เครือข่ายส่งเสริมธุรกิจเทคโนโลยีและนวัตกรรม
กปว.#
เทคโนโลยีพร้อมถ่ายทอด
ชื่อ
ชุดอุปกรณ์กระดาษรูปทรงกากบาทสำหรับการตรวจวัดกลูโคสและคอเลสเตอรอลแบบพร้อมในตัวอย่างเลือดครบส่วน
ชม 14 ครั้ง
เจ้าของ
นายปุริม จารุจำรัส
เมล์
purim.j@ubu.ac.th, prim310@hotmail.com
รายละเอียด
| งานวิจัยนี้เป็นการพัฒนาอุปกรณ์ต้นแบบห้องปฏิบัติการสำหรับการตรวจวัดการเรืองแสงแบบอัตราส่วนที่มีความไวสูงสำหรับการตรวจวัดกลูโคสและคอเลสเตอรอลรวมพร้อมกันในตัวอย่างเลือดครบส่วน โดยใช้ แมงกานีส-เหล็ก-เลเยอร์ดับเบิลไฮดรอกไซด์ (MnFe-layered double hydroxides; MnFe-LDHs) เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเสมือนเอนไซม์เปอร์ออกซิเดส ร่วมกับสารเรืองแสง ออโท-ฟีนิลลีนไดอะมีน (o-phenylenediamine; OPD) และไนโตรเจนเจือกราฟีนควอนตัมดอท (nitrogen-doped graphene quantum dots; N-GQDs) บนอุปกรณ์กระดาษแบบลามิเนตรูปทรงตัวกากบาท (X-shaped laminated microfluidic paper-based analytical device ;XL-µPAD) (รูปที่ 1) โดยในงานวิจัยนี้ได้ทำการสังเคราะห์ MnFe-LDHs ที่มีคุณสมบัติในการเร่งปฏิกิริยาเสมือนเอนไซม์เปอร์ออกซิเดสที่ดี โดยมีสัมพรรคภาพระหว่าง MnFe-LDHs และ OPD ที่สูง (high affinity) โดยมีค่าคงที่ไมเคลิส–เมนเทน (KM) เท่ากับ 0.0127 มิลลิโมล์ต่อลิตร ที่มีค่าต่ำกว่าเอนไซม์ฮอร์สแรดิชเปอร์ออกซิเดส (horseradish peroxidase; HRP) (KM = 0.037 มิลลิโมล์ต่อลิตร) รูปที่ 1 แสดงอุปกรณ์ต้นแบบห้องปฏิบัติการสำหรับการตรวจวัดการเรืองแสงแบบอัตราส่วนสำหรับการตรวจวัดกลูโคสและคอเลสเตอรอลรวมพร้อมกันในตัวอย่างเลือดครบส่วน งานวิจัยนี้ได้สร้างอุปกรณ์กระดาษ XL-µPAD สำหรับการตรวจวัดกลูโคสและคอเลสเตอรอลรวมแบบพร้อมกัน (รูปที่ 2A) อุปกรณ์นี้ประกอบด้วย เมมเบรนสำหรับแยกเซลล์เม็ดเลือดแดงออกจากพลาสมาที่ถูกตัดเป็นลักษณะวงกลม ใช้กระดาษกรองที่ทำการสร้างช่องทางการไหลด้วยเทคนิคพิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์เลเซอร์รูปกากบาท จากนั้นทำการรวมสองส่วนนี้เข้าด้วยกันโดยการเคลือบด้วยพลาสติกเคลือบบัตรเพื่อเพิ่มความ แข็งแรงให้กับตัวอุปกรณ์ จากนั้นอนุภาคนาโน MnFe-LDHs ที่สังเคราะห์ขึ้น สารเรืองแสง และเอนไซม์ที่จำเพาะเจาะจงกับกลูโคสและคอเลสเตอรอลรวม ฝังลงไปบนอุปกรณ์กระดาษ ในขั้นตอนการตรวจวัดสามารถทำได้โดยหยดเลือดครบส่วน 25 ไมโครลิตรลงบนอุปกรณ์ ปฏิกิริยากับกลูโคสและคอเลสเตอรอลรวม สร้างไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (hydrogenperoxide; H2O2) จากนั้น MnFe-LDHs จะถูกออกซิไดซ์โดย H2O2 เกิดเป็นอนุพันธ์ออกซิเจนที่ไม่เสถียรประกอบไปด้วย ไฮดรอกไซด์ไอออน (-OH) และ ไฮดรอกซีแรดิคอล (•OH) จากนั้น •OH ที่เกิดขึ้นจะออกซิไดซ์ OPD ให้เปลี่ยนเป็นเป็น 2,3-ฟีนาซีนไดอามีน (2,3-diamino phenazine ;DAP) มีโครงสร้างสีเหลืองโดย DAP ดึงอิเล็กตรอน จาก N-GQDs ผ่านกลไก inner filter effect (IFE) และ dynamic quenching ส่งผลให้เกิดการเรืองแสงสีเขียว (จากการผสมของเรืองแสงสีน้ำเงิน (จาก N-GQDs) และเรืองแสงสีเหลือง (จาก DAP)) ซึ่งสัมพันธ์กับระดับของ กลูโคสและคอเลสเตอรอลรวม จากนั้นนำค่าความเข้มแสงสีเขียวที่ได้ (Green intensity channel; G) ควบคู่กับการใช้สมการเส้นตรง 3 จุด ที่ในงานวิจัยนี้พัฒนาขึ้น เพื่อทำการวิเคราะห์หาปริมาณความเข้มข้นของกลูโคสและคอเลสเตอรอลในตัวอย่างเลือด โดยที่ G และ G0 มีความเข้มสีเขียวที่มีและไม่มีความเข้มข้นของกลูโคสและคอเลสเตอรอล ตามลำดับ (รูปที่ 2B) จุดเด่นของเทคนิคนี้ คือ ตรวจวัดไว้รวดเร็วและถูกต้อง ลดผลรบกวนจากเลือด ไม่ต้องเตรียมตัวอย่าง ใช้เลือดแค่ 25 ไมโครลิตร ให้ผลใน 20 นาที ความแม่นยำเทียบเท่าวิธีโรงพยาบาล อุปกรณ์กระดาษเก็บได้นาน 60 วัน อีกทั้งมีศักยภาพในการเป็นเครื่องมือตรวจวินิจฉัยเบื้องต้น และวัดไบโอมาร์คเกอร์หลายชนิดพร้อมกันสำหรับนักเทคนิคการแพทย์ หรือเจ้าหน้าที่ประจำห้องปฏิบัติการทางคลินิก รูปที่ 2 (A) ขั้นตอนการสร้างอุปกรณ์ XL-µPAD (B) การใช้ XL -µPAD ในการตรวจวัดกลูโคสและคอเลสเตอรอลแบบพร้อมกันในตัวอย่างเลือดครบส่วน (C) กลไกในการตรวจวัดการเรืองแสงแบบอัตราส่วน โดยใช้ MnFe-LDHs ที่มีคุณสมบัติในการเร่งปฎิกิริยาร่วมกับสารเรืองแสง OPD และ N-GQDs |
คำสำคัญ
บันทึกโดย
