เทคนิคคลื่นผิวพลาสมอนเพื่อการตรวจคัดกรองผลิตภัณฑ์เกษตรและอาหาร
จาก Thailand Science and Technology Wikipedia
เทคนิคคลื่นผิวพลาสมอนเพื่อการตรวจคัดกรองผลิตภัณฑ์เกษตรและอาหาร
การตรวจหาสารตกค้าง สารปนเปื้อน หรือเชื้อโรคที่ปนมากับอาหารและผลผลิตทางการเกษตรตลอดห่วงโซ่อาหาร (จากฟาร์มสู่โต๊ะอาหาร) มีความสำคัญต่อการดำเนินงานเรื่องอาหารปลอดภัยจากกฎเกณฑ์ที่ต้องตรวจสอบย้อนกลับได้ (traceability) ในทุกๆ ขั้นตอนการผลิต ทำให้จำนวนตัวอย่างที่ต้องการตรวจสอบมีเป็นจำนวนมากและต้องการอย่างรวดเร็ว การตรวจคัดกรองในเบื้องต้นก่อนส่งตัวอย่างที่สงสัยไปทดสอบโดยวิธีมาตรฐานที่กำหนดนอกจากช่วยลดจำนวนตัวอย่างแล้ว ยังช่วยในการสุ่มตรวจเพื่อการตัดสินใจ เช่น การสุ่มตรวจเพื่อป้องกันการระบาดของโรคพืชและสัตว์ ไบโอเซ็นเซอร์โดยใช้เทคนิคคลื่นผิวพลาสมอน (Surface Plasmon Resonance Biosensors) เป็นเทคนิคการตรวจวัดที่เหมาะสมสำหรับการตรวจวัดที่มีความไวสูง ตรวจวัดได้อย่างอย่างรวดเร็วและหลายตัวอย่างพร้อมกัน ในแต่ละตัวอย่างวิเคราะห์สารได้หลายชนิดในเวลาเดียวกัน สามารถใช้งานร่วมกัยระบบอัตโนมัติสำหรับจ่ายสารตัอย่าง ทำให้ไบโอเซ็นเซอร์ดังกล่าวเหมาะสมกับการตรวจคัดกรองตัวอย่างที่มีจำนวนมาก เช่น การตรวจหาเชื้อโรคและสารตกค้างในอาหารเพื่อออกใบรับรองความปลอดภัย หรือการตรวจรับรองเมล็ดพันธุ์ เป็นต้น
เทคนิคคลื่นผิวพลาสมอน หรือเรียกกันทั่วไปว่า “เอสพีอาร์” (Surface Plasmon Resonance, SPR) เป็นชื่อเรียกปรากฏการณ์ที่ความเข้มของแสงที่สะท้อนจากฟิล์มโลหะมีค่าลดลงจนเกือบเป็นศูนย์ ตำแหน่งการเกิดปรากฏการณ์ขึ้นกับค่าดัชนีหักเหที่อยู่บนผิวโลหะ เมื่อมีโมเลกุลสารชีวภาพเกาะอยู่บนผิวโลหะ ค่าดัชนีหักเหโดยรวมจะเปลี่ยนไป ซึ่งวัดได้โดยการวัดมุมตกกระทบที่ทำให้เกิดปรากฎการณ์ดังกล่าวหรือวัดคุณสมบัติอื่นๆ ของแสงสะท้อน เช่น ความยาวคลื่นแสง ความเข้มแสง เฟสของแสง เป็นต้น
ไบโอเซ็นเตอร์โดยใช้เทคนิคคบื่นผิวพลาสมอน นิยมใช้เซนเซอร์ชิพเป็นแผ่นแก้วที่มีฟิล์มทองหนา 50 นาโนเมตรเคลือบอยู่บนผิว ที่ผิวฟิล์มทองมีการตรึงสารชีวภาพที่เป็นตัวตรวจจับ เช่น แอนติบอดีไว้ โดยสามารถตรึงตัวจับได้มากกว่าหนึ่งชนิด เมื่อนำตัวอย่างที่ต้องการวิเคราะห์ใส่ลงไปบนแผ่นเซ็นเซอร์ที่มีตัวตรวจจับอยู่ ถ้าสารตัวอย่างมีความจำเพาะเจาะจงกับตัวตรวจจับที่อยู่บนแผ่นชิพ จะเกิดการจับคู่กัน (แอนติเจน แอนติบอดี) สามารถวัดคุณสมบัติแสงสะท้อนที่เปลี่ยนไปได้ ไบโอเซ็นเซอร์นี้มีความไวสูงมาก ตรวจวัดการเปลี่ยนแปลงในระดับ 10-6 ของหน่วยค่าดัชนีหักเห (Refractive Index Unit, RIU) เมื่อเทียบเท่ากับการเปลี่ยนมวลของสารชีวภาพที่ผิวเซ็นเซอร์ 1 พิโคกรัมต่อ ตารางมิลลิเมตร (1 พิโคกรัมเท่ากับ 10-2 กรัม)
โดยการขยายลำแสงให้มีขนาดใหญ่ขึ้นครอบคลุมพื้นที่ผิวของเซ็นเซอร์ชิพที่ต้องการการตรวจวัดและใช้กล้องรับภาพในการตรวจวัดแสงสะท้อนจากเซ็นเซอร์ชิพ ทำให้ตรวจวัดได้หลายจุดพร้อมกัน เรียกว่า เครื่องเอสพีอาร์แบบภาพ (SPR Imaging) ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (เนคเทค) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) พัฒนาเครื่องเอสพีอาร์แบบภาพที่ตรวจวัดตัวอย่างได้ 7 ตัวอย่างพร้อมกัน แต่ละตัวอย่างวิเคราะห์สารได้ 7 ชนิด โดยใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่า “โฟลว์เซลล์แบบหลายช่อง” (Multichanel Flowcell) การตรวจวัดได้หลายตัวอย่างและหลายสารพร้อมกันในแต่ละครั้ง ทำให้ต้นทุนการวัดลดลงมาก นอกจากนี้ยังมีการพัฒนาเครื่องมือให้ใช้งานร่วมกับระบบอัตโนมัติได้ง่าย เนื่องจากมีระบบการวัดและระบบจ่ายสารตัวอย่างที่แยกออกจากกันโดยความร่วมมือระหว่างนักวิจัย ศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีแห่งชาติ (ไบโอเทค) ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (เอ็มเทค) ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (เนคเทค) ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ (นาโนเทค) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) และสำนักวิจัยมหาวิทยาลัยมหิดล ได้พัฒนาเครื่องมือเอสพีอาร์แบบภาพ แผ่นเซ็นเซอร์ชิพ เทคนิคการสร้างเซ็นเซอร์ชิพแบบอาร์เรย์ และอยู่ระหว่างการทดลองการประยุกต์ใช้ในการตรวจวิเคราะห์โรคกุ้งหลายชนิด ตรวจหาเชื้อโรคพืช ฮอร์โมนโปรเจสเทอโรนในน้ำนม เป็นต้น รวมทั้งเป็นเครื่องมือที่นักวิจัยนิยมใช้ในการศึกษากลไกพื้นฐานการทำงานของโปรตีนด้วย
ติดต่อ
ติดต่อขอรายละเอียดเพิ่มเติม โปรแกรมการวิจัยพัฒนาและนวัตกรรมเพื่ออุตสาหกรรมอาหาร โทร. 02 564 6700 ต่อ 3438 (นิธิกานต์) e-mail : nitikan@nstda.or.th
