รายงานการวจย

ชอโครงการวจย (ภาษาไทย) การผลตแผนหนากากอนามยและแผนกรองอากาศทมฤทธ ตานเชอวณโรคจากสารสกดจากเปลอกมงคด (ภาษาองกฤษ)Innovation of Antituberculosis Fabric Mask and Filters

Containing Extracts from Garcinia mangostana

คณะผวจย ศาสตราจารย ดร.พชญ ศภผล วทยาลยปโตรเลยมและปโตรเคม จฬาลงกรณมหาวทยาลย

รองศาสตราจารย ดร. สนตย สขส าราญ

ภาควชาเคม คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยศรนครนทรวโรฒ

รองศาสตราจารย ดร. วาสนา สขมศรชาต

ภาควชาชวเคม คณะแพทยศาสตร มหาวทยาลยศรนครนทรวโรฒ

ผชวยศาสตราจารยพนพลาส หงสมณ

ภาควชาพยาธวทยา คณะแพทยศาสตรโรงพยาบาลรามาธบด มหาวทยาลยมหดล

และผชวยวจย นายพงศพล เอกบตร นางสาวปยฉฎร ชวยสนวล

วทยาลยปโตรเลยมและปโตรเคม จฬาลงกรณมหาวทยาลย ไดรบทนอดหนนการวจยประเภททนโครงการสนบสนนการวจยขยายผลสการปฏบตและพฒนาตอยอดงานวจยและสงประดษฐประจ าปงบประมาณ พ.ศ. 2554 จากส านกงานคณะกรรมการวจยแหงชาต (วช.)

กตตกรรมประกาศ

รายงานการวจยเรอง “การผลตแผนหนากากอนามยและแผนกรองอากาศทมฤทธตานเช อวณ

โรคและเชอจากระบบทางเดนหายใจจากสารสกดจากเปลอกมงคด ” จดท าขนโดย ไดรบงบประมาณ

อดหนนประเภททนโครงการสนบสนนการวจยขยายผลสการปฏบตและพฒนาตอยอดงานวจยและ

สงประดษฐ ประจ าปงบประมาณ พ.ศ. 2554 จากส านกงานคณะกรรมการวจยแหงชาต (วช.)

คณะผท าการวจยโดยม ศ.ดร.พชญ ศภผล เปนหวหนาโครงการ ไดเปนผใหค าปรกษาและชวย

ตรวจสอบแกไขขอบกพรองของงานวจยน ตลอดจนใหความรและขอคด ทเปนประโยชนอยางยงตอ

งานวจยน

สดทายคณะผวจยขอขอบพระคณ รศ .ดร.สนตย สขส าราญและ รศ .ดร. วาสนา สขมศรชาต

ภาควชาเคม คณะแพทยศาสตร มหาวทยาลยศรนครนทรวโรฒ ทท าการสกดสารสกดจา กเปลอกมงคด

มาใชในงานวจยน และทดสอบการระเคองของผลตภณฑ ขอขอบพระคณ ผศ .พนพลาส หงสมณ

ภาควชาพยาธวทยา คณะแพทยศาสตรโรงพยาบาลรามาธบด มหาวทยาลยมหดล ทให ความอนเคราะห

ในการทดสอบเชอวณโรคดอยา ขอข อบพระคณบรษท เอน เอน สกายเทรด ส าหรบการน าแผนกรอง

อากาศไปขนรปเปนหนากากอนามย ตลอดจนสนบสนนการขนรปเปนผลตภณฑตวอยาง ขอขอบคณ

นายเจษฎา ชตภกดวงศ และนายอง จน เจย นกศกษาปรญญาเอก ทชวยกนสรางเครองพนสารสกด

สมนไพรตนแบบ

คณะผวจย

สารบญเรอง

เรอง

หนา

บทท 1(ความส าคญ และทมาของปญหาทท าการวจย) 1 -วตถประสงคและจดมงหมายของงานวจย 3 - ขอบเขตของโครงการวจย 4 - ประโยชนทไดรบจากงานวจย 4 บทท 2 (ทฤษฎและงานวจยทเกยวของ) 7 - กรอบแนวคดของโครงการวจย 7 - การทบทวนวรรณกรรมทเกยวของ 7 บทท 3 (ระเบยบวจยและวธการด าเนนการวจย) - วสดอปกรณ - อปกรณและเครองมอทดสอบ - ขนตอนการท าการทดลอง - กระบวนการพนสารสกดลงบนแผนกรองอากาศ

