Hydrogen Peroxide

ไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์
 

ไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์สูตรโมเลกุลคือ H2O2 เป็นสารประกอบเพอร์ออกไซด์(สารที่ประกอบด้วยออกซิเจนสองตัวและเชื่อมกันด้วยพันธะเดี่ยว) รูปแบบที่ง่ายที่สุดตามภาพที่1 จึงมีสภาพเป็นของเหลวใสและมีลักษณะหนืดกว่าน้ำเล็กน้อยมีรสขมไม่อยู่ตัวซึ่งสามารถสลายตัวเป็นออกซิเจนกับน้ำเมื่อเจือจางจะเป็นสารละลายไม่มีสีเนื่องจากไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์สามารถสลายตัวเป็นน้ำได้เมื่อถูกแสงและความร้อนจึงควรเก็บรักษาสารชนิดนี้ไว้ในภาชนะทึบแสง[1]
 

ภาพที่ 1 : แสดงโครงสร้างทางเคมีของ H2O2
 

 

คุณสมบัติทางเคมี
ตารางที่1: แสดงสมบัติทางเคมีของไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์


           
         นอกจากนี้ไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์ยังเป็นสารฆ่าเชื้อ(sanitizer)ที่มีฤทธิ์ในการยับยั้งการเจริญเติบโตของเชื้อจุลินทรีย์และแบคทีเรียโดยปกติไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์จะสลายตัวไปเองอย่างช้าๆซึ่งจะได้ผลิตภัณฑ์เป็นน้ำและแก๊สออกซิเจนโดยมีแสงสว่างและความร้อนจะช่วยเร่งให้เกิดการสลายตัวเร็วขึ้น
 
ปฏิกิริยาการสลายตัว :      2H2O2 (aq)            →2H2O (l) + O2 (g)

 
คุณสมบัติการยับยั้งและทำลายเชื้อแบคทีเรีย
ในการยับยั้งและทำลายเชื้อแบคทีเรียของไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์เนื่องจากเป็นตัวออกซิไดซ์(Oxidizes) ที่มีความสามารถในการชิงอิเล็คตรอนได้เก่งจึงเกิดเป็สารอนุมูลอิสระเช่นO-2(Superoxide)และHO· (Hydroxyl radical)จึงมีฤทธิ์รุนแรงต่อเซลล์ของแบคทีเรียดังภาพที่2โดยจะออกซิไดซ์หมู่ซัลฟไฮดริล(sulfhydryl(-HS))ของแบคทีเรียที่เยื่อหุ้มเซลล์ทำให้เกิดการเสียสภาพของโปรตีนในเซลล์และมีผลต่อไขมันในเยื่อหุ้มเซลล์โดยทำให้เกิดภาวะLipid peroxidationคือปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเมื่ออนุมูลอิสระทำปฏิกิริยากับกรดไขมันไม่อิ่มตัวในผนังเซลล์เกิดขึ้นในผนังเซลล์ของแบคทีเรียทำให้เยื่อหุ้มเซลล์เกิดภาวะการยอมให้สารซึมผ่านได้สูงขึ้น(permeability)ซึ่งส่งผลต่อระบบความสามารถในการยอมให้สารซึมผ่านเข้าออกจากเยื่อหุ้มเซลล์เสียจึงเกิดการทำลายเยื่อหุ้มเซลล์และโครงสร้างโมเลกุลโปรตีนภายในเซลล์[2].


 
  


ภาพที่ : ปฏิกิริยาการเกิดสารอนุมูลอิสระที่มีผลต่อการทำลายเยื่อหุ้มเซลล์ของแบคทีเรีย

 
 


โทคโนโลยีและอุตสาหกรรม
       ไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์ได้รับความนิยมในการนำมาใช้ประโยชน์ในด้านอุตสาหกรรมอย่างแพร่หลายในการฆ่าเชื้อแบคทีเรียและจุลินทรีย์เช่นการฆ่าเชื้อในห้องสะอาด, ห้องเลี้ยงสัตว์, ห้องฉุกเฉินและใช้ในการฆ่าเชื้อในโรงพยาบาล[3]. เนื่องจากไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์เป็นสารที่เกิดปฏิกิริยาได้อย่างรวดเร็วสลายตัวง่ายและสามารถเกิดปฏิกิริยากับสารอื่นในความเข้มข้นต่ำๆซึ่งต่างจากสารเพอร์ออกไซด์ตัวอื่นเช่นฟอร์มัลดีไฮด์(Formadehyde) ในการกำจัดเชื้อโรคในอดีตใช้การอบห้องด้วยสารฟอร์มาลีนแต่เนื่องจากการอบห้องใช้เวลานาน1-2 วันและมีปัญหาเรื่องกลิ่นเหม็นการระคายเคืองตาและแสบจมูกและมีปัญหาเรื่องสารดังกล่าวเป็นสารก่อมะเร็งด้วยทำให้การอบห้องด้วยฟอร์มาลีนไม่ได้รับการยอมรับ


