Neurotechnology

การควบคุมทางด้านจิตใจได้กลายเป็นธุรกิจไปแล้ว
รายงานจากวารสาร Trend Letter ฉบับเดือนกันยายน 2545 กล่าวว่าการค้นคว้าวิจัยเกี่ยวกับระบบประสาทของมนุษย์ได้ก่อให้เกิดความก้าวหน้าทางการแพทย์ในการค้าหาสาเหตุของความบกพร่องที่เกิดขึ้นในมนุษย์ นักวิทยาศาสตร์ทางด้านระบบประสาทได้สร้างระบบฐานข้อมูลที่ใช้ตรวจสอบความบกพร่องทางมันสมอง และได้ทำการทดลองเพื่อที่จะได้เลียนแบบการทำงานของระบบประสาทของมนุษย์ขึ้น นักวิทยาศาสตร์คาดว่าในอนาคตอันใกล้นี้จะสามารถตรวจสอบมันสมองของมนุษย์แล้วประเมินว่าบุคคลผู้นั้นมีสุขภาพทางจิตใจอย่างไร และจะสามารถแก้ไขบุคลิกภาพที่บกพร่องได้อย่างไร โดยเชื่อว่าการเยียวยารักษาโรคนั้นจะสามารถทำได้ในผู้ป่วยโรค Parkinson รวมทั้งจะสามารถใช้ตรวจสอบและเยียวยารักษาเด็กอ่อนที่มีการพัฒนาช้าให้กลับกลายมาเป็นปกติเหมือนเด็กธรรมดาทั่วๆไปได้ รวมถึงการใช้เครื่องจับเท็จยังจะก่อให้เกิดประโยชน์แก่ทางตำรวจในการจับผู้กระทำผิดมาลงโทษ อีกทั้งบุคคลที่มีนิสัยที่ก้าวร้าว นิสัยที่ไม่ชอบอยู่นิ่ง นิสัยที่มีจิตกังวล และความบกพร่องในรูปแบบอื่นจะสามารถดักจับและกำจัดได้
อีกประเด็นหนึ่งที่น่าสนใจก็คือการกระตุ้นให้เกิดพรสวรรค์ขึ้น อาทิเช่น การทำให้กลายเป็นจิตรกรที่โด่งดังของโลกดังเช่น Picasso หรือ Rambrant รวมทั้งการกระตุ้นให้มีเหตุมีผลในระบบความคิดมากขึ้นโดยสิ่งเหล่านี้จะสามารถทำให้กลายเป็นจริงได้ แต่ก็ยังมีข้อคัดค้านว่าการทำให้กลายเป็นคนที่สมบูรณ์แบบจนเกินไปนั้นจะลบภาพพจน์ที่ว่ามนุษย์ทุกคนย่อมที่จะมีข้อผิดพลาดในตนเอง รวมถึงข้อบกพร่องต่างๆนั้นเองที่ทำให้มนุษย์แต่ละคนมีความแตกต่างกัน
อย่างไรก็ตาม การควบคุมทางด้านจิตใจได้กลายเป็นธุรกิจไปแล้วในขณะนี้และคาดว่าในอนาคตอันใกล้บริษัทผู้ผลิตยายักษ์ใหญ่จะสามารถผลิตยาแก้โรคเขินอาย ยาแก้โรคขี้ลืม ยาแก้ความง่วง และยาแก้เครียดได้ ตลาดด้าน Neurotechnology ปัจจุบันมีมูลค่า 1,000 ล้านเหรียญสหรัฐฯต่อปี และคาดว่าจะสูงถึง 4,000 ล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี พ.ศ. 2548
(ที่มา: Trend Letter, September 16, 2002)

