พลาสมากับกระบวนการหมัก: ใช้ความเครียดที่ควบคุมได้ กระตุ้นจุลินทรีย์ให้สร้างสารออกฤทธิ์

การหมักเร่งด้วยพลาสมา คือการใช้พลาสมาเย็นเป็นตัวกระตุ้นเชิงกายภาพในระบบหมัก เพื่อให้จุลินทรีย์ (microorganisms) เปลี่ยนพฤติกรรมการสร้างสาร และผลิตสารออกฤทธิ์รองในปริมาณหรือชนิดที่ต่างจากการหมักปกติ โดยไม่ต้องเติมสารเคมีเข้าไปในถังหมัก

หลักคิดเบื้องหลังเรียบง่าย จุลินทรีย์ตอบสนองต่อความเครียด เมื่อเจอสภาวะที่กดดันในระดับที่ไม่ถึงกับตาย มันจะเปิดเส้นทางการสร้างสารที่ปกติไม่เปิด พลาสมาเย็น (Cold Plasma) ทำหน้าที่เป็นความเครียดชนิดหนึ่งที่ปรับความแรงได้และไม่ทิ้งสารตกค้าง (residue)

บทความนี้สรุปว่างานวิจัยไปถึงไหน อะไรที่ยังต้องพิสูจน์ และเส้นทางขึ้นทะเบียนของสารออกฤทธิ์รุ่นใหม่ที่ได้จากวิธีนี้

01ทำไมตลาดถึงสนใจสารจากการหมัก

สารออกฤทธิ์กลุ่มโพสต์ไบโอติกที่ผลิตจากการหมักของจุลินทรีย์ เป็นหนึ่งในกลุ่มที่โตเร็วที่สุดในอุตสาหกรรมเครื่องสำอางในช่วงหลายปีที่ผ่านมา แบรนด์ระดับโลกหลายรายนำสารกลุ่มนี้เข้าสู่ผลิตภัณฑ์พรีเมียม โดยอ้างถึงประโยชน์ต่อสมดุลของผิวและการซ่อมแซมเกราะป้องกันผิว

สิ่งที่ทำให้สารกลุ่มนี้ขายได้คือมันรวมสองอย่างที่มักไม่ค่อยมาด้วยกัน คือหลักฐานทางวิทยาศาสตร์ของกลไกการออกฤทธิ์ที่ตรวจวัดได้ กับเรื่องเล่าเชิงธรรมชาติของกระบวนการหมักที่ผู้บริโภคยอมรับได้ง่ายกว่าสารสังเคราะห์

ในเชิงนิยาม โพสต์ไบโอติกหมายถึงสารหรือชิ้นส่วนของจุลินทรีย์ที่ไม่มีชีวิตแล้ว แต่ยังคงคุณสมบัติทางชีววิทยาที่เป็นประโยชน์ ต่างจากโพรไบโอติกที่หมายถึงจุลินทรีย์ที่ยังมีชีวิตและต้องการเงื่อนไขการเก็บที่เข้มงวด ความต่างข้อนี้สำคัญมากในทางปฏิบัติ เพราะโพสต์ไบโอติก (postbiotic) คงตัวกว่า ขึ้นทะเบียนง่ายกว่า และสำแดงประสิทธิภาพจากองค์ประกอบทางเคมีที่วัดได้

ช่องว่างที่ผู้พัฒนาในประเทศไทยเข้าถึงได้คือการพัฒนาโพสต์ไบโอติกจากเชื้อจุลินทรีย์ที่พบในท้องถิ่น หรือจากกระบวนการหมักที่ผสานเทคโนโลยีการกระตุ้นรุ่นใหม่เข้าไป ซึ่งเป็นจุดที่พลาสมาเย็นเข้ามามีบทบาท

02พลาสมาเข้าไปอยู่ตรงไหนของระบบหมัก

มีสี่จุดที่ใส่พลาสมาเข้าไปได้ และแต่ละจุดให้ผลต่างกัน

ความยากของงานนี้อยู่ที่การหาช่วงการทำงานที่พอดี กระตุ้นน้อยไปก็ไม่เกิดอะไร กระตุ้นมากไปเชื้อก็หยุดเจริญ และช่วงที่พอดีของเชื้อแต่ละสายพันธุ์ก็ไม่เหมือนกัน

03งานวิจัยรายงานอะไรไว้บ้าง

ภาพรวมจากงานเหล่านี้คือ พลาสมาเย็นใช้ได้กับจุลินทรีย์หลายกลุ่ม แต่พารามิเตอร์ที่ให้ผลดีต้องออกแบบเฉพาะสำหรับแต่ละชนิดและแต่ละเป้าหมาย ไม่มีสูตรกลาง