     ในเวลาต่อมาปัจจุบันมีการใช้การอบฆ่าเชื้อด้วยไอไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์ซึ่งเป็นการฆ่าเชื้อเชิงรุกสามารถฆ่าเชื้อแบคทีเรียไวรัสและเชื้อราต่างๆรวมถึงสปอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพอีกทั้งกระบวนการอบฆ่าเชื้อด้วยไอไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์ใช้เวลาไม่นานและจะสลายตัวเหลือแต่นํ้ากับออกซิเจนซึ่งจะไม่เหลือสิ่งตกค้างในสิ่งแวดล้อมจึงไม่มีปัญหาการระคายเคืองและไม่มีความเสี่ยงต่อการเป็นมะเร็ง(Canadian Centre for Occupational Health and Safety (CCOHS), 1998) ปัจจุบันจึงมีการใช้วิธีการอบฆ่าเชื้อด้วยไอไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์ในห้องผลิตยาห้องปฏิบัติการปลอดเชื้อห้องไอซียูห้องผ่าตัด
ในกรณีศึกษาของคณะสาธารณสุขศาสตร์มหาวิทยาลัยมหิดล[4].ในการศึกษาประสิทธิภาพผลของไอไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์หลังจากการอบฆ่าเชื้อจุลินทรีย์ในอากาศในห้องผ่าตัดการวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาความแตกต่างของจำนวนเชื้อแบคทีเรียและเชื้อราในอากาศก่อนและหลังการอบฆ่าเชื้อด้วยไอไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์ในห้องผ่าตัดออร์โธปิดิกส์ของโรงพยาบาลรัฐบาลแห่งหนึ่งในกรุงเทพฯผลการศึกษาการเปรียบเทียบจำนวนของเชื้อแบคทีเรียและเชื้อราหลังจากการอบฆ่าเชื้อทันทีพบว่าจำนวนแบคทีเรียและเชื้อราลดน้อยลง
แต่เมื่อเวลาผ่านไปเชื้อแบคทีเรียและเชื้อรากลับมาเพิ่มปริมาณเท่ากับค่าสูงสุดของเชื้อจุลินทรีย์ก่อนการอบฆ่าเชื้อด้วยไอไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์ซึ่งจากการวิจัยสรุปได้ว่าปัจจัยหลักที่ทำให้เชื้อแบคทีเรียและเชื้อรากลับมาเท่ากับค่าสูงสุดก่อนการอบฆ่าเชื้อด้วยไอไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ซึ่งขึ้นอยู่กับจำนวนคนและความถี่ในการเปิด-ปิดประตูห้องผ่าตัด, อัตราการแลกเปลี่ยนอากาศและประสิทธิภาพของตัวกรองอากาศทั้งนี้จากกรณีศึกษาดังกล่าวพบว่าไฮโดเจนเพอร์ออกไซด์สามารถช่วยกำจัดเชื้อราและแบคทีเรียทั้งนี้ทั้งนั้นเพื่อจะให้ประสิทธิผลที่ยั้งยืนและคุ้มค่าจึงได้มีการเสนอแนะแนวทางดังนี้

  
    ·  ควรมีการทำความสะอาดตัวกรองอากาศHEPA filterของโรงพยาบาลอย่างน้อย1 ครั้งต่อปี
    ·  เนื่องจากในการปฏิบัติงานในห้องผ่าตัดไม่สามารถควบคุมจำนวนคนเข้าออกห้องผ่าตัดได้ดังนั้นข้อมูลจากการศึกษานี้มีประโยชน์ในการควบคุมและจัดการกับปริมาณของเชื้อจุลินทรีย์ในห้องผ่าตัดดังนั้นควรมีการติดตั้งระบบair shower ก่อนที่จะเข้าไปในห้องผ่าตัดเพื่อที่จะลดปริมาณเชื้อจุลินทรีย์ที่จะเข้าไปปนเปื้อนในห้องผ่าตัดอีกทั้งรักษาระดับความสะอาดในห้องผ่าตัดด้วย
   ·   ในการศึกษาครั้งต่อไปหลังจากการอบฆ่าเชื้อด้วยไอไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ควรมีการควบคุมคนเข้าออกห้องผ่าตัดระหว่างการเก็บตัวอย่างเชื้อจุลินทรีย์  


         จากกรณีศึกษาข้างต้นแสดงให้เห็นว่าไฮโดเจนเพอร์ออกไซด์มีประสิทธิภาพในการกำจัดเชื้อราและเชื้อแบคทีเรียได้อย่างมีประสิทธิภาพซึ่งเป็นอีกทางเลือกหนึ่งให้กับผู้ใช้งานหรือผู้ประกอบการที่จะนำไปประยุกต์ใช้ในอุตสหกรรมต่างๆเพื่อรักษาความสะอาดและปราศจากเชื้อโรคอย่างไรก็ตามไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์ก็ต้องมีมาตรการในการคุบคุมการใช้ที่ความเข้มข้นไม่เกิน75 mg/m3 (75 ppm) เนื่องจากจะก่อให้เกิดอันตรายต่อสุขภาพได้ดังนั้นควรควบคุมระดับความเข้มข้นของปริมาณไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์ที่ต่ำกว่า1 mg/m3 (1 ppm) ตามมารตฐานคณะกรรมการองค์การควบคุมของประเทศสหรัฐอเมริกาเป็นผู้กำหนด(American Industrial Hygien Association, 1957; NationalInstitute for Occupational Safety and Health, 1996).
 

เอกสารอ้างอิง
[1] Krishnan. J, Berry. J, Fey.G, and Wagener. S. (2006) Vaporized
Hydrogenperoxide-based Biocontamination of a high-containment laboratory under negative pressure.Canadian Science Center for human and animal health, Public health agency of Canada, Winnipeg, Canada.
[2.] Kong&Davison, (1980) Effects of Olive Oil on Superoxide Dismutase
Activity in the Brain of Newborn and Young Female Rats.Laboratory for Molecular Biology and Endocrinology, Vinc'a Institute for Nuclear Sciences, Belgrade, Yugoslavia.
[3.] Jahnke& Gerhard, (1997) Room decontamination with hydrogen peroxide vapor. In the research areas, rooms that are Pharm. Ind. Vol. 58, No. 11.
[4.] Pedchoo. S, Chaikittipor. C, Pruktharathikul. V, Luksamijarulkul. P,
Singhakajen.V and Kolladarungkri. T. (2014) Evaluation of the efficacy of Hydrogen peroxide vapour for operating room air microbial decontamination. Mahidol University