การพัฒนาการสร้างลวดลายช่องทางการไหลขนาดเล็กและการลดการยึดเกาะของแอนติบอดีติดฉลากด้วยทองสำหรับแล็บบนชิปประเภทกระดาษ

Abstract

แล็บบนชิป (LAB-ON-A-CHIP) เป็นอุปกรณ์ที่รวบรวมกระบวนการทำงานของห้องปฏิบัติการไว้บนชิปขนาดเล็กใช้สำหรับตรวจสอบสารเคมีหรือวินิจฉัยโรคภายนอกสถานที่ โดยในช่วง 4-5 ปีที่ผ่านมาได้มีการพัฒนาแล็บบนชิปประเภทกระดาษซึ่งมีต้นทุนต่ำและมีกระบวนการสร้างที่ง่ายขึ้นเพื่อให้การประยุกต์ใช้อุปกรณ์ดังกล่าวในการตรวจสุขภาพและวินิจฉัยโรคได้อย่างแพร่หลายมากขึ้นอันจะเป็นการยกระดับคุณภาพชีวิตโดยเฉพาะอย่างยิ่งประชากรในประเทศที่กำลังพัฒนา โดยในงานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์ที่จะพัฒนากระบวนการสร้างแล็บบนชิปประเภทกระดาษโดยประยุกต์ใช้เครื่องพิมพ์อิงค์เจ็ทที่หาได้ทั่วไปตามท้องตลาดและใช้วัสดุต้นทุนต่ำ เช่น พลาสติก นอกจากนี้งานวิจัยนี้ยังได้เสนอวิธีการในการลดการยึดติดของแอนติบอดีติดฉลากด้วยทองบนกระดาษซึ่งเป็นปัญหาสำคัญในการพัฒนาแล็บบนชิปประเภทกระดาษที่ใช้ในการตรวจสอบสารชีวโมเลกุลซึ่งใช้ในการวินิจฉัยโรค สำหรับงานวิจัยนี้ได้นำเสนอกระบวนการสร้างแล็บบนชิปประเภทกระดาษโดยใช้เครื่องพิมพ์อิงค์เจ็ท 2 วิธีคือ 1. วิธีการพิมพ์โพลิเมอร์ SU-8 ลงบนกระดาษกรองเพื่อใช้สร้างท่อระดับไมครอน และ 2.วิธีการพิมพ์หน้ากากน้ำ (water mask) โดยพิมพ์น้ำลงบนกระดาษจากนั้นจึงจุ่มลงในสารละลายพลาสติก โดยบริเวณที่มีหน้ากากน้ำจะป้องกันไม่ให้สารละลายพลาสติกซึมลงบนกระดาษ เพื่อสร้างเป็นท่อระดับไมครอน ซึ่งวิธีการนี้สามารถประยุกต์ใช้กับวัสดุที่มีราคาถูกและหลากหลายกว่าวิธีแรกโดยไม่ทำให้เครื่องพิมพ์เกิดปัญหาอุดตัน โดยงานวิจัยนี้ได้ทำการทดลองเพื่อหาเงื่อนไขในการสร้างที่เหมาะสม เช่น ความเข้มข้นของสารละลาย จำนวนครั้งในการพิมพ์ซ้ำ ขนาดความกว้างของผนังท่อ เป็นต้น นอกจากนี้ในการพัฒนาแล็บบนชิปประเภทกระดาษที่ใช้ในการตรวจสอบสารชีวโมเลกุลนั้นมีปัญหาการยึดติดของแอนติบอดีติดฉลากด้วยทองบนกระดาษซึ่งทางคณะวิจัยได้เสนอวิธีการประยุกต์ใช้กลูโคส หรือ ฟรุคโตสเป็นชั้นรองเพื่อแก้ปัญหาดังกล่าวโดยได้ทำการพัฒนาชิ้นตัวอย่างเพื่อใช้ตรวจสอบสารชีวโมเลกุลประเภท human chorionic gonadotropin (hCG) ซึ่งเป็นฮอโมนที่พบในหญิงตั้งครรภ์ จากการทดลองพบว่าวิธีการที่นำเสนอสามารถลดการยึดติดของแอนติบอดีติดฉลากด้วยทองบนกระดาษได้เป็นอย่างดีเมื่อเปรียบเทียบกับชิ้นตัวอย่างที่ไม่มีชั้นรอง ทั้งนี้ในงานวิจัยได้ทำการพัฒนาต้นแบบของแล็บบนชิปประเภทกระดาษที่สามารถใช้ตรวจสอบโปรตีน ความเป็นกรด-ด่าง และ ฮอโมน hCG ซึ่งแสดงให้เห็นความเป็นไปได้ในการนำงานวิจัยนี้ไปประยุกต์ในการพัฒนาแล็บบนชิปประเภทกระดาษต้นทุนต่ำสำหรับตรวจสอบสารเคมีหรือวินิจฉัยโรคต่อไป