04ทำไมยังเป็นงานวิจัย ไม่ใช่สารพร้อมขาย

การขยายขนาดในโครงการลักษณะนี้ TIBD ทำงานร่วมกับ K-API ซึ่งเป็นบริษัทในเครือที่มีขีดความสามารถด้านการขยายขนาด (scale-up) การหมักในประเทศไทย จึงลดเวลาที่มักหายไปกับการประสานงานระหว่างผู้รับเหมาหลายราย

05เส้นทางขึ้นทะเบียนของสารรุ่นใหม่

สารที่ได้จากกระบวนการนี้ต้องเข้าสู่กรอบกำกับดูแลของตลาดปลายทางแต่ละแห่ง

ในประเทศไทย พระราชบัญญัติเครื่องสำอาง พ.ศ. 2558 และระเบียบของสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยา กำหนดให้สารใหม่ต้องจดแจ้งพร้อมข้อมูลความปลอดภัย

ในสหภาพยุโรป Regulation (EC) No 1223/2009 กำหนดให้มีรายงานความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์เครื่องสำอางเป็นข้อมูลพื้นฐาน ส่วนการขอชื่อสากลสำหรับสารกลุ่มเฟอร์เมนต์ที่ยังไม่มีในรายชื่อ ต้องดำเนินการผ่านหน่วยงานที่ดูแลระบบชื่อสากล

ในระดับมาตรฐานอุตสาหกรรม กรอบที่ผู้พัฒนาสูตรปลายน้ำใช้ประเมินส่วนผสมประกอบด้วย ISO 22716 ว่าด้วยหลักเกณฑ์วิธีการที่ดีในการผลิตเครื่องสำอาง ISO 11930 ว่าด้วยการประเมินการป้องกันจุลินทรีย์ และ ISO 16128 ว่าด้วยนิยามและเกณฑ์ของส่วนผสมธรรมชาติและออร์แกนิก

การออกแบบโครงการวิจัยโดยคำนึงถึงเงื่อนไขเหล่านี้ตั้งแต่วันแรก ลดเวลาและต้นทุนในการเข้าสู่ตลาดได้มาก เพราะข้อมูลที่เก็บไว้ตั้งแต่ต้นจะใช้ได้ทันที แทนที่จะต้องย้อนกลับไปทำการทดสอบใหม่

06กลไกที่พลาสมาไปกระทบจุลินทรีย์

ก่อนจะพูดถึงการหมัก ต้องเข้าใจก่อนว่าพลาสมาทำอะไรกับเซลล์จุลินทรีย์ งานของทีม รศ.ดร.ศิวพล ศรีสนพันธุ์ ที่ศึกษาการลดเชื้อ Alternaria brassicicola (ตีพิมพ์ ACS Applied Materials & Interfaces ปี 2021) และเชื้อ Xanthomonas campestris (ACS Applied Bio Materials ปี 2024) แสดงว่าอนุภาคว่องไวที่เกิดขึ้นเข้าไปรบกวนผนังเซลล์และเยื่อหุ้มเซลล์ (cell membrane) ของจุลินทรีย์โดยตรง

จุดสำคัญคือความแรงเป็นตัวกำหนดว่าผลจะออกมาทางไหน ที่ระดับสูงพอ ผลคือเซลล์ตาย ซึ่งเป็นสิ่งที่ต้องการในงานฆ่าเชื้อ แต่ที่ระดับต่ำกว่านั้น เซลล์ไม่ตายแต่เปลี่ยนการตอบสนอง และนั่นคือช่วงที่งานด้านการหมักสนใจ การออกแบบจึงเป็นคนละทิศกับงานฆ่าเชื้อ ทั้งที่ใช้เครื่องมือชุดเดียวกัน

07โครงการเดินอย่างไร

เริ่มจากการทบทวนวรรณกรรมและคัดเลือกสายพันธุ์จุลินทรีย์เป้าหมาย ครอบคลุมการทบทวนสารที่ต้องการ การประเมินสายพันธุ์ที่มีศักยภาพ และการเลือกระบบหมักที่เหมาะกับเป้าหมาย

จากนั้นเข้าสู่การศึกษาเบื้องต้นในห้องปฏิบัติการ ทดสอบพารามิเตอร์ของพลาสมาหลายชุด ติดตามการเจริญของเซลล์ภายใต้ความเครียด วิเคราะห์องค์ประกอบของสารก่อนและหลังใส่พลาสมา และประเมินฤทธิ์เบื้องต้นในระบบเซลล์ผิวที่ปลูกในห้องปฏิบัติการ ผลที่ได้ไม่ใช่คำรับประกันคำกล่าวอ้างที่จะใช้บนฉลากของคู่ค้า

เมื่อผลสนับสนุน จึงขยายขนาดการหมักจากระดับขวดทดลองสู่ถังหมักขนาดเล็ก และต่อไปยังระดับนำร่องที่สอดคล้องกับขนาดการผลิตที่ต้องการ

การตรวจสอบตัวชี้วัดของสารดำเนินการโดย VISBIO ในฐานะผู้ตรวจสอบอิสระ ครอบคลุมความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระ ฤทธิ์ต้านการอักเสบผ่านการวัดไซโตไคน์ (cytokine) ความมีชีวิตของเซลล์ และในกรณีที่เกี่ยวข้อง การประเมินผลต่อสมดุลของจุลินทรีย์ผิวด้วยเทคนิคการอ่านลำดับพันธุกรรม

08สรุป สี่ข้อก่อนตัดสินใจ

09คำถามที่พบบ่อย

พลาสมาทำให้จุลินทรีย์กลายพันธุ์หรือไม่

ขึ้นอยู่กับความแรงที่ใช้ ในระดับที่ใช้เป็นตัวกระตุ้นความเครียด เป้าหมายคือเปลี่ยนพฤติกรรมการสร้างสารโดยที่สายพันธุ์ยังเป็นสายพันธุ์เดิม ส่วนงานที่ตั้งใจให้เกิดการกลายพันธุ์เป็นอีกแนวทางหนึ่งที่ใช้เงื่อนไขต่างออกไป และมีผลต่อการขึ้นทะเบียนที่ต่างกันด้วย จึงต้องกำหนดเป้าหมายให้ชัดตั้งแต่ต้น

สารที่ได้ต่างจากสารหมักทั่วไปอย่างไร

ต่างที่องค์ประกอบ ไม่ใช่ต่างที่ชื่อ การเปลี่ยนสภาวะการหมักทำให้สัดส่วนและชนิดของสารที่ได้เปลี่ยนไป การพิสูจน์ความต่างจึงต้องวัดองค์ประกอบทางเคมีเปรียบเทียบกับการหมักปกติ ไม่ใช่อ้างจากวิธีการที่ใช้

ใช้เวลานานแค่ไหน

ขึ้นอยู่กับจำนวนสายพันธุ์และจำนวนเงื่อนไขที่ต้องทดสอบ แต่โครงสร้างของโครงการมีจุดตัดสินใจหลังการศึกษาเบื้องต้น เพื่อให้หยุดได้เร็วถ้าผลไม่สนับสนุน แทนที่จะผูกงบไว้ยาวตั้งแต่ต้น

เอาไปใช้กับอาหารได้ไหม ไม่ใช่แค่เครื่องสำอาง

หลักการเดียวกันใช้ได้ แต่กรอบกำกับดูแลของอาหารต่างจากเครื่องสำอางอย่างมีนัยสำคัญ ทั้งข้อมูลความปลอดภัยที่ต้องมีและคำกล่าวอ้างที่ทำได้ การออกแบบโครงการจึงต้องกำหนดตลาดปลายทางให้ชัดตั้งแต่ต้น ไม่ใช่พัฒนาไปก่อนแล้วค่อยเลือก

10คุยโจทย์ของคุณกับทีม TIBD

ถ้าคุณกำลังมองหาสารออกฤทธิ์จากการหมักที่มีชุดหลักฐานเป็นของแบรนด์ตัวเอง เริ่มจากคุยว่าอยากได้สารกลุ่มไหนและตลาดปลายทางคือที่ไหน

TIBD ทำงานร่วมกับนักวิจัยและเจ้าของเทคโนโลยี เพื่อให้งานวิจัยเดินต่อจากห้องปฏิบัติการไปถึงสายการผลิต (production line) จริง สิ่งแรกที่เราทำคือประเมินร่วมกันว่าโจทย์ของคุณเหมาะกับเทคโนโลยีนี้จริงหรือไม่ ถ้าประเมินแล้วไม่เหมาะ เราจะบอกตั้งแต่ต้น

ทักไลน์ @tibdglobal หรือกรอกแบบฟอร์มที่ tibdglobal.com/contact แล้วเล่าโจทย์ในกระบวนการของคุณมาได้เลย