ระบบนำส่งยา

การให้ยาแบบใหม่โดยผ่านโพลิเมอร์ไมโครชิปที่ฝังไว้ในร่างกาย
หากผลงานวิจัยของกลุ่มนักวิจัยเกี่ยวกับการให้ยา (Drug delivery) แบบใหม่ประสบผลสำเร็จ การรับประทานยาที่แพทย์สั่งหรือการฉีดยาจะกลายเป็นวิธีที่เก่าแก่ล้าสมัยไปทันที วิธีที่นักวิจัยกำลังศึกษาได้แก่การประดิษฐ์โพลิเมอร์ไมโครชิปซึ่งสามารถเก็บยาไว้จำนวนเป็นช่องๆหลายช่องและนำไปฝังไว้ในร่างกายคนไข้ ยาจะถูกปล่อยออกมาอย่างอัตโนมัติตามช่วงเวลาที่วางโปรแกรมไว้
ตัวโพลิเมอร์ไมโครชิปมีขนาดเท่าเหรียญ 10 เซนต์ และบางเท่ากับกระดาษจะบรรจุด้วยแอ่ง (Reservoir) จำนวนมาก ในแต่ละแอ่งจะเก็บตัวยาตัวเดียวและปิดผนึกด้วยเยื่อ (Membrane) ซึ่งทำจากสารโพลิเมอร์ โดยการผันแปรความยาวของเส้นโพลิเมอร์ที่ประกอบเป็นเยื่อนั้น นักวิจัยสามารถโปรแกรมเยื่อให้แตกออกปล่อยตัวยาออกมาในระยะเวลาที่กำหนดไว้
กลุ่มนักวิจัยดังกล่าวได้แก่ กลุ่มของ Massachusetts Institute of Technology (MIT) นำโดยนาย Robert Langer สามารถบังคับให้ยาปล่อยออกมาจากไมโครชิปในช่วง 35 ถึง 60 วันและคาดว่าจะพัฒนาให้ยาวนานถึง 140 วันได้
วิธีการแบบใหม่นี้เป็นการค้นพบที่สำคัญในวงการแพทย์เป็นการเปิดประตูไปสู่การบำบัดคนไข้ในรูปใหม่โดยเฉพาะกับคนไข้ที่ต้องใช้ยาเป็นช่วงๆ และมักลืมการรับประทานยาอยู่เสมอหรือกับการใช้วัคซีน เช่น วัคซีน Hepatitis B ซึ่งต้องมาหาแพทย์หลายๆครั้งเพื่อฉีดกระตุ้น เป็นต้น
ประโยชน์ของโพลิเมอร์ไมโครชิปแบบใหม่ที่ดีกว่าซิลิคอน ได้แก่ การที่โพลิเมอร์นั้นไม่จำเป็นต้องผ่าออกหลังจากยาหมดแล้ว เนื่องจากเป็นสารอินทรีย์สามารถย่อยสลายเองได้อย่างช้าๆจนหมดไปในที่สุด
ปัจจุบันกลุ่มนักวิจัย MIT สามารถประดิษฐ์โพลิเมอร์ไมโครชิปที่มีแอ่งบรรจุได้ 36 ช่อง คาดว่าจะพัฒนาได้เพิ่มมากขึ้น และอนาคตอันใกล้นี้บริษัท Micro CHIPs เมือง Bedford มลรัฐแมสซาจูเซท กำลังวางแผนเพื่อการผลิตในเชิงพาณิชย์

(ที่มา: Science News, Volume 164, October 25, 2003)

