จุลชีพ (Micro-organisms)
ระบบ HVAC (Heating, Ventilation and Air Conditioning) คือ กระบวนการวางระบบความร้อน เย็นและระบายอากาศ ซึ่งเป็นเป็นกระบวนการควบคุมสภาวะของอากาศเพื่อให้เป็นไปตามความต้องการ โดยทั่วไปปัจจัยของอากาศที่ต้องควบคุมประกอบด้วย อุณหภูมิความชื้น ความสะอาด การกระจายลม และปริมาณลม โดยในอุตสาหกรรม การปรับอากาศ อาจใช้เพื่อควบคุมภาวะอากาศในกระบวนการผลิต แต่อย่างไรก็ตาม หนึ่งปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อระบบ HVAC นั้นคือการเพิ่มจำนวนของจุลชีพ (Micro-organism) ต่างๆ ซึ่งจุลชีพเหล่านี้จะเจริญเติบโตได้ดีในบริเวณที่ความชื้นและสารอาหารพอเหมาะ เช่นในส่วนของหอทำความเย็น (Cooling Tower), คอยล์ทําความเย็น(Cooling Coil), เครื่องกรองอากาศ (Air Filter)รวมไปถึงท่อส่งลม (Duct Work) โดยองค์การอนามัยโลกเผยว่า 50% ของการปนเปื้อนทางชีวภาพนั้นมาจากระบบการส่งจ่ายลมเย็น (Air Handling System) จุลชีพที่พบในอากาศนั้นมีทั้งเชื้อรา แบคทีเรีย โดยเชื้อราที่ก่อให้เกิดโรคมักจะแฝงตัวอยู่ในแผ่นกรองอากาศ ไม่ว่าจะเป็น Alternaria spp., Aspergillus spp., Aureobasidium pullulans, Chaetomium spp., Cladosporium spp., Fusarium spp., Mucor spp., Penicillium spp., Phoma spp., Rhizopus spp., Scopulariopsis spp., and Ulocladium spp ซึ่งเชื้อราจำพวกนี้จะผลิตสารไมโซทอกซิน (Mycotoxins) ซึ่งเป็นสารพิษที่มีผลทำลายระบบภูมิคุ้มกันและอาจ

ก่อให้เกิดมะเร็งได้ นอกจากเชื้อราแล้วเรายังพบ
ว่าแบคทีเรียนั้นก็ส่งผลเสียต่อสุขภาพของมนุษย์เช่นกัน ผลงานวิจัยจากนักวิจัยหลายท่านได้พิสูจน์แล้วว่าแม้ในสภาวะสะอาด ปริมาณของแบคทีเรียยังคงเพิ่มจำนวนซึ่งอาจจะสูงถึง 107 cfu/ml ซึ่งแบคทีเรียที่ก่อให้เกิดโรคพบในแผ่นกรองอากาศนั้นมีหลายสายพันธุ์ด้วยกัน แต่สายพันธุ์ที่อันตรายที่สุดคือ Pseudomonas aeruginosa and Legionella pneumophila

รูปที่ 1 แสดงภาพจำลองของแบคทีเรียแกรมบวก
และแบคทีเรียแกรมลบ
แบคทีเรียนั้นจะแบ่งเป็น 2 กลุ่มใหญ่ๆด้วยกัน คือ แบคทีเรียแกรมบวก (Gram-positive Bacteria)
และแบคทีเรียแกรมลบ (Gram-negative Bacteria) โดยแบคทีเรียแกรมบวกจะมีผนังเซลล์ที่ประกอบด้วย Peptidoglycan ที่หนาประมาณ 30
นาโนเมตร ในขณะที่แบคทีเรียแกรมลบจะมีชั้น

ของ Peptidoglycan หนาเพียง 2 – 3 นาโนเมตร
และมี Outer membrane หุ้มอยู่ด้านนอกอีกชั้นหนึ่ง เนื่องจากแบคทีเรียแกรมลบเป็นพวกที่สามารถ
เจริญเติบโตในช่วงอุณหภูมิของร่างกายได้ดีกว่า
แบคทีเรียแกรมบวก ดังนั้นแบคทีเรียที่ก่อให้เกิดโรคที่พบได้ในอากาศนั้นจะเป็นพวก แบคทีเรีย
แกรมลบ ซึ่งความสามารถในการก่อโรคของแบคทีเรียแกรมลบจะเกี่ยวข้องกับองค์ประกอบในผนังเซลล์ของแบคทีเรียแกรมลบ ที่เรียกว่าชั้นของ
ลิโปโพลีแซคคาไรด์ ( LPS / lipopolisaccharide) หรือ ชั้นเอนโดทอกซิน (Endotoxins) นั่นเอง
โดยเอนโดทอกซินจะถูกปล่อยออกมาในช่วงที่เซลล์ของแบคทีเรียมีการเจริญเติบโตหรือหลังจากเซลล์แบคทีเรียตาย เมื่อเอนโดทอกซินแพร่เข้าสู่อากาศจะก่อให้เกิดโรคตับอักเสบหรือตับเป็นพิษเฉียบพลันได้ ดังนั้นการลดอัตราการเจริญเติบโตของแบคทีเรียในแผ่นกรองอากาศนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญและท้าทาย โดยอาจจะมีการปรับปรุงหรือพัฒนาแผ่นกรองอากาศที่มีคุณสมบัติในการเป็น Antimicrobial ซึ่งมีการใส่สาร Antimicrobial Agents ลงไปเพื่อป้องกันการเจริญเติบโตของแบคทีเรียในแผ่นกรองอากาศ

