กลับสู่หน้าแรก  
   
 
 
   บ้านใกล้เรือนเคียง
  อ.ไฉนพร ด่านวิรุทัย
  อ.ขวัญใจ กนกเมธากุล
  อ.อารยัน จันศรี
  อ.อัจฉรา ศิริมังคลา
  อ.ชูศักดิ์ พูนสวัสดิ์
  อ.พิทักษ์ นาสมใจ
  อ.สุจิตรา ยังมี
  อ.พนาวัลย์ หมู่โสภณ
  นายกิติศักดิ์ ภูผาสิทธิ์
 
   แนะนำเว็บไซต์
  มหาวิทยาลัยขอนแก่น
  คณะวิทยาศาสตร์
  ภาควิชาเคมี
  ศูนย์คอมพิวเตอร์
  สำนักวิทยบริการ (ห้องสมุด)
  สำนักทะเบียน
  บัณฑิตวิทยาลัย
 
 
 
: : รายละเอียดโครงการวิจัย : : กลุ่มวิจัยไซเดอโรฟอร์ : : ผลงานในโครงการวิจัยไซเดอโรฟอร์
รายละเอียดโครงการวิจัย

  ไซเดอโรฟอร์คืออะไร ?

ไซเดอโรฟอร์ (Siderophores) เป็นผลิตภัณฑ์ธรรมชาติชนิดหนึ่งแบบแมทาบอไลท์ทุติยภูมิ
(secondary metabolite) ที่จุลินทรีย์ทั้งเชื้อแบคทีเรียหรือราผลิตออกมาเมื่ออยู่ในสภาวะที่ไม่มีธาตุเหล็ก
หรือมีในปริมาณต่ำมาก ปกติแล้วจุลินทรีย์ที่ใช้ออกซิเจน และใช้ออกซิเจนได้บ้าง (aerobic and facultative
anaerobic microorganism) สามารถผลิตไซเดอโรฟอร์ได้แทบทั้งสิ้น ไซเดอโรฟอร์ มีโครงสร้างหลายลักษณะ
ขึ้นอยู่กับชนิดของจุลินทรีย์ ปัจจุบันสามารถทราบลักษณะโครงสร้างทางเคมีแล้วไม่น้อยกว่า 200 โครงสร้าง
จำแนกได้เป็น 3 ประเภท คือ

  1. ไฮดรอกซาเมต (hydroxamate) หรือ ไธโอไฮดรอกซาเมต (thiohydroxamate)
  2. คาเทโคเลต (catecholate) หรือ ฟีโนเลต (phenolate)
  3. คาร์บอกซิเลต (carboxylate)

  ธาตุเหล็กมีความสำคัญอย่างไร

ธาตุเหล็ก (Iron : Fe) มีความสำคัญด้านเป็นแหล่งให้พลังงาน และมีความจำเป็นต่อกระบวนการ
ทางชีวภาพของจุลินทรีย์แทบทุกชนิด ยกเว้นแบคทีเรียพวก Lactobacillus บางสายพันธุ์
ที่ไม่จำเป็นต้องใช้ธาตุเหล็กในการดำรงค์ชีพ ธาตุเหล็กพบมากเป็นอันดับ 4 ของธาตุทั้งหมด บนโลก มีค่า
oxidation state เปลี่ยนแปลงในช่วง -2 ถึง +6 แต่พบว่า ค่า oxidation state +2 และ +3 เท่านั้น
ที่มีบทบาทสำคัญและจำเป็นต่อระบบทางชีวภาพ เช่น ขนส่งอิเล็กตรอน เป็นองค์ประกอบสำคัญของเลือด เป็นต้น
 
  ความสัมพันธ์ระหว่างไซเดอโรฟอร์กับเหล็ก

ในสภาวะที่มีออกซิเจนและมีค่า pH เป็นกลาง เหล็กมีความสามารถในการละลายต่ำมาก คือ มีความเข้มข้น
น้อยกว่า 10-17 โมลาร์ เนื่องจากสามารถรวมตัวกับไฮดรอกไซด์ ซิลิเกต และฟอสเฟต เกิดเป็นสารประกอบเชิงซ้อน
ที่ละลายน้ำได้น้อยมาก ดังนั้นสภาวะเช่นนี้จุลินทรีย์จะผลิตไซเดอโรฟอร์ออกมานอกเซลล์ ทำให้เกิดการละลาย การเข้าจับ
และการลำเลียงเหล็กนั้นจากสิ่งแวดล้อมเข้าสู่เซลล์เพื่อใช้ประโยชน์ต่อไป
 