หนอนนานาโน

หนอนนาโนขนาดจิ๋ว:
ความหวังใหม่ของการค้นหาเนื้องอก

นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัย San Diego, มหาวิทยาลัย Santa Barbara และ MIT ได้ทำการพัฒนา หนอนนาโนหรือ nanoworms ที่สามารถเดินทางผ่านเข้าไปในกระแสเลือดโดยไม่มีผลกระทบต่อระบบภูมิคุ้มกันของร่างกาย เพื่อไปทำการค้นหาแหล่งของเนื้องอกหรือเซลล์มะเร็งได้ การค้นพบครั้งนี้ได้ถูกตีพิมพ์ในวารสาร Advanced Materials ทำให้นึกถึงภาพยนตร์แนววิทยาศาสตร์ในปี 1966 เรื่อง Fantastic Voyage ที่มีเรือดำน้ำที่สามารถหดตัวได้เหลือขนาดเพียงระดับไมโคร แล้วถูกฉีดเข้าไปในกระแสเลือดเพื่อไปกำจัดก้อนเลือดที่แข็งตัวในสมองของท่านทูตในการใช้หนอนนาโนนี้ แพทย์จะสามารถหาเป้าหมายและแสดงตำแหน่งของเนื้องอกที่กำลังก่อตัวได้ในที่สุด แม้ขนาดของเนื้องอกจะเล็กมากจนวิธีปกติที่ใช้ไม่สามารถค้นพบได้ ปริมาณของยาที่จะใช้ในการลำเลียงไปด้วยขึ้นอยู่กับลักษณะเฉพาะของเนื้องอกที่พบ โดยในอนาคตคาดว่า หนอนนาโนจะช่วยในการนำยาต้านมะเร็งที่เป็นพิษกับเนื้องอกเหล่านี้เข้าไปรักษาได้ในปริมาณความเข้มข้นสูง โดยไม่ไปส่งผลเสียต่ออวัยวะของร่างกายส่วนอื่น ๆ
โดยปกติแล้วอนุภาคระดับนาโนส่วนมากจะถูกจำแนกได้จากกลไกการป้องกันของร่างกาย ซึ่งจะจับอนุภาคเหล่านี้และกำจัดออกจากกระแสเลือดในเวลาไม่กี่นาที แต่ในกรณีของหนอนนาโนนี้ จะใช้งานได้ดี เนื่องจากการร่วมกันระหว่างลักษณะรูปร่างของมันและพอลิเมอร์ที่ใช้เคลือบที่ผิว จะทำให้ตัวหนอนสามารถหลบหลีกจากกลไกกำจัดตามธรรมชาตินี้ได้ ส่งผลให้ตัวหนอนนาโนไหลเวียนอยู่ในร่างกายของหนูทดลองได้หลายชั่วโมงทีเดียว เมื่อบรรจุยาลงไป หนอนนาโนนี้จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของยาโดยส่งผ่านยาไปยังเนื้องอกโดยตรง และยังช่วยลดผลแทรกซ้อนจากยาต่อต้านมะเร็งที่มีพิษด้วย โดยการจำกัดการปล่อยยาไปยังเนื้อเยื่อที่ปกติ และทำให้การวินิจฉัยโรคเกี่ยวกับเนื้องอกและต่อมน้ำเหลืองที่ผิดปกติได้
นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างหนอนนาโนขึ้นมาจาก iron oxide ที่เป็นอนุภาคทรงกลมขนาดนาโนที่มาเชื่อมต่อกัน มีลักษณะคล้ายลำตัวที่เป็นปล้อง ๆ ของหนอน และมีความยืดหยุ่นเช่นกัน ลำตัวยาวประมาณ 30 นาโนเมตร หรือเล็กกว่าหนอนปกติ 3 ล้านเท่า สาร iron oxide จะทำให้หนอนนาโนนี้มีความสว่างในอุปกรณ์วินิจฉัย โดยเฉพาะ MRI หรือ magnetic resonance imaging ที่มักใช้เป็นอุปกรณ์ตรวจสอบก้อนเนื้องอก
Iron oxide มีสมบัติ superparamagnetic ซึ่งทำให้มันมีความสว่างมากใน MRI แม่เหล็กในแต่ละปล้องของ iron oxide (จำนวนปล้องมีประมาณ 8 ปล้องต่อหนอนนาโน 1 ตัว) จะรวมตัวกันทำให้เกิดสัญญาณที่เด่นชัดมากกว่าเมื่อเทียบกับปล้องเดียว ทำให้ความสามารถที่จะมองเห็นก้อนเนื้อชิ้นเล็ก ๆ ได้ง่ายขึ้น อาจจะช่วยในการค้นหาก้อนมะเร็งในระยะแรกได้ด้วย
นอกจากนี้พอลิเมอร์ที่ใช้เคลือบ ซึ่งผลิตมาจากสิ่งมีชีวิตเรียกว่า dextran นำไปใช้เคลือบหนอนนาโน เพื่อค้นหาโมเลกุลที่เกิดเนื้องอก หรือเป็นสารเป็บไทด์ที่เรียกว่า F3 สารนี้จะช่วยให้หนอนนาโนค้นพอเซลล์ เป้าหมายที่เป็นเนื้องอกได้
เนื่องจากมันมีรูปร่างที่ยืดยาว หนอนนาโนจะนำสาร F3 ได้หลายโมเลกุลซึ่งจะมีความสัมพันธ์โดยตรงกับผิวของเนื้องอก และการทำงานร่วมกันนี้จะช่วยปรับปรุงความสามารถในการค้นหาเนื้องอกได้
นักวิทยาศาสตร์สามารถค้นหาตำแหน่งของเนื้องอกได้โดยการฉีดหนอนนาโนนี้เข้าไปในกระแสเลือดของหนูทดลอง และพบว่าหนอนนาโนจะไปจับกลุ่มรวมตัวกันอยู่เป็นจำนวนมากที่ตำแหน่งของเนื้องอก
ที่พบ และหนอนนาโนนี้จะไม่เหมือนกับวัตถุนาโนอื่น ๆ ที่จะถูกร่างกายขับออกมาจากเลือดโดยระบบภูมิต้าน
ทาน โดยมันจะสามารถอยู่ในกระแสเลือดได้นานนับชั่วโมง ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่เหมาะสมมาก ยิ่งอยู่ในกระแสเลือดนานเท่าไหร่ก็มีโอกาสเจอกับก้อนเนื้องอกมากเท่านั้น
การที่หนอนนาโนอยู่ในกระแสเลือดได้นานนั้นยังไม่เป็นที่เข้าใจกันอย่างชัดเจนนัก แต่คาดว่าน่าจะเป็นเพราะการเคลื่อนไหวที่ยืดหยุ่นและการที่มีโครงสร้างเพียง 1 มิติในแนวยาวจะทำให้มันไหลอยู่ในกระแสเลือดได้นาน ขณะนี้ได้มีการพัฒนาวิธีที่จะเอายาติดไปกับหนอนนาโนและทำการตกแต่งภายนอกด้วยสารเคมี เฉพาะ zip code ซึ่งจะทำให้หนอนนาโนมุ่งไปหาตำแหน่งของเนื้องอก ตามส่วนต่างๆ ของร่างกายได้ แม้ขนาดของเนื้องอกจะเล็กเพียงปลายเข็มก็สามารถทำได้
ส่วนหนึ่งของหนอนนาโนที่ประกอบไปด้วย iron oxide ที่มีสมบัติแม่เหล็กและเคลือบด้วยพอลิเมอร์ที่สามารถไปเกาะติดกับตำแหน่งที่เกิดเนื้องอกได้
ที่มา : www.ucsdnews.ucsd.edu>http://www.nsm.or.th/nsm2008/modules.php?name=News&file=article&sid=1548