เทคโนโลยีการยับยั้งเชื้อแบคทีเรีย (Antimicrobial Technology)
การศึกษาเกี่ยวกับความสามารถในการต่อต้านจุลชีพต่างๆโดยใช้สารต้านจุลชีพ (Antimicrobial Agents) โดยงานวิจัยหลายชิ้นจึงมุ่งไปที่การทดสอบประสิทธิภาพของอนุภาคนาโนของเงิน

(Silver Nanoparticles) ในการฆ่าเชื้อแบคทีเรียแกรมลบ


รูปที่ 2 แสดงภาพของอนุภาคนาโนของเงินที่ได้จากเครื่อง Scanning Electron Microscope
อย่างไรก็ตามกลไกในการฆ่าเชื้อนั้นยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด ได้แต่มีการคาดคะเนกลไกการ
ทำงานของอนุภาคนาโนของเงินและไอออนของเงิน (Silver Ion) ว่ามีความสามารถในการทำให้โครงสร้างและองค์ประกอบของเซลล์แบคทีเรียเปลี่ยนไป โดยมีงานวิจัยหลายงานได้เสนอเกี่ยวกับกลไกการทำงานของอนุภาคนาโนของเงินในการต่อต้านแบคทีเรีย ซึ่งสามารถสรุปได้เป็น 3 กลไกหลักๆด้วยกันคือ ได้แก่ 1. อนุภาคนาโนของเงินในช่วง 1 – 10 nm จับกับผิวหน้าของเยื่อหุ้มเซลล์ของแบคทีเรียและรบกวนการทำงานระดับเซลล์ของแบคทีเรีย เช่น การขนส่งสารเข้าออกจากเซลล์ และการหายใจ 2. อนุภาคนาโนของเงินสามารถแทรกเข้าไปภายในเซลล์แบคทีเรียและรบกวนการทำงานระดับโมเลกุลโดยจับกับสารที่มีกำมะถันและฟอสฟอรัสเป็นองค์ประกอบ เช่น ดีเอ็นเอ
เกิดการรวมตัวและสูญเสียความสามารถในการเพิ่ม

จำนวน (Replication) แบคทีเรียจึงไม่สามารถเพิ่มจำนวนได้ 3. อนุภาคนาโนของเงินเกิดการสลายตัวและปลดปล่อย Silver Ion เนื่องจากอนุภาคนาโนของเงินมีขนาดเล็กและมีเป็นจำนวนมาก ทำให้สามารถปลดปลอย Silver Ion ออกมาด้วยความเข้มข้นสูง จึงสามารถฆ่าแบคทีเรียได้อย่างรวดเร็ว นอกจากนี้อนุภาคนาโนของเงินยังมีความสามารถในการยับยั้งรวมถึงทำลายจุลชีพอื่นๆ เช่นรา หรือยีสต์ จากที่ได้กล่าวมาแล้วจะเห็นได้ว่า อนุภาคนาโนของเงินสามารถฆ่าและยับยั้งเชื้อโรคต่างๆได้จึงมีการนำอนุภาคนาโนของเงินไปประยุกต์ใช้ในเทคโนโลยีต่างๆมีมากมาย ไม่ว่าจะเป็นด้านอุปโภคที่เกี่ยวกับเสื้อผ้า สิ่งทอ และ เครื่องนุ่งห่มที่สามารถยืดอายุการใช้งานและป้องกันการเกิดกลิ่นได้ รวมไปถึงด้านการแพทย์ที่ ที่จะใช้เป็นยารักษาโรคหรือ
การเคลือบอนุภาคนาโนของเงินบนอุปกรณ์ทางการแพทย์เพื่อป้องกันการติดเชื้อ รวมไปถึงนำไปประยุกต์ใช้กับระบบการกรองอากาศตามที่ได้กล่าวมาข้างต้น ซึ่งมีงานวิจัยหลากหลายได้แสดงให้เห็นแล้วว่าเมื่อมีอนุภาคนาโนของเงินเป็นองค์ประกอบในแผ่นกรองอากาศ จะส่งผลให้จำนวนแบคทีเรียลดลง แต่อย่างไรก็ตามความสามารถในการเป็นสารต้านจุลชีพจะค่อยๆลดลงตามระยะเวลาการใช้งานของแผ่นกรองอากาศ

Tanatchporn Sirimekanont : Technical Product Support