13 13 14 15 16

- การศกษาสมบตทางกายภาพของแผนกรองอากาศ 17 - ลกษณะพนผวของแผนกรองอากาศ 17 - สมบตของการเปยกผวของแผนกรองอากาศ 17 - การศกษาปรมาณสารสกดจากเปลอกมงคดบนแผนกรองอากาศ 17 - การทดสอบประสทธภาพการกรองของแผนกรองอากาศ 18 - การทดสอบการหา Pressure drop ของแผนกรองอากาศ 19 - การศกษาปรมาณสารส าคญทเคลอบอยบนผวแผนกรองอากาศ 19 - การศกษาดานการปลดปลอยของสารสกดจากเปลอกมงคด 20 - การทดสอบฤทธในการยบย งเชอแบคทเรยทวไปและเชอวณโรค 21 - การทดสอบดวยวธ Disc Diffusion Method ( Clear Zone) 22 - การทดสอบดวยวธการหาเปอรเซนตการยบย ง (% reduction) 23 - การทดสอบความเปนพษตอเซลล (cytotoxicity) 23 - การทดสอบความระคายเคอง 26 - การทดสอบความเสถยรภาพของผลตภณฑ 28

เรอง

หนา

บทท 4(วจารณและวเคราะหผลการทดลอง) 29 - ผลการศกษาสมบตทางกายภาพของแผนกรองอากาศ 29 - ผลการศกษาปรมาณสารสกดจากเปลอกมงคดและปรมาณสารส าคญบนแผนกรองอากาศ

32

- ผลการศกษาดานการปลดปลอยของสารสกดจากเปลอกมงคด 33 - ผลการทดสอบประสทธภาพการกรอง 35 - ผลการทดสอบฤทธในการยบย งเชอแบคทเรยทวไปและเชอวณโรค 36 - ผลการทดสอบความเปนพษตอเซลล 43 - ผลการทดสอบความระคายเคอง 44 - ผลการทดสอบความเสถยรภาพในการยบย งเชอแบคทเรยของแผนกรองอากาศ

48

บทท 4 (สรปและขอเสนอแนะ) 50 บรรณานกรม ประวตนกวจยและคณะ

52 54

สารบญตาราง

ตาราง หนา ตารางท 1แสดงผลงานทไดท าส าเรจ 5 ตารางท 2แสดงสมบตทางกายภาพของแผนกรองอากาศ 31

ตารางท 3แสดงปรมาณสาร α - และ γ -mangostins ในตวอยางแผนกรองอากาศ 33

ตารางท 4แสดงผลการทดสอบฤทธในการยบย งเชอแบบ clear zone test ของแบคทเรยทวไปและเชอวณโรคดอยา

38

ตารางทตารางท 5แสดงลกษณะโคโลนของเชอE.coli บนอาหารแขงทระยะเวลาตางๆ 41 ตารางท 6แสดงลกษณะโคโลนของเชอS.aureus บนอาหารแขงทระยะเวลาตางๆ 42 ตารางท 7ทศนคตของการใชหนากากอนามย 45 ตารางท8ระดบความพงพอใจตอการใชหนากากอนามย 45 ตารางท 9แสดงทศนคตของการใชหนากากอนามยเพมเตม 46 ตารางท 10ความเสถยรภาพของผลตภณฑ 49

สารบญรป

รป หนา รปท 1 อากาศในโรงพยาบาลทมความเสยงสงตอการแพรกระจายของเชอโรค 1

รปท 2ตวอยางผลตภณฑททางกลมวจยทไดพฒนาหนากากอนามยจากสารสกดเปลอกมงคดและมความพรอมทจะผลตเปนอตสาหกรรม รปท 3การจดแสดงผลตภณฑทงานมหกรรมมงคดไทยกาวไกลสสากล ครงท 1( 9-15 มถนายน 2554 ณ Central รตนาธเบศร) รปท4โครงสรางทางเคมสารอนพนธของ Xanthoneทสกดไดในเปลอกมงคด

