ไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์
ไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์ สูตรโมเลกุลคือ H2O2 เป็นสารประกอบเพอร์ออกไซด์ (สารที่ประกอบด้วยออกซิเจนสองตัวและเชื่อมกันด้วยพันธะเดี่ยว) รูปแบบที่ง่ายที่สุด ตามภาพที่ 1 จึงมีสภาพเป็นของเหลวใส และมีลักษณะหนืดกว่าน้ำเล็กน้อย มีรสขม ไม่อยู่ตัว ซึ่งสามารถสลายตัวเป็นออกซิเจนกับน้ำ เมื่อเจือจางจะเป็นสารละลายไม่มีสี เนื่องจากไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์สามารถสลายตัวเป็นน้ำได้เมื่อถูกแสงและความร้อน จึงควรเก็บรักษาสารชนิดนี้ไว้ในภาชนะทึบแสง [1]

ภาพที่ 1: แสดงโครงสร้างทางเคมีของ H2O2
คุณสมบัติทางเคมี
ตารางที่ 1 : แสดงสมบัติทางเคมีของไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์
คุณสมบัติของสาร
ชื่อทั่วไปของสารเคมี : Hydrogen peroxide
ชื่อตามระบบ IUPAC : Dihydrogen dioxide
สูตรโมเลกุล : H2O2
น้ำหนักโมเลกุล 34.0147 g/mol
จุดเดือด (bp) 152 องศาเซลเซียส
จุดหลอมเหลว (mp) -0.43 องศาเซลเซียส
คุณสมบัติ เป็นของเหลวที่ไม่คงตัว ไม่มีสี มีรสขม ส่วนใหญ่จะอยู่ในรูปสารละลายในน้ำ ความเข้มข้น 3-90%
หากอุณหภูมิต่ำ (≤120 °C) จะเป็นเกล็ดแข็งสีขาว
กฏหมายควบคุม จัดเป็นวัตถุอันตรายชนิดที่ 1
ตามพระราชบัญญัติวัตถุอันตราย พ.ศ. 2553
หน่วยงานที่รับผิดชอบ กรมโรงงานอุตสาหกรรม กระทรวงอุตสาหกรรม

นอกจากนี้ไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์ยังเป็นสารฆ่าเชื้อ (sanitizer) ที่มีฤทธิ์ในการยับยั้งการเจริญเติบโตของเชื้อจุลินทรีย์และแบคทีเรีย โดยปกติไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์จะสลายตัวไปเองอย่างช้าๆ ซึ่งจะได้ผลิตภัณฑ์เป็นน้ำและแก๊สออกซิเจน โดยมีแสงสว่างและความร้อนจะช่วยเร่งให้เกิดการสลายตัวเร็วขึ้น

ปฏิกิริยาการสลายตัว:
2H2O2 (aq) → 2H2O (l) + O2 (g)

คุณสมบัติการยับยั้งและทำลายเชื้อแบคทีเรีย
ในการยับยั้งและทำลายเชื้อแบคทีเรียของไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์ เนื่องจากเป็นตัวออกซิไดซ์ (Oxidizes) ที่มีความสามารถในการชิงอิเล็คตรอนได้เก่ง จึงเกิดเป็สารอนุมูลอิสระเช่น O-2 (Superoxide) และ HO• (Hydroxyl radical) จึงมีฤทธิ์รุนแรงต่อเซลล์ของแบคทีเรีย ดังภาพที่ 2 โดยจะออกซิไดซ์หมู่ซัลฟไฮดริล (sulfhydryl (-HS)) ของแบคทีเรียที่เยื่อหุ้มเซลล์ ทำให้เกิดการเสียสภาพของโปรตีนในเซลล์และมีผลต่อไขมันในเยื่อหุ้มเซลล์ โดยทำให้เกิดภาวะ Lipid peroxidation คือปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเมื่ออนุมูลอิสระทำปฏิกิริยากับกรดไขมันไม่อิ่มตัวในผนังเซลล์ เกิดขึ้นในผนังเซลล์ของแบคทีเรีย ทำให้เยื่อหุ้มเซลล์เกิดภาวะการยอมให้สารซึมผ่านได้สูงขึ้น (permeability) ซึ่งส่งผลต่อระบบความสามารถในการยอมให้สารซึมผ่านเข้าออกจากเยื่อหุ้มเซลล์เสีย จึงเกิดการทำลายเยื่อหุ้มเซลล์และโครงสร้างโมเลกุลโปรตีนภายในเซลล์ [2].

