กลับสู่หน้าแรกฟิสิกส์ราชมงคล

สรรพคุณทางเภสัชกรรมของบัคกี้บอล

     หลังจากการค้นพบบัคกี้บอล นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกจำนวนมากต่างก็พากันศึกษาคุณสมบัติในด้านต่างๆ ของบัคกี้บอลกันอย่างมโหฬาร หนึ่งในนั้นก็คือการศึกษาสรรพคุณทางยาของบัคกี้บอล ซึ่งมีบริษัทประกอบธุรกิจเทคโนโลยีชีวภาพชื่อ ซี ซิกตี้ (C sixty Inc.) ของสหรัฐฯ เป็นแกนนำในการศึกษาทางด้านนี้ ผลจากการศึกษาที่ได้จนถึงปัจจุบันนี้ พอจะสรุปสรรพคุณทางยาของบัคกี้บอลได้ดังนี้

1. สรรพคุณในการเป็นยาต่อต้านไวรัส (Antivirals)

ในปี ค.ศ. 1993 นักวิทยาศาสตร์พบว่าอนุพันธ์ของบัคกี้บอลชนิดหนึ่ง (MSAD-C60) มีฤทธิ์ในการยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ โปรตีเอส (protease) ของไวรัสเอชไอวี (HIV) หรือ ไวรัสเอดส์ได้ และจากการตรวจสอบโดยละเอียดพบว่าอนุพันธ์ของบัคกี้บอลชนิดนี้จะมีครึ่งชีวิต (half-life) อยู่ในกระแสเลือด 6.8 ชั่วโมง โดยที่เมื่อเข้าไปในกระแสเลือดแล้วอนุพันธ์ชนิดนี้จะกระจายตัวเข้าไปจับกับโปรตีนในไซโตพลาสซึม และจากการนำเอาเทคนิคสร้างแบบจำลองโดยใช้คอมพิวเตอร์มาช่วยในการออกแบบยารักษาโรคเอดส์ ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถสังเคราะห์อนุพันธ์ของบัคกี้บอลขึ้นมาใหม่อีกสองชนิดที่มีความเฉพาะเจาะจงในการจับกับบริเวณเร่งปฏิกิริยา (active site) ของเอนไซม์โปรตีเอสของไวรัสเอดส์ได้มากขึ้นเกือบ 50 เท่าตัว
 

ภาพจำลองแสดงให้เห็นว่าโมเลกุลของบัคกี้บอลสามารถกีดขวางบริเวณเร่งปฏิกิริยา (active site) ของเอชไอวี-วัน โปรตีเอส (HIV-1 protease) ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งจะส่งผลให้ไวรัสเอชไอวีไม่สามารถเพิ่มจำนวนได้

    ในช่วงปลายปี ค.ศ. 1998 นักวิทยาศาสตร์ค้นพบว่าอนุพันธ์ของบัคกี้บอลบางชนิดสามารถทำลายเชื้อไวรัสได้โดยอาศัยปฏิกิริยาแบบใช้แสง(photodynamic reaction) ในการปลดปล่อยซิงเกล็ตออกซิเจน (singlet oxygen, 1O2) ออกมาเพื่อใช้ในการทำลายเปลือกหุ้ม (enveloped) ของไวรัส จากการทดลองเติมอนุพันธ์ของบัคกี้บอลลงในสารละลายบัฟเฟอร์ที่มีไวรัสเอสเอฟวี (Semliki Forest virus, SFV) หรือไวรัสวีเอสวี (vesicular stomatitis virus, VSV) แขวนลอยอยู่ และให้แสงในช่วงวิซิเบิล (visible light) เป็นวลา 5 ชั่วโมง พบว่าไวรัสเอสเอฟวีจะหมดสมรรถภาพในการก่อโรคโดยสิ้นเชิง นอกจากนี้นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียนยังพบว่าอนุพันธ์ของบัคกี้บอลอีกชนิดหนึ่งคือ ฟูลเลอโรไพโรลิโดน (fulleropyrrolidone) มีฤทธิ์ในการฆ่าเชื้อไวรัสโดยใช้ปฏิกิริยาที่เร่งด้วยแสงเช่นเดียวกัน