5

6

12 รปท 5เครองตนแบบในการพนสารสกดจากเปลอกมงคดลงบนแผนกรองอากาศ 16 รปท 6แสดงลกษณะพนผวของแผนกรองอากาศดานหนาและดานหลงส าหรบใชท าหนากากอนามย

29

รปท 7แสดงลกษณะพนผวของแผนกรองทผานกระบวนการพนเคลลอบสารสกดจากเปลอกมงคดทความเขมขนตางๆ

30

รปท 8แสดงคา water contact angle ของผวแผนกรองอากาศทเคลอบดวยสารสกด 31 รปท 9สวนประกอบของหนากากอนามยซงประกอบดวยแผนกรองอากาศ 3 ชน 32 รปท 10 แสดงปรมาณสารสกดจากเปลอกมงคดทอยบนเสนใยของแผนกรองอากาศ

32

รปท 11แสดงลกษณะการปลดปลอยสารสกดจากเปลอกมงคดทมอยในแผนกรองอากาศชนดตางๆ รปท 12 แสดงประสทธภาพการกรองเชอแบคทเรยของแผนกรองชนดตางๆ

34

35 รปท 14 แสดง clear zone ทเกดขนของแผนกรองอากาศทเคลอบสารสกดบนเชอ E.coliS.aureusและ MDR-TB รปท 13 แสดงคาความดนครอมของแผนกรองชนดตางๆ

36

รปท 15 แสดงคา %การยบย งเชอE.coliทระยะเวลาตางๆ 39 รปท 16 แสดงคา %การยบย งเชอS.aureusทระยะเวลาตางๆ 39 รปท 17 แสดงคา %การยบย งเชอMDR-TBทระยะเวลาตางๆ 40

รป

หนา

รปท18 แสดงลกษณะการทดสอบความเปนพษในระยะเวลา 1 วนและ 7 วนของสารสกดจากเปลอกมงคดทเคลอบอยบนแผนกรอง รปท 19แสดง Chromatogram ของ สารสกดจากตวอยางผาชนด MB-2 อาย 0 เดอน แสดงสารส าคญ γ - และ α–mangostins รปท20แสดง Chromatogram ของ สารสกดจากตวอยางผาชนด MB-5 อาย 0 เดอน แสดงสารส าคญ γ- และ α–mangostins

43

48

48

ค าอธบายสญลกษณและค ายอทใชในการวจย (List of Abbreviations)

1. MB-0 คอ แผนกรองอากาศทท ามาจากวสดประเภท polypropylene melt-blown filter (20 g/m2)ทไมเคลอบสารสกดจากเปลอกมงคดทผวโดยกระบวนการพน

2. MB-2คอ แผนกรองอากาศทท ามาจากวสดประเภท polypropylene melt-blown filter (20 g/m2)ทผานกระบวนการพนเคลอบสารสกดจากเปลอกมงคด2% (w/v) ในตวท าละลายเอธานอล

3. MB-5คอ แผนกรองอากาศทท ามาจากวสดประเภท polypropylene melt-blown filter (20 g/m2)ทผานกระบวนการพนเคลอบสารสกดจากเปลอกมงคด5% (w/v) ในตวท าละลายเอธานอล

4. MDR-TB ยอมาจาก Multidrug-resistant M. tuberculosis และ M. tuberculosis H37RvATCC 27294ซงเปนเชอวณโรคสายพนธดอยาRifamipicin, Isoniazid, Ethambutolและ Streptomycin

บทคดยอ

ในปจบนเชอวณโรค เปนสงทมนษยเกรงกลวเนองจากเชอดงกลาวสามารถกตดตอกนผานทาง

ระบบทางเดนหายใจได โดยมวธปองกนคอ การใชหนากากอนามยเพอปองกนละอองเสมหะจาก ผปวย

โดยใชหนากากอนามยทมสมบตพเศษ เชน มฤทธในการยบย งเชอวณโรค เปนสงท วงการแพทยแล ะ

ภาคอตสาหกรรม ใหความสนใจอยางมาก โดยวธดงกลาวสามารถท าไดโดย กระบวนการพนสารสกด

จากเปลอกมงคดความเขมขน 2% และ 5% รอยละน าหนกตอปรมาตร ในตวท าละลายเอธานอล ลงบน

ผวของแผนกรองอากาศทท าจากวสด polypropylene melt-blown filter โดยความเขมขนของสารสกด