ภาพที่ 2: ปฏิกิริยาการเกิดสารอนุมูลอิสระที่มีผลต่อการทำลายเยื่อหุ้มเซลล์ของแบคทีเรีย

โทคโนโลยีและอุตสาหกรรม
ไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์ได้รับความนิยมในการนำมาใช้ประโยชน์ในด้านอุตสาหกรรมอย่างแพร่หลาย ในการฆ่าเชื้อแบคทีเรียและจุลินทรีย์ เช่น การฆ่าเชื้อในห้องสะอาด, ห้องเลี้ยงสัตว์, ห้องฉุกเฉิน และใช้ในการฆ่าเชื้อในโรงพยาบาล [3]. เนื่องจาก ไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์เป็นสารที่เกิดปฏิกิริยาได้อย่างรวดเร็ว สลายตัวง่าย และสามารถเกิดปฏิกิริยากับสารอื่นในความเข้มข้นต่ำๆ ซึ่งต่างจากสารเพอร์ออกไซด์ตัวอื่น เช่น ฟอร์มัลดีไฮด์ (Formadehyde) ในการกำจัดเชื้อโรคในอดีตใช้การอบห้องด้วยสารฟอร์มาลีน แต่เนื่องจากการอบห้องใช้เวลานาน 1-2 วันและมีปัญหาเรื่องกลิ่นเหม็น การระคายเคืองตาและแสบจมูก และมีปัญหาเรื่องสารดังกล่าวเป็นสารก่อมะเร็งด้วยทำให้การอบห้องด้วยฟอร์มาลีนไม่ได้รับการยอมรับ
ในเวลาต่อมา ปัจจุบันมีการใช้การอบฆ่าเชื้อด้วยไอไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์ซึ่งเป็นการฆ่าเชื้อเชิงรุกสามารถฆ่าเชื้อแบคทีเรีย ไวรัส และเชื้อราต่าง ๆ รวมถึงสปอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ อีกทั้งกระบวนการอบฆ่าเชื้อด้วยไอไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์ใช้เวลาไม่นานและจะสลายตัวเหลือแต่นํ้ากับออกซิเจนซึ่งจะไม่เหลือสิ่งตกค้างในสิ่งแวดล้อมจึงไม่มีปัญหาการระคายเคืองและไม่มีความเสี่ยงต่อการเป็นมะเร็ง (Canadian Centre for Occupational Health and Safety (CCOHS), 1998) ปัจจุบันจึงมีการใช้วิธีการอบฆ่าเชื้อด้วยไอไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์ในห้องผลิตยา ห้องปฏิบัติการปลอดเชื้อ ห้องไอซียู ห้องผ่าตัด
ในกรณีศึกษาของคณะสาธารณสุขศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล [4]. ในการศึกษาประสิทธิภาพผลของไอไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์หลังจากการอบฆ่าเชื้อจุลินทรีย์ในอากาศในห้องผ่าตัด การวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาความแตกต่างของจำนวนเชื้อแบคทีเรียและเชื้อราในอากาศก่อนและหลังการอบฆ่าเชื้อด้วยไอไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์ในห้องผ่าตัดออร์โธปิดิกส์ของโรงพยาบาลรัฐบาลแห่งหนึ่งในกรุงเทพฯ ผลการศึกษาการเปรียบเทียบจำนวนของเชื้อแบคทีเรียและเชื้อราหลังจากการอบฆ่าเชื้อทันทีพบว่า จำนวนแบคทีเรียและเชื้อราลดน้อยลง
แต่เมื่อเวลาผ่านไปเชื้อแบคทีเรียและเชื้อรากลับมาเพิ่มปริมาณเท่ากับค่าสูงสุดของเชื้อจุลินทรีย์ก่อนการอบฆ่าเชื้อด้วยไอไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์ ซึ่งจากการวิจัยสรุปได้ว่า ปัจจัยหลักที่ทำให้เชื้อแบคทีเรียและเชื้อรากลับมาเท่ากับค่าสูงสุดก่อนการอบฆ่าเชื้อด้วยไอไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ซึ่งขึ้นอยู่กับจำนวนคนและความถี่ในการเปิด-ปิดประตูห้องผ่าตัด, อัตราการแลกเปลี่ยนอากาศ และประสิทธิภาพของตัวกรองอากาศ ทั้งนี้จากกรณีศึกษาดังกล่าวพบว่าไฮโดเจนเพอร์ออกไซด์สามารถช่วยกำจัดเชื้อราและแบคทีเรีย ทั้งนี้ทั้งนั้นเพื่อจะให้ประสิทธิผลที่ยั้งยืนและคุ้มค่า จึงได้มีการเสนอแนะแนวทางดังนี้