      สารต่อต้านไวรัสเอชไอวีที่เป็นอนุพันธ์ของบัคกี้บอล ชื่อ ซีเอสดีเอฟวัน (CSDF1) ของบริษัทซีซิกตี้ได้ถูกออกแบบให้สามารถยับยั้งการทำงานของเอนไซม์โปรตีเอสของไวรัสเอดส์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้สารชนิดนี้ยังถูกสังเคราะห์ให้ละลายน้ำได้ดีมาก (200 กรัมต่อลิตร) และสามารถถูกขับออกจากร่างกายได้อย่างรวดเร็วโดยการปัสสาวะ ทำให้สารซีเอสดีเอฟวันมีความเป็นพิษกับเซลล์ร่างกายค่อนข้างต่ำกว่ายารักษาโรคเอดส์ที่ใช้กันในปัจจุบัน ซึ่งจากการทดสอบความเป็นพิษของสารชนิดนี้ในหนูทดลองพบว่ามีความเป็นพิษต่ำ (LD50 เท่ากับ 800 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัม)

2. สรรพคุณในการเป็นสารต่อต้านเชื้อแบคทีเรีย (Antibacterials)

     คาร์บอกซีฟูลเลอรีน (carboxyfullerene) ซึ่งเป็นอนุพันธ์ของบัคกี้บอลที่ละลายน้ำได้ดี สามารถนำมาใช้รักษาหนูทดลองที่ป่วยเป็นโรคเยื่อหุ้มสมองอักเสบ (meningitis) ที่มีสาเหตุมาจากการติดเชื้อแบคทีเรีย E. coli ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และจากการตรวจสอบโดยละเอียดพบว่าหนูที่ได้รับการรักษาโดยใช้สารคาร์บอกซีฟูลเลอรีนจะมีปริมาณของทีเอ็นเอฟ อัลฟา (tumor necrosis factor alpha, TNF-alpha) และปริมาณของอินเตอร์ลิวคิน-วัน เบต้า (interleukin-1beta, IL-1β) น้อยกว่าหนูที่ไม่ได้รับการรักษา นอกจากนี้สารคาร์บอกซีฟูลเลอรีนยังมีฤทธิ์ยับยั้งการเพิ่มอัตราการซึมผ่านของสารต่างๆ บริเวณทำนบกั้นระหว่างกระแสโลหิตและเซลล์สมอง (blood-brain barrier) ซึ่งมีสาเหตุมาจากความเป็นพิษของเชื้อ E. coli ได้

     นอกจากนี้อนุพันธ์ของบัคกี้บอลอีกชนิดหนึ่งคือ ฟูลเลอรีนที่มีประจุบวกและละลายน้ำได้ มีฤทธิ์ในการยับยั้งการเจริญของเชื้อ Mycobacterium tuberculosis ซึ่งเป็นสาเหตุของวัณโรคได้ ส่วนคาร์บอกซีฟูลเลอรีนมีฤทธิ์ในการยับยั้งการเจริญของเชื้อ Streptococcus pyogenes จากการทดสอบในระดับหลอดทดลอง และเมื่อทดสอบการออกฤทธิ์ในหนูทดลองพบว่าคาร์บอกซีฟูลเลอรีนสามารถเพิ่มประสิทธิภาพของเซลล์เม็ดเลือดขาวชนิด นิวโทรฟิลส์ (neutrophils) ในการกำจัดเชื้อแบคทีเรียชนิดเดียวกันนี้ได้ และจากงานวิจัยเพิ่มเติมทำให้ทราบว่าการที่อนุพันธ์ของบัคกี้บอลสามารถยับยั้งแบคทีเรียแกรมบวก (Gram-positive bacteria) ได้นั้นเนื่องมาจากอนุพันธ์เหล่านี้สามารถแทรกตัวลงไปที่บริเวณผนังเซลล์ของแบคทีเรียซึ่งจะส่งผลให้ผนังเซลล์ของแบคทีเรียเสียสภาพและทำให้แบคทีเรียตายในที่สุด
 