จากเปลอกมงคดทใชในการพนสงขน จะสงผลท าใหสมบตทางกายภาพของแผนกรองอากาศเปลยนไป

ดงน คอ มขนาดเสนผานศนยกลางเฉลย และสมบตการเปยกผวสงขน การทดสอบ คณภาพของแผน

กรองอากาศโดยNELSON LAB พบวา แผนกรองอากาศทพนเคลอบดวยสารสกดจากเปล อกมงคดทม

ความเขมขนสง จะท าใหคาความดนครอม (P) และคาประสทธภาพการกรอง (%BFE) มแนวโนมท

สงขน โดยคา %BFE และP มคาเทากบ >95% และ 2.90-4.7 mmH2O/cm2 ซงอยในเกณฑมาตรฐาน

ส าหรบอตสาหกรรมการผลตหนากากอนามย ผลการทดสอบทางดานประสทธภาพการยบย งเชอ

แบคทเรยพบวาแผนกรองอากาศ ทเคลอบสารสกดจากเปลอกมงคด มประสทธภาพสงในการยบย งเชอ

แบคทแกรมบวก คอ Staphylococcus aureusและ Multidrug-resistant M. tuberculosisโดยมคา % การ

ยบย งเชอแบคทเรยดงกลาว >99% ทระยะเวลา 24 ชวโมง แตอยางไรกดแผนกรองอากาศดงกลาว มฤทธ

ในการยบย งเชอแบคทเรยแกรมลบ (Escherichia coli) ไดนอยและส าหรบแผนกรองอากาศทไมได

เคลอบสารสกดจากเปลอกมงคด พบวาไมมฤท ธในการยบย งเชอแบคทเรย ทง 3 ชนดผลการทดสอบ

ความเสถยรของผลตภณฑพบวา ผลตภณฑมอา ยการใชงานมากกวา 4 เดอน โดยทยงคงมฤทธในการ

ยบย งเชอแบคทเรยและมปรมาณสาร α-mangostinเปลยนแปลงนอย เมอเทยบกบระยะเวลาท 0 เดอน

นอกจากน ยงทดสอบความเปนพษตอเซลล mouse fibroblast L292และทดสอบความระเคองตอผ

ทดลองสวมหนากากอนามย ซงยนยอมในการใชผลตภณฑพบวา มอาการแพกลนของหนากาอนามย

นอย ทงนผใชสวนใหญมทศนคตทดตอการใชหนากากอนามยทเคลอบสารสกดจากสมนไพร จาก

เปลอกมงคดและยนดในการซอผลตภณฑ ถาหากมราคาแพงกวาหนากากอนามยธรรมดาตามทองตลาด

Abstract

Nowadays, Infectionswith tuberculosis arethe most public health-care problems.Because it is a respiratory disease. The way to protect our respiratory system from bacterial aerosol is using face mask.Face mask with antibacterial properties are interesting in medical and industrial fields. The improvement of antibacterial face mask can be achieved by using the 2% and 5% (w/v) of mangosteen extracts dissolved in absolute ethanol, were spray coated on polypropylene melt-blown filter to get MB-2 and MB-5 filters, respectively. With increasing concentration of coating solution resulting in the increase of the fiber diameters and wettability of filters. The percentage of bacterial filtration efficiency (%BFE) and pressure drop (P) tested by NELSON LAB found that the using of higher concentration of coating solution caused %BFE (>95%) and P (2.90-4.7 mmH2O/cm2 ) trend to increase. These values are similar to the standard of face mask industry. In case of the bacterial inhibition of filter, MB-2 and MB-5 were highly effective for inhibition for gram-possitive bacteria (Staphylococcus aureusandMultidrug-resistant M. tuberculosis)with % bacterial reduction higher than 99% at 24 hours. However, the filter coated exhibited low efficacy for gram-negative bacteria(Escherichia coli). The antibacterial activities of filters kept for 4 months, the filters coated have still showed antibacterial activity and the content of α-mangostin changed rarely compared to 0 month. The cytotoxicity test of mouse fibroblast L929 cells cultured on filters were evaluated ina viability of cells. Assessment of satisfaction of the masks coated with crude extract from mangosteen at concentration of 0%, 2% and 5% were tested by volunteers . The results showed that most of the volunteer believed in crude extract on the mask to protect them from tuberculosis and other diseases.