การขยายกำลังการผลิตเอนไซม์โปรติเอสเพื่อประยุกต์ใช้ในการผลิตถุงมือยางทางการแพทย์ที่ปราศจากโปรตีนภูมิแพ้

Up-Scaling Process of Protease Production for Applying in the Manufacturing of Allergic Protein – Free Medical Glove

Abstract

ยางพาราเป็นพืชเศรษฐกิจสำคัญของประเทศไทย แต่พบว่าน้ำยางพาราธรรมชาติมีโปรตีนภูมิแพ้หลายชนิดเป็นองค์ประกอบและมักตกค้างอยู่ในวัสดุทางการแพทย์ที่ผลิตจากน้ำยางพารา ก่อให้เกิดอันตรายต่อทั้งผู้ป่วยและบุคลากรทางการแพทย์ได้ ในการนี้ผู้วิจัยได้พบว่าเอนไซม์โปรติเอสที่ผลิตจากแบคทีเรียกลุ่ม Bacillus sp. สามารถกำจัดโปรตีนภูมิแพ้ในน้ำยางพาราได้ แต่การประยุกต์ใช้ในระดับอุตสาหกรรมจำเป็นต้องใช้เอนไซม์ในปริมาณมาก จึงเป็นที่มาของงานวิจัยครั้งนี้ที่มีวัตถุประสงค์เพื่อหาสภาวะการหมักที่เหมาะสมในการผลิตเอนไซม์โปรติเอสจากแบคทีเรีย Bacillus subtilis MR10 ในถังหมักขนาด 20 ลิตร และทดสอบความเป็นไปได้ในการผลิตถุงมือยางทางการแพทย์จากน้ำยางพารา ที่ปราศจากโปรตีนภูมิแพ้ ผลการศึกษาพบว่าสภาวะที่เหมาะสมในการหมักเพื่อผลิตเอนไซม์โปรติเอสคือการเพาะเลี้ยงแบคทีเรียที่อุณหภูมิประมาณ 28-30 องศาเซลเซียส อัตราการให้อากาศเท่ากับ 1.0 kg/cm2 และมีการกวนผสมด้วยใบพัดที่อัตราเร็ว 150 rpm ทำให้ได้ค่า productivity ของการผลิตโปรติเอสเท่ากับ 1.21 unit/ml-hr เอนไซม์โปรติเอสที่ผลิตได้นี้สามารถกำจัดโปรตีนภูมิแพ้ชนิด Hev b1 และ Hev b2 ได้จากการวิเคราะห์ด้วยเทคนิค dot blot ถุงมือยางที่ผลิตได้จากน้ำยางชนิดปราศจากโปรตีนภูมิแพ้นี้ พบว่ามีความหนา สี และพื้นผิวไม่แตกต่างจากที่ผลิตจากน้ำยางทั่วไป แต่เอนไซม์โปรติเอสทำให้ค่าความเค้นดึงสูงสุดต่อหน่วยพื้นที่ (tensile strength) ลดต่ำลง ดังนั้นในการผลิตถุงมือยางชนิดปราศจากโปรตีนภูมิแพ้จึงจำเป็นต้องมีการปรับสูตรอีกครั้งรวมถึงหาสภาวะที่เหมาะสมของการคงรูปยางเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีคุณสมบัติตรงตามมาตรฐาน  Para rubber (Hevea brasiliensis) is an important economic crop of Thailand. However, natural Para rubber latex (NPRL) contains several allergic proteins and remained in medical devices which made from NPRL. Patients and medical staff are harmed by these allergens. Our research group has found that protease from Bacillus sp. bacterium is able to eliminate these allergic proteins in NPRL. However, large quantity of protease is required for using in the industrial scale. This research was subsequently aimed to study the optimal conditions for protease production by Bacillus subtilis MR10 in the 20 L fermenter and the possibility of medical glove production by allergic protein-free NPRL. It was found that the optimal condition for protease production was cultivation at 28-30 oC, aeration rate at 1.0 kg/cm2 and agitation rate at 150 rpm, leading to 1.21 unit/ml-hr of protease productivity. The obtained protease could eliminate allergic proteins, i.e. Hev b1 and Hev b2, when dot bot technique was carried out. The medical gloves produced from allergic protein free-NPRL exhibited similar thickness, color and surface to those from NPRL, however protease decreased tensile strength of gloves. Therefore, the formula development and optimization for vulcanization process need to be investigated prior application in allergic protein-free glove manufacturing.