• ควรมีการทำความสะอาดตัวกรองอากาศ HEPA filter ของโรงพยาบาล อย่างน้อย 1 ครั้งต่อปี
• เนื่องจากในการปฏิบัติงานในห้องผ่าตัดไม่สามารถควบคุมจำนวนคนเข้าออกห้องผ่าตัดได้ ดังนั้นข้อมูลจากการศึกษานี้มีประโยชน์ในการควบคุมและจัดการกับปริมาณของเชื้อจุลินทรีย์ในห้องผ่าตัด ดังนั้นควรมีการติดตั้งระบบ air shower ก่อนที่จะเข้าไปในห้องผ่าตัดเพื่อที่จะลดปริมาณเชื้อจุลินทรีย์ที่จะเข้าไปปนเปื้อนในห้องผ่าตัด อีกทั้งรักษาระดับความสะอาดในห้องผ่าตัดด้วย
• ในการศึกษาครั้งต่อไปหลังจากการอบฆ่าเชื้อด้วยไอไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ควรมีการควบคุมคนเข้าออกห้องผ่าตัดระหว่างการเก็บตัวอย่างเชื้อจุลินทรีย์
จากกรณีศึกษาข้างต้น แสดงให้เห็นว่าไฮโดเจนเพอร์ออกไซด์มีประสิทธิภาพในการกำจัดเชื้อราและเชื้อแบคทีเรียได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งเป็นอีกทางเลือกหนึ่งให้กับผู้ใช้งานหรือผู้ประกอบการที่จะนำไปประยุกต์ใช้ในอุตสหกรรมต่างๆ เพื่อรักษาความสะอาดและปราศจากเชื้อโรค อย่างไรก็ตามไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์ก็ต้องมีมาตรการในการคุบคุมการใช้ที่ความเข้มข้นไม่เกิน 75 mg/m3 (75 ppm) เนื่องจากจะก่อให้เกิดอันตรายต่อสุขภาพได้ ดังนั้นควรควบคุมระดับความเข้มข้นของปริมาณไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์ที่ต่ำกว่า 1 mg/m3 (1 ppm) ตามมารตฐานคณะกรรมการองค์การควบคุมของประเทศสหรัฐอเมริกาเป็นผู้กำหนด (American Industrial Hygien Association, 1957; National Institute for Occupational Safety and Health, 1996).
เอกสารอ้างอิง
[1] Krishnan. J, Berry. J, Fey. G, and Wagener. S. (2006) Vaporized
Hydrogenperoxide-based Biocontamination of a high-containment laboratory under negative pressure. Canadian Science Center for human and animal health, Public health agency of Canada, Winnipeg, Canada.
[2.] Kong & Davison, (1980) Effects of Olive Oil on Superoxide Dismutase
Activity in the Brain of Newborn and Young Female Rats. Laboratory for Molecular Biology and Endocrinology, Vinc’a Institute for Nuclear Sciences, Belgrade, Yugoslavia.
[3.] Jahnke & Gerhard, (1997) Room decontamination with hydrogen peroxide
vapor. In the research areas, rooms that are Pharm. Ind. Vol. 58, No. 11.
[4.] Pedchoo. S, Chaikittipor. C, Pruktharathikul. V, Luksamijarulkul. P,
Singhakajen. V and Kolladarungkri. T. (2014) Evaluation of the efficacy of Hydrogen peroxide vapour for operating room air microbial decontamination. Mahidol University