แท่งโลหะนาโนผู้ขนส่งยีนส์

การนำยีนส์ที่ช่วยให้สุขภาพแข็งแรง (Health Promoting Gene) เข้าสู่เซลของร่างกายคนเรานั้นเป็นการวิวัฒนาการทางการแพทย์สมัยใหม่ที่ช่วยป้องกันและบำบัดโรคภัยไข้เจ็บต่างๆ อย่างไรก็ตามตัวนำพายีนส์เหล่านั้นเข้าสู่เซลโดยวิธีที่ใช้ในปัจจุบันในการบำบัดโรคด้วยยีนส์หรือที่เรียกว่า Gene Therapy นั้น เช่น การใช้ไวรัสหรือวัสดุสังเคราะห์รวมถึงสารโพลิเมอร์อาจก่อให้เกิดปัญหาผลเสียด้านการตอบสนองของภูมิคุ้มกันและความเป็นพิษ ตามลำดับ
บัดนี้นักวิศวกรรมศาสตร์ทางชีวแพทย์ (Biomedical Engineers) ออกแบบเทคนิคใหม่ที่ใช้แท่ง นาโน (Nanorod) ประเภทโลหะเป็นตัวนำพายีนส์ซึ่งหลีกเลี่ยงความเสี่ยงต่างๆข้างต้น ทีมนักวิจัยได้แก่นักวิทยาศาสตร์คือนาย Kam Leong จากมหาวิทยาลัยจอห์น ฮอปกินส์ ในเมืองบัลติมอร์ มลรัฐแมรี่แลนด์ ซึ่งประดิษฐ์แท่งนาโนขนาดความยาว 200 นาโนเมตร (1 นานาเมตร = 106 ไมโครเมตร) และมีเส้นผ่าศูนย์กลาง 100 นาโนเมตร ทั้งนี้โดยความยาวครึ่งหนึ่งของแท่งนาโนดังกล่าวทำจากโลหะนิเกิล และอีกครึ่งหนึ่งเป็นทอง การทดลองดำเนินการโดยติดดีเอ็นเอ (DNA) ซึ่งมียีนส์ที่มีโค้ดหรือรหัสของโปรตีนหนึ่งหรือสองชนิดที่ทำให้แมลงหิ่งห้อยหรือแมงกระพรุนเรืองแสงได้ในส่วนของนิเกิล ขณะที่ส่วนทองมีการติดโปรตีนที่จะจับกับเซลซึ่งเรียกว่าทรานสเฟอริน (Transferrin)
เมื่อเติมแท่งนาโนที่มีดีเอ็นเอและทรานสเฟอรินติดอยู่ลงไปในภาชนะเลี้ยงเซลสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม แท่งนาโนจะเกาะติดกับผิวหนังของเซล จากนั้นถูกนำพาเข้าสู่เซล หลังจากนั้นดีเอ็นเอจะหลุดจากแท่ง นาโนและเข้าสู่นิวเคลียสต่อไปในที่สุด ซึ่งจะมีการแปลโค้ดรหัสสร้างเป็นโปรตีนขนาดเบาโดยจะสังเกตได้จากการเรืองแสงของเซล
นอกจากนี้ทีมผู้วิจัยยังสามารถนำพาส่งดีเอ็นเอเข้าสู่หนูทดลองได้สำเร็จโดยใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่าปืนยีนส์ (Gene Gun) โดยผลักดันแท่งนาโนจำนวนหนึ่งเข้าไปสู่ใต้ผิวหนังสัตว์ทดลอง และพบว่ามีการสร้างโปรตีนเรืองแสงได้หลังจากนั้น 1 วัน ซึ่งวิธีนี้คล้ายกับที่กำลังมีการพัฒนาเป็นวัคซีนยีนส์ (Gene Vaccine) ซึ่งเป็นการบำบัดด้วยยีนส์โดยใส่ยีนส์ตัวเดียวที่สามารถผลิตโปรตีนซึ่งทราบดีว่าเป็นตัวเพิ่มภูมิคุ้มกันของร่างกายมนุษย์ต่อเชื้อไวรัส
ในขั้นต่อไปทีมนักวิจัยกำลังหาทางสร้างแท่งโลหะนาโนที่สลับซับซ้อนมากขึ้นโดยจะให้ผลลัพธ์อัตราการแสดงออกของยีนส์มากกว่าเดิมซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นในการบำบัดรักษาโรค เช่น Hemophilia และ Cystie Fibrosis ทั้งนี้โดยวางแผนสร้างแท่งนาโนที่มีหลายข้อ (Segments) โดยใช้โลหะต่างๆ เช่น แพลตตินั่ม (Platinum) และเงิน (Silver) เป็นต้น

