RESEARCH DESCRIPTION

Project Name: การออกแบบพอลิเมอร์ลอกแบบโมเลกุลด้วยวิธีคอมพิวเตอร์สำหรับใช้วิเคราะห์ยาต้านไวรัสเอช-ไอ-วี (Computational Design of Molecular Imprinting Polymer for the Determination of Anti-HIV Drug)

Researcher: Vannajan Sanghiran

Organization:Science/Chemistry

Time:1 October 2006 - 30 September 2007

RESEARCHER

  1. Vannajan Sanghiran (Head of project)

BUDGET

  1. BioMedical Engineering Center 100,000 Baht

ABSTRACT

พอลิเมอร์ลอกแบบ (molecular imprinting polymer, MIP) เป็นแมคโครโมเลกุลที่มีความจำเพาะเจาะจงสูงกับแม่แบบ (template) เทคนิคในการลอกแบบโมเลกุลเริ่มโดย Wulff ในปี 1972 และพัฒนาอย่างรวดเร็วตั้งแต่ปี 1993 MIP มีข้อดีคือสามารถเลือกความจำเพาะกับโมเลกุลได้ และ การเตรียมไม่ยุ่งยาก  โดยทั่วไปแล้วการสังเคราะห์ทำได้โดย การนำแม่แบบและมอนอเมอร์มาผสมกันตามอัตราส่วน เพื่อให้เกิดสารเชิงซ้อนก่อนการทำให้เกิดพอลิเมอร์จากนั้นเติมสารกระตุ้น (initiator) และ cross-linking agent ในสารผสมดังกล่าว และให้ความร้อนหรือรังสี UV เพื่อทำให้เกิดพอลิมอร์ขึ้น หลังเสร็จขบวนการการเกิดพอลิเมอร์จะกำจัดโมเลกุลแม่แบบออก และโครงร่างที่เหลือภายในเนื้อพอลิเมอร์จะมีความเหมาะสม (complementary) ทั้งขนาดและการจัดเรียงตัวของหมู่ฟังก์ชันกับแม่แบบที่ลอกมา  ดังนั้น MIP จะมีความจำเพาะเจาะจงสูงกับกับแม่แบบที่ลอกมา  การทำให้ความสามารถให้การจดจำ (recognition) โมเลกุลแม่แบบอาจทำได้โดยการเพิ่มบริเวณยึดจับที่มีความจำเพาะเจาะจงสูง (selectivity and specificity) ให้มากขึ้น         โดยศึกษาการเกิดสารเชิงซ้อนระหว่างแม่แบบ-มอนอเมอร์ก่อนการเกิดพอลิเมอร์ ซึ่งพบว่าหากมีบริเวณยึดจับที่มีการยึดจับที่แน่น และมีความจำเพาะสูง จะได้พอลิเมอร์ที่มีความเสถียร 
ในปัจจุบันการพัฒนาการคำนวณและคอมพิวเตอร์ความเร็วสูง สามารถนำมาใช้กับการคำนวณสำหรับระบบพอลิเมอร์ลอกแบบได้ ซึ่งจะเป็นเป้าหมายของงานวิจัยนี้โดยสร้างห้องสมุดในคอมพิวเตอร์ (virtual library) ของหมู่ฟังก์ชันมอนอเมอร์ที่จะใช้ยึดจับกับแม่แบบ เพื่อจะใช้เป็นฐานข้อมูลในการออกแบบ และทำการคัดกรองกับโมเลกุลแม่แบบเป้าหมายโดยการจำลองทางคอมพิวเตอร์ ซึ่งสามารถเลือกหมู่ฟังก์ชันที่มีความจำเพาะสูงสุดสำหรับจะสร้าง MIP      พอลิเมอร์แม่แบบที่จะสร้างนี้จะใช้ ยา Indinavir เป็นแม่แบบซึ่งเป็นยาในกลุ่ม  Nonnucleoside Reverse Transcriptase Inhibitor (NNRTIS) ที่ใช้เป็นหนึ่งในสูตรยาร่วม 3 ชนิดในการรักษาผู้ติดเชื้อ HIV โดยในการรักษาจะให้ยาอย่างเป็นระบบควบคู่กับการตรวจสอบปริมาณยาในผู้ป่วยอย่างใกล้ชิด (therapeutic drug monitoring program) ซึ่งจะช่วยให้ผู้ป่วยได้รับยาในปริมาณที่เหมาะสม  นอกจากนี้ยังช่วยลดอาการข้างเคียง ชะลอการดื้อยา และปลอดภัยกับหญิงมีครรภ์ที่ติดเชื้อ  จากการศึกษาวิจัยพบว่าระดับเชื้อไวรัส HIV แปรผันโดยตรงกับปริมาณของ indinavir ในพลาสมาซึ่งถูก metabolize ได้ช้ากว่ายาต้านไวรัสชนิดอื่นๆ   ดังนั้น indinavir  จึงเป็นยาที่สำคัญสำหรับการตรวจวิเคราะห์ใน therapeutic drug monitoring program ซึ่งงานวิจัยนี้ทำควบคู่ไปกับ      งานด้านการทดลองของ อ.ดร. มุกดา ภัทรวราพันธ์ ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ ซึ่งสังเคราะห์แอนติบอดีสังเคราะห์ หรือพอลิเมอร์ลอกแบบในการตรวจวิเคราะห์ indinavir โดยวิธีทางอิมมูโนเอสเซย์ วิธีนี้วิธีที่มีความจำเพาะและความไวในการตรวจวิเคราะห์สูง วิธีการไม่ยุ่งยากไม่ต้องอาศัยผู้เชี่ยวชาญหรือเครื่องมือราคาแพง นอกจากนี้ยังสามารถพัฒนาไปสู่การตรวจวิเคราะห์แบบ automation analysis หรือ strip test ทำให้สะดวกรวดเร็ว และช่วยลดค่าใช้จ่ายในการรักษา  การใช้คอมพิวเตอร์ในการคำนวณ จะช่วยให้สามารถหาหมู่ฟังก์ชันมอนอเมอร์ที่เหมาะสมสำหรับลอกแบบ indinavir ซึ่งมีกว่า 20 ชนิด และสามารถหาอัตราส่วนที่เหมาะสมระหว่าง indinavir และมอนอเมอร์ สำหรับเตรียมพอลิเมอร์ลอกแบบที่เสถียรและเหมาะสมที่สุดได้