  กระบวนการแยกไซเดอโรฟอร์

การนำไซเดอโรฟอร์ที่ผลิตโดยจุลินทรีย์ไปใช้ประโยชน์ ต้องผ่านกระบวนการแยกทางเคมีต่าง ๆ
โดยใช้เทคนิคทางวิทยาศาสตร์ดังต่อไปนี้

   Liquid Phase Extraction
   Solid Phase Extraction
   Chromatography (Ion-exchange ทั้ง cation และ anion รวมทั้ง Gel permeation)
  การทดสอบและการตรวจหาไซเดอโรฟอร์

การตรวจหาไซเดอโรฟอร์ในสารละลายส่วนใส(supernatant) ซึ่งได้จากการแยกเซลล์ของเชื้อจุลินทรีย์
และโปรตีนที่ตกตะกอนออกจากสารละลายอาหารเลี้ยงเชื้อโดยการเหวี่ยงด้วยความเร็วสูง (high centrifugation)
อาศัยสมบัติทางเคมีหรือทางกายภาพ ก่อนนำไปแยกและทำให้บริสุทธิ์ต่อไป ได้แก่

   F ส่องดูภายใต้แสง UV : หากพบการเรืองแสงภายใต้แสง UV ไม่ว่าเป็นสีขาว เหลือง เขียว ฟ้า ขึ้น ก็น่าจะเป็น
ไซเดอโรฟอร์

   F การเติมสารละลายเหล็ก : การเกิดสีของสารประกอบเชิงซ้อนซึ่งมีสีน้ำตาลที่เกิดขึ้นเมื่อเติมเกลือเฟอร์ริก
(ferric salt) เป็นวิธีที่ให้รายละเอียดน้อยและให้ความแม่นยำต่ำ

   วิธี Ferric perchlorate assay : สารประกอบไฮดรอกซาเมตไซเดอโรฟอร์สามารถเกิดสารประกอบเชิงซ้อน
กับเฟอร์ริกเปอร์คลอเรตในสารละลายเปอร์คลอริกในสภาวะที่มีพีเอชต่ำ ให้สารละลายที่เป็นกรดมีสีม่วง หรือสารละลาย
สีส้มที่มีพีเอชเป็นกลาง ในอัตราส่วนต่างกัน เป็นต้น

   วิธี Csaky assay : เป็นการตรวจวัดกลุ่มไฮดรอกซาเมตที่มีความไวมากกว่าวิธี Ferrric perchlorate
โดยการเกิดปฎิกิริยาออกซิเดชันเปลี่ยนไปเป็นไนไตรท์ แล้วเกิดสารประกอบเชิงซ้อนที่มีสีชมพูต่อมา

   วิธี Arnow assay : เป็นการตรวจวัดคาเทโคเลต โดยการเเปลี่ยนสีเขียว-เหลืองของสารละลายส่วนใส ไปเป็นสีแดง
เมื่อเติมกรดไฮโดรคลอริก และไนไตรท์โมลิบเดต เป็นต้น
  การศึกษาและการหาลักษณะโครงสร้างทางเคมีของไซเดอโรฟอร์

สามารถใช้เครื่องมือต่างๆในการหาลักษณะโครงสร้างทางเคมีได้ อาทิเช่น Nuclear Magnetic Resonance
Spectrometer (NMR)

   Fast Atom Bombardment-mass Spectrometer (FAB-MS) ่ X-ray Diffractometer
   Electrophoresis
   Gas Chromatography-Mass Spectrometer (GC-MS)
   UV-VIS spectrophotometer เป็นต้น
 
  การประยุกต์ใช้ไซเดอโรฟอร์

   ด้านการแพทย์
กรณีที่ผู้ปวยมีธาตุเหล็กในร่างกายมากเกินไป (ในส่วนของฮีโมโกลบิน) โดยเฉพาะผู้ที่เป็นโรค b-thalassaemia
นั้น ปัจจุบันวงการแพทย์สมัยใหม่ได้ทำการรักษาโรคนี้ด้วยการฉีดยาชนิดหนึ่งที่มีชื่อว่า Desferral ซึ่งเป็น
trihydroxamates siderophore desferrioxamine-B แทนการถ่ายเลือด แต่ยังมีปัญหาและมีผลข้างเคียงอยู่บ้าง
ปัจจุบันพยายามหาไซเดอโรฟอร์ตัวใหม่มาใช้ทดแทน Desferral