โครงสร้างโมเลกุลของฟูลเลอโรไพร์โรลิดีนส์ (Fulleropyrrolidines) ซึ่งเป็นอนุพันธ์ของบัคกี้บอลที่มีฤทธิ์ยับยั้งการเจริญของเชื้อ Mycobacterium tuberculosis ที่เป็นสาเหตุของโรควัณโรคได้

3. สรรพคุณในการต่อต้านมะเร็งและเนื้องอก (Tumor/Anti-Cancer therapy)

คุณสมบัติพิเศษอีกประการหนึ่งของบัคกี้บอลคือสารชนิดนี้สามารถถูกเร่งปฏิกิริยาด้วยแสง ซึ่งสามารถนำมาประยุกต์ให้ในการรักษาโรคมะเร็งและเนื้องอกแบบใช้แสง (photodynamic tumor therapy) ได้ อนุพันธ์ของบัคกี้บอลที่มีโมเลกุลเชื่อมติดกับพอลิเอทธิลีนไกลคอล (C60-polyethylene glycol) เมื่อถูกกระตุ้นด้วยแสงจะมีฤทธิ์ในการทำลายเซลล์มะเร็งได้โดยไม่มีผลข้างเคียงกับเซลล์ร่างกายที่ปกติ จากผลการทดลองพบว่าอนุพันธ์ชนิดนี้เข้มข้น 0.424 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัม โดยให้พลังงานแสงเท่ากับ 1011 จูลต่อตารางเมตร จะสามารถกำจัดเซลล์มะเร็งให้ได้อย่างสมบูรณ์ จากการทดสอบในหลอดทดลองพบว่าฟูลเลอรีน-พอลิเอทธิลีนไกลคอล สามารถยับยั้งการเจริญของเซลล์เพาะเลี้ยงชนิดฮีลาเอสสาม (HeLa S3 cell lines) ซึ่งจัดว่าเป็นเซลล์มะเร็งชนิดหนึ่งได้ นอกจากนี้ยังมีรายงานว่าอนุพันธ์แบบฟูลเลอรีน-พอลิเอทธิลีนไกลคอลยังสามารถกำจัดเซลล์มะเร็งชนิดไฟโบรซาร์โคมา (fibrosarcoma tumors) ในหนูทดลองและที่เยื่อหุ้มเซลล์ของเม็ดเลือดแดงได้

พอลิไฮดรอกซีฟูลเลอลีน (C60(OH)24) เป็นอนุพันธ์ของบัคกี้บอลที่ละลายน้ำได้ดี และมีฤทธิ์ในการยับยั้งการเจริญของเซลล์มะเร็งโดย
1.) ยับยั้งการประกอบตัวของไมโครทิวบูล (microtubule) ของเซลล์มะเร็ง
2.) ยับยั้งการสร้างไมโตติกสปินเดิล (mitotic spindle) ของเซลล์มะเร็ง ซึ่งคล้ายกับการออกฤทธิ์ของยาแทกซอล (taxol) ที่ใช้รักษาโรคมะเร็งในปัจจุบันนี้

นอกจากนี้ยังมีการออกแบบวิธีการนำส่งยาต่อต้านมะเร็งที่เป็นอนุพันธ์ของบัคกี้บอลไปยังเซลล์มะเร็งแบบนำวิถี (anticancer delivery system) โดยการบรรจุอนุพันธ์ของบัคกี้บอลเอาไว้ภายในแคปซูลแบบไลโปโซม (liposome) โดยที่ทางบริษัทซี ซิกตี้ ซึ่งเป็นผู้ผลิตได้ตั้งชื่อทางการค้าว่า “บัคกี้โซมส์ (buckysomes)”

4. สรรพคุณในการเป็นสารต่อต้านการตายของเซลล์ (Anti-apoptosis agents)

บัคกี้บอลมีคุณสมบัติในการสะเทินความเป็นพิษของอนุมูลอิสระและสามารถยับยั้งขั้นตอนการตายโดยอัตโนมัติ (apoptosis) ของเซลล์ได้เป็นอย่างดี จากการศึกษาโดยละเอียดพบว่า คาร์บอกซีฟูลเลอรีน ซึ่งเป็นอนุพันธ์ของบัคกี้บอล สามารถยับยั้งการตายของเซลล์ได้โดยการขัดขวางการส่งสัญญาณของ ทรานสฟอร์มมิ่ง โกรว์ท แฟคเตอร์-เบต้า (Transforming growth factor-beta, TGF-ß) ซึ่งเป็นตัวการในการชักนำให้เซลล์เข้าสู่ระยะการตายแบบอัตโนมัติ นอกจากนี้คาร์บอกซีฟูลเลอรีนยังสามารถป้องกันเซลล์ผิวหนังไม่ให้ถูกทำลายด้วยรังสียูวีบี(UVB) และจากสภาวะออกซิเดชันต่างๆ ได้เป็นอย่างดี

โครงสร้างโมเลกุลของอนุพันธ์คาร์บอกซีฟูลเลอรีน (hexacarboxylic acid-C60) ซึ่งมีฤทธิ์ในยับยั้งการตายของเซลล์ Hep3B ได้โดยการขัดขวางการส่งสัญญาณของสาร TGF-ß ได้

 

      แต่สิ่งที่น่าสนใจมากกว่า คือ การที่ค้นพบว่าอนุพันธ์ของบัคกี้บอล คือ ฟูลเลอรีนอล (fullerenol) และคาร์บอกซีฟูลเลอรีนสามารถยับยั้งการตายของเซลล์ประสาทที่สัมผัสกับสารพิษหลายชนิดที่นำมาทดสอบได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้นักวิทยาศาสตร์มีความหวังในการที่จะนำเอาอนุพันธ์ของบัคกี้บอลเหล่านี้ไปรักษาผู้ที่ป่วยด้วยโรคร้ายแรงที่เกี่ยวข้องกับระบบประสาทเช่น โรคอัลไซเมอร์ (Alzheimer’s disease) และโรค ALS หรือที่เรียกว่าโรค Lou Gehrig ต่อไปในอนาคต โดยที่บริษัทซีซิกตี้กำลังทดสอบการออกฤทธิ์ของอนุพันธ์ของบัคกี้บอลในการรักษาโรค ALS และโรคพาร์คินสัน (Parkinson’s disease) ในมนุษย์อยู่ในขณะนี้

5. สรรพคุณในการเป็นสารต่อต้านอนุมูลอิสระ (Antioxidants)

      อนุพันธ์ของบัคกี้บอลหลายชนิดมีคุณสมบัติในการเป็นสารต่อต้านอนุมูลอิสระ ยกตัวอย่างเช่น ฟูลเลอรีนอลส์ (fullerenols) คาร์บอกซีฟูลเลอรีน พอลิอัลคิลซัลโฟเนตฟูลเลอรีน (polyalkylsulfonated C60 ) เฮกซา(ซัลโฟบิวทิล)ฟูลเลอรีน (hexa(sulphobutyl)fullerene) และกรดฟูลเลอรีน-ไดมาโลนิก (C60-dimalonic acid) โดยที่อนุพันธ์ของบัคกี้บอลเหล่านี้สามารถป้องกันความเป็นพิษของอนุมูลอิสระต่างๆ เช่น ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ และคูมีนไฮโดรเปอร์ออกไซด์ (cumene hydroperoxide) ซึ่งสามารถทำความเสียหายให้กับเซลล์ปกติได้ และจากการทดสอบประสิทธิภาพในการเป็นสารต่อต้านอนุมูลอิสระพบว่า อนุพันธ์ของบัคกี้บอลมีความสามารถในการต่อต้านอนุมูลอิสระสูงกว่า ไวตามินอี (vitamin E) หลายร้อยเท่าตัวเลยทีเดียว นอกจากนี้อนุพันธ์ชนิด โมโนมาโลเนตฟูลเลอรีน (C60 monomalonate) สามารถยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ ไนตริกออกไซด์ซินเทส (nitric oxide synthase, nNOS) ของเซลล์ประสาทได้อย่างเฉพาะเจาะจง



