Sopon Udomphon, Norased Nasongkla, Mongkol Chavalitsarot, and Anyarat Watthanaphanit*

Plain Language Summary

In this study, we created manganese dioxide (MnO2) nanostructures using a unique technique called the solution plasma process (SPP). This method involves creating plasma (a type of electrically charged gas) in a potassium permanganate (KMnO4) solution to form MnO2 particles. By adjusting specific settings, like how long and how often the electrical pulses are applied (referred to as the duty cycle, DC), we can control the size of the MnO2 particles. One of the challenges we faced was determining when the reaction was complete because it happens very quickly. To solve this, we used a mobile app to track the color changes in real-time through RGB (red, green, blue) intensity measurements, helping us identify precisely when the reaction was finished. We found five key points where the reaction ended, each linked to a specific DC value. The MnO2 particles we created were mainly sheet-shaped and varied in size depending on the DC used. We then tested some of these MnO2 samples (with sizes of 51, 61, and 85 nanometers) on healthy and cancer cells to see how their size might affect their ability to be used in cancer treatment. Overall, our research provides two main benefits: (1) it offers a way to monitor the synthesis of MnO2 in real-time using color changes, and (2) it gives early insights into how different sizes of MnO2 particles might be used in cancer therapy.

ในการศึกษานี้ เราได้สังเคราะห์โครงสร้างนาโนของแมงกานีสไดออกไซด์ (MnO2) โดยใช้เทคนิคเฉพาะที่เรียกว่ากระบวนการพลาสมาของสารละลาย (SPP) ซึ่งเป็นการสร้างพลาสมา (ก๊าซที่มีประจุไฟฟ้า) ในสารละลายโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต (KMnO4) เพื่อสร้างอนุภาค MnO2 เราสามารถควบคุมขนาดของอนุภาคได้โดยการปรับค่าพารามิเตอร์ต่าง ๆ เช่น ระยะเวลาพัลส์และความถี่ของการจ่ายไฟฟ้า (เรียกแทนด้วยรอบการทำงาน, DC) หนึ่งในความท้าทายสำคัญของงานวิจัยนี้คือการตรวจสอบเวลาสิ้นสุดของปฏิกิริยา เนื่องจากปฏิกิริยาเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว เราจึงใช้แอปพลิเคชันบนมือถือเพื่อติดตามการเปลี่ยนแปลงของสีแบบเรียลไทม์ผ่านการวัดค่าความเข้มของแสง RGB (แดง เขียว น้ำเงิน) ซึ่งทำให้เราสามารถระบุเวลาสิ้นสุดของปฏิกิริยาได้อย่างแม่นยำ เราพบห้าสภาวะสำคัญที่สามารถระบุเวลาสิ้นสุดของปฏิกิริยาได้ ซึ่งเชื่อมโยงกับค่า DC ที่แตกต่างกัน อนุภาค MnO2 ที่สังเคราะห์ได้ส่วนใหญ่มีลักษณะเป็นแผ่นและมีขนาดแตกต่างกันไปตามค่า DC จากนั้นเราได้นำตัวอย่าง MnO2 บางส่วน (ขนาด 51, 61 และ 85 นาโนเมตร) มาทดสอบกับเซลล์ที่มีสุขภาพดีและเซลล์มะเร็ง เพื่อศึกษาว่าขนาดของอนุภาคส่งผลต่อความเข้ากันได้กับเซลล์ปกติและประสิทธิภาพในการรักษามะเร็งอย่างไร โดยสรุป งานวิจัยนี้ให้ประโยชน์หลักสองประการ คือ (1) เสนอวิธีการติดตามการสังเคราะห์ MnO2 แบบเรียลไทม์ผ่านการเปลี่ยนแปลงของสี ซึ่งสามารถประยุกต์ใช้กับการสังเคราะห์นาโนวัสดุอื่น ๆ ที่มีการเปลี่ยนสี และ (2) ให้ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับการประเมินอนุภาค MnO2 ขนาดต่าง ๆ ในการประยุกต์ใช้เพื่อการรักษามะเร็ง