   ด้านการเกษตร
สรุปแนวทางที่ไซเดอโรฟอร์มีอิทธิพลต่อวงจรชีวิตของพืชดังนี้
    - ไซเดอโรฟอร์มีบทบาทในดิน ทำให้เกิดการละลายและการขนส่งเหล็กเข้าสู่พืชได้
    - ไซเดอโรฟอร์จากจุลินทรีย์ที่ก่อโรคพืช ใช้ในการคาดคะเนปริมาณเหล็กในแหล่งที่อยู่อาศัย
และปริมาณจุลินทรีย์ก่อโรคพืชที่ต้องการธาตุเหล็ก
    - ไซเดอโรฟอร์สามารถทำงานร่วมกับ antibiotic, ฮอร์โมน และ lytic activities บริเวณรากพืช
ทำให้มีการเร่งหรือยับยั้งการเจริญเติบโตของพืชได้

   ด้านสิ่งแวดล้อม
นอกจากไซเดอโรฟอร์จะจับกับเหล็กได้ดีแล้ว (Kf ประมาณ 1018-1051) ยังมีความสามารถ
ในการจับกับโลหะหนักอื่นๆได้ดีอีกด้วย เช่น นิกเกิล(Ni) สังกะสี(Zn) ทองแดง(Cu) อะลูมิเนียม(Al) โครเมียม(Cr)
แกลเลียม(Ga) แมงกานีส(Mn) วานาเดียม(V) และโมลิบดินัม(Mo) เป็นต้น ดังนั้นจึงอาศัยคุณสมบัติในข้อนี้นำมาใช้ใน
การลดความเป็นพิษของโลหะหนักบางชนิดที่ปนเปื้อนทั้งในน้ำและในดิน
 
  งานวิจัยที่เกี่ยวข้อง

งานวิจัยที่ได้ดำเนินการแล้ว(บางส่วน)

  1. กระบวนการแยกไซเดอโรฟอร์ และการประยุกต์ใช้ไซเดอโรฟอร์ด้านความงอก-ความแข็งแรงของเมล็ดและ
      การเจิญเติบโตของพืชบางชนิด
  2. ผลของไซเดอโรฟอร์ต่อความแข็งแรงและความงอกของเมล็ดมะเขือเทศและข้าวโพด
  3. การประยุกต์ใช้ไซเดอโรฟอร์ในการหาปริมาณเหล็กในน้ำด้วยเทคนิคโฟลว์อินเจคชันอะนาไลซิส ที่สร้างขึ้นเอง
  4. การประยุกต์ใช้ไซเดอโรฟอร์เป็นชุดตรวจสอบเหล็กในน้ำ
  5. การศึกษาสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของไซเดอโรฟอร์ จากเชื้อแบคทีเรียที่ ส่งเสริมการเจริญเติบโต
       และแบคทีเรียที่ก่อโรคพืช
  6. การศึกษาประสิทธิภาพของไซเดอโรฟอร์จากเชื้อแบคทีเรีย ต่อความงอก ความ แข็งแรงของเมล็ด
      และการเจริญเติบโตของพืชบางชนิด
  7. การศึกษาการเกิดสารประกอบเชิงซ้อนของไซเดอโรฟอร์จาก P. Aeruginosa กับ โลหะทองแดง ตะกั่ว
       วาเนเดียม และโครเมียม
 
  ทุนวิจัยที่ให้การสนับสนุนงานวิจัย

  1. โครงการความร่วมมือระหว่าง ไทย- เยอรมัน ของคณะกรรมการวิจัยแห่งชาติ
  2. The Postgraduate Education and Research Program in Chemistry, PERCH
  3. ทุนวิจัยส่งเสริมงานวิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี
  4. มูลนิธิโตโยต้า และสิ่งแวดล้อม
  5. ทุนสนับสนุนงานวิจัยประเภทเงินอุดหนุนทั่วไป มหาวิทยาลัยขอนแก่น
 
Top
 
   
    ออกแบบและพัฒนา โดย กิติศักดิ์ ภูผาสิทธิ์