นักวิจัยฮ่องกงพัฒนาแบคทีเรียเรืองแสงช่วยเฝ้าระวังมลพิษพลาสติกในสิ่งแวดล้อม

ไมโครพลาสติก (Microplastics) เป็นหนึ่งในมลพิษที่เติบโตเร็วที่สุดในโลกยุคปัจจุบัน แม้จะมีขนาดเล็กกว่า 5 มิลลิเมตรจนแทบมองไม่เห็น แต่กลับพบได้ในแทบทุกระบบนิเวศ ไม่ว่าจะเป็นแม่น้ำ ทะเล น้ำดื่ม ตะกอนดิน อาหารทะเล ไปจนถึงอากาศที่มนุษย์หายใจเข้าไป ปัญหาสำคัญคือ เทคนิคตรวจจับปัจจุบันยังใช้เวลานาน มีค่าใช้จ่ายสูง และไม่สะดวกสำหรับการเฝ้าระวังในพื้นที่กว้าง เช่น Raman spectroscopy หรือ FTIR ที่ต้องอาศัยเครื่องมือเฉพาะทางและผู้เชี่ยวชาญ

ท่ามกลางความท้าทายนี้ ทีมวิจัยจาก Hong Kong Polytechnic University (PolyU) นำโดย ศาสตราจารย์ Song Lin Chua ได้นำเสนอแนวทางใหม่ที่เรียบง่ายและต้นทุนต่ำกว่า ด้วยการใช้ “แบคทีเรียดัดแปลงพันธุกรรม” ในการตรวจจับไมโครพลาสติกอย่างรวดเร็ว

🔬 แบคทีเรียเรืองแสงทำงานอย่างไร?

ทีมนักวิจัยเลือกใช้แบคทีเรีย Pseudomonas aeruginosa สายพันธุ์ห้องทดลองที่ไม่ก่อโรค และเติมยีนใหม่สองชนิดเข้าไป ได้แก่

1. ยีนตรวจจับพลาสติก

ทำหน้าที่ตอบสนองเฉพาะเมื่อแบคทีเรียสัมผัสหรือยึดเกาะกับอนุภาคพลาสติก

2. ยีนสร้างโปรตีนเรืองแสงสีเขียว (Green Fluorescent Protein – GFP)

เมื่อยีนแรกทำงาน ยีนนี้จะกระตุ้นให้แบคทีเรียปล่อยแสงสีเขียวออกมา ทำให้มองเห็นได้ง่ายด้วยอุปกรณ์ตรวจวัดเรืองแสง

กลไกดังกล่าวทำให้แบคทีเรียทำหน้าที่เสมือน “สัญญาณไฟกรีนแลนเทิร์น” ที่จะสว่างขึ้นเมื่อพบไมโครพลาสติกในน้ำ

เร็วกว่า ถูกกว่า ใช้งานง่ายกว่า

งานวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสาร ACS Sensors (DOI: 10.1021/acssensors.5c01120) รายงานว่าแบคทีเรียนี้สามารถ

• ตรวจจับไมโครพลาสติกได้ในเวลาเพียง ~3 ชั่วโมง

• ใช้งานได้ต่อเนื่องเมื่อเก็บที่อุณหภูมิ 4°C นาน สูงสุด 3 วัน

• ตรวจจับพลาสติกได้หลายชนิด เช่น

  • polyacrylamide

  • polycaprolactone

  • methyl cellulose

• แสดงผลเรืองแสงชัดเจนแม้ในตัวอย่างน้ำทะเลที่ผ่านการเตรียมเบื้องต้น

• ให้สัญญาณความเข้มเรืองแสงที่สัมพันธ์กับความเข้มข้นของไมโครพลาสติก ทำให้ใช้เป็นการ “คัดกรอง” (screening) ก่อนการวิเคราะห์เชิงลึกได้

ข้อได้เปรียบคือสามารถใช้ร่วมกับอุปกรณ์พื้นฐานในห้องปฏิบัติการทั่วไป โดยไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องมือราคาแพง

🌍 ความหมายต่อสิ่งแวดล้อมและการจัดการมลพิษ

เทคโนโลยี “แบคทีเรียกรีนแลนเทิร์น” นี้ถือเป็นก้าวสำคัญในงานติดตามมลพิษพลาสติก ด้วยจุดเด่นคือความรวดเร็ว ต้นทุนต่ำ และความสามารถในการปรับใช้ภาคสนามได้ดีในอนาคต โดยอาจช่วย:

• การเฝ้าระวังแหล่งน้ำสาธารณะ

• การประเมินความเสี่ยงด้านนิเวศวิทยา

• การสแกนพื้นที่ก่อนการวิเคราะห์เชิงลึกด้วยเทคนิคขั้นสูง

• โครงการฟื้นฟูแม่น้ำและชายฝั่ง

• การวิจัยด้านการกระจายตัวของไมโครพลาสติก

แม้งานวิจัยยังอยู่ในระดับพิสูจน์แนวคิด (proof-of-concept) และต้องพัฒนาต่อในสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น แต่มีศักยภาพสูงสำหรับการนำไปใช้จริงในอนาคต

ทีมนักวิจัยจาก PolyU ประสบความสำเร็จในการสร้างแบคทีเรียดัดแปลงพันธุกรรมที่เรืองแสงเมื่อสัมผัสไมโครพลาสติก สามารถตรวจจับได้รวดเร็วภายใน 3 ชั่วโมง ใช้งานง่าย และเก็บรักษาได้หลายวัน ซึ่งอาจเปลี่ยนรูปแบบการตรวจสอบมลพิษพลาสติกในสิ่งแวดล้อมไปอย่างสิ้นเชิง
นับเป็นตัวอย่างเด่นของการประยุกต์ “วิศวกรรมจุลชีพ” ในการแก้ปัญหาสิ่งแวดล้อมระดับโลก