(ที่มา: Science News, Volume 164, No. 15, October 11, 2003)

ที่มา>http://www1.stkc.go.th/redirect.php?id=2978&g=stportal

ผลงานนักวิจัยไทย

> โปรแกรมช่วยวัดอุณหภูมิแบบไม่สัมผัสผุ้ป่วย

> ดร.อดิศร เตือนตรานนท์ “SMART HEALTH”

แนวโน้มวิวัฒนาการทางการแพทย์ที่สำคัญอันหนึ่งคือ การแพทย์เชิงป้องกัน (Preventive Medicine) ซึ่งเน้นการป้องกันและดูแลสุขภาพก่อนที่จะเป็นโรคใดๆ เทคโนโลยีต่างๆ ถูกพัฒนาขึ้นเพื่อตรวจหาโรคก่อนที่เราจะเป็นโรคนั้นๆ และหาทางป้องกัน เทคโนโลยีหนึ่งด้านนาโนเทคโนโลยีที่สำคัญและได้รับการจับตามองมากที่สุดเพื่อช่วยให้เราบรรลุเป้าหมายนั้นก็คือ นาโนเทคโนโลยีด้านการแพทย์ หรืออาจเรียกว่าการแพทย์แบบนาโนก็ได้ หรือที่ฝรั่งเขาเรียกว่า Nanomedicine ซึ่งหมายถึงการนำนาโนเทคโนโลยีมาใช้เกี่ยวกับสุขภาพ ไม่ว่าจะเป็นการป้องกัน การคัดกรอง การเตือนล่วงหน้าและการรักษาโรคต่างๆ การวิจัยด้านการแพทย์นาโนนั้นมีความก้าวหน้าไปอย่างมาก มีตั้งแต่การใช้อนุภาคขนาดนาโนมาใช้เพื่อช่วยวิเคราะห์ระดับโมเลกุล (Molecular diagnostics) การช่วยให้การถ่ายภาพอวัยวะต่างๆ มีรายละเอียดของข้อมูลมากขึ้น รวมถึงการรักษาซึ่งอาจจะซับซ้อนและสามารถทำการรักษาในระดับเซลล์ก็ได้ การแพทย์แบบนาโนในปัจจุบันสามารถแบ่งออกเป็นสาขาหลักๆ ได้ 3 สาขา ได้แก่ การตรวจวิเคราะห์ระดับนาโน (Nanodiagnostics and Imaