่สำคัญทางการแพทย์โดยเฉพาะอย่างยิ่งอุปกรณ์ทางการแพทย์จำพวก สายยาง (catheter), ลิ้นหัวใจ (heart valve), ข้อต่อเทียม (prosthetic joint) และอุปกรณ์อื่นๆ ที่ใช้ภายในร่างกายมนุษย์ จะถูกพัฒนาให้มีประสิทธิภาพและลดความเสี่ยงในการติดเชื้ออันเนื่องมากจาอุปกรณ์ทางการแพทย์ได้ดียิ่งขึ้น
ที่มา   https://vcharkarn.com/varticle/44036