อนุพันธ์ของบัคมินสเตอร์ฟูลเลอรีนมีคุณสมบัติในการเป็นสารต่อต้านอนุมูลอิสระ สามารถสะเทินความเป็นพิษของอนุมูลอิสระกลุ่ม reactive oxygen species (ROS) ทำให้เซลล์สิ่งมีชีวิตไม่ได้รับความเสียหายจากการถูกทำลายโดยอนุมูลอิสระ
 

     อย่างไรก็ตาม ทุกสิ่งทุกอย่างย่อมมีทั้งข้อดีและข้อเสียอยู่ในตัวเองทั้งสิ้น บัคกี้บอลก็หลีกหนีความจริงข้อนี้ไปไม่พ้นเช่นเดียวกัน เพราะเมื่อต้นปี ค.ศ. 2004 ดร. อีวา โอเบอร์ดอสเตอร์ (Eva OberdÖrster) ได้รายงานผลการตรวจสอบความเป็นพิษของบัคกี้บอลไว้ในการประชุมของสมาคมเคมีอเมริกัน (American Chemical Society) ว่าบัคกี้บอลสามารถชักนำให้เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันของไขมัน (lipid peroxidation) ซึ่งจะนำไปสู่การทำลายเยื่อหุ้มเซลล์สมองของปลาที่ใช้ในการทดลอง นอกจากนี้เขายังพบว่า บัคกี้บอลมีความเป็นพิษต่อสัตว์น้ำขนาดเล็กๆ เช่น ไรน้ำ อีกด้วย ดร. โอเบอร์ดอสเตอร์ ได้กล่าวทิ้งท้ายไว้ด้วยว่าการที่ บัคกี้บอล เข้าไปสะสมในสัตว์น้ำเล็กๆ เหล่านี้ได้ อาจจะทำให้บัคกี้บอลมีโอกาสเข้าไปสะสมอยู่ในห่วงโซ่อาหารของสิ่งมีชีวิตในน้ำ และมีโอกาสเข้ามาสู่มนุษย์ในท้ายที่สุดได้

     ดังนั้น ทางออกที่ดีที่สุดในการนำบัคกี้บอลมาใช้ประโยชน์ในทางการแพทย์และทางเภสัชกรรม คือ ต้องทำความเข้าใจคุณสมบัติต่างๆ ของบัคกี้บอลให้ถ่องแท้เสียก่อน รวมทั้งต้องตรวจสอบความเป็นพิษของบัคกี้บอลอย่างเข้มงวดเพื่อให้แน่ใจเสียก่อนว่าอนุพันธ์ต่างๆ ของบัคกี้บอลมีความปลอดภัยต่อสิ่งมีชีวิต ก่อนที่จะปล่อยให้มีการใช้อย่างแพร่หลาย




    

     เขียนโดย ดร. ณัฐพันธุ์ ศุภกา ปัจจุบัน เป็นนักวิชาการประจำศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ
(บทความนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารเทคโนโลยีชีวภาพปริทรรศน์ ฉบับที่ 21 เดือน กันยายน 2547 และบางส่วนของบทความได้ถูกตีพิมพ์ในวารสารนาโนเทค อินโฟ ฉบับที่ 2 เดือน กุมภาพันธ์ 2548)
 

แหล่งอ้างอิงและรูปภาพประกอบจาก

- J. Am. Chem. Soc. 115(1993):6510-6512.
- Bioorg. Med. Chem. Lett. 6(1996):1253-1256.
- http://aac.asm.org/cgi/reprint/40/10/2262
- J. Med. Chem. 41(18 June 1998):2424-2429.
- http://aac.asm.org/cgi/content/full/43/9/2273
- http://aac.asm.org/cgi/content/full/45/6/1788
- J. Antimicrob. Chemother. 49 (April 2002):641-649.
- Fullerene Sci. Technol. 9 (2001):307-320.
- Langmuir 14(1998):1955-1959.

   กลับหน้าแรก   

หน้าที่ 
  1. บัคกี้บอล
  2. การค้นพบบัคกี้บอล
  3. สรรพคุณทางเภสัชกรรมของบัคกี้บอล
ผู้เขียน : ดร. ณัฐพันธุ์ ศุภกา

นำมาจาก วิชาการ. คอม  ฟิสิกส์ราชมงคลขอขอบคุณครับ

 

หนังสืออิเล็กทรอนิกส์

 

 

หนังสืออิเล็กทรอนิกส์ฟิสิกส์ 1 หนังสือฟิสิกส์ 1 ภาคกลศาสตร์ หนังสือฟิสิกส์ 1  ภาค ของไหล ความร้อนและคลื่น

 

  การเรียนการสอนฟิสิกส์ 1  ผ่านทางอินเตอร์เน็ต

1. การวัด 2. เวกเตอร์
3.  การเคลื่อนที่แบบหนึ่งมิติ 4.  การเคลื่อนที่บนระนาบ
5.  กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน 6. การประยุกต์กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
7.  งานและพลังงาน  8.  การดลและโมเมนตัม
9.  การหมุน   10.  สมดุลของวัตถุแข็งเกร็ง
11. การเคลื่อนที่แบบคาบ 12. ความยืดหยุ่น
13. กลศาสตร์ของไหล   14. ปริมาณความร้อน และ กลไกการถ่ายโอนความร้อน
15. กฎข้อที่หนึ่งและสองของเทอร์โมไดนามิก  16. คุณสมบัติเชิงโมเลกุลของสสาร
17.  คลื่น 18.การสั่น และคลื่นเสียง

  การเรียนการสอนฟิสิกส์ 2  ผ่านทางอินเตอร์เน็ต  

1. ไฟฟ้าสถิต 2.  สนามไฟฟ้า
3. ความกว้างของสายฟ้า  4.  ตัวเก็บประจุและการต่อตัวต้านทาน 
5. ศักย์ไฟฟ้า 6. กระแสไฟฟ้า 
7. สนามแม่เหล็ก  8.การเหนี่ยวนำ
9. ไฟฟ้ากระแสสลับ  10. ทรานซิสเตอร์ 
11. สนามแม่เหล็กไฟฟ้าและเสาอากาศ 

12. แสงและการมองเห็น

13. ทฤษฎีสัมพัทธภาพ 14. กลศาสตร์ควอนตัม
15. โครงสร้างของอะตอม 16. นิวเคลียร์ 

  การเรียนการสอนฟิสิกส์ทั่วไป  ผ่านทางอินเตอร์เน็ต

1. จลศาสตร์ ( kinematic)

   2. จลพลศาสตร์ (kinetics) 

3. งานและโมเมนตัม 4. ซิมเปิลฮาร์โมนิก คลื่น และเสียง
5.  ของไหลกับความร้อน 6.ไฟฟ้าสถิตกับกระแสไฟฟ้า 
7. แม่เหล็กไฟฟ้า  8.    คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ากับแสง
9.  ทฤษฎีสัมพัทธภาพ อะตอม และนิวเคลียร์   

 

กลับเข้าหน้าแรกบทความพิเศษ

กลับหน้าแรกโฮมเพจฟิสิกส์ราชมงคล

ครั้งที่

เซ็นสมุดเยี่ยม

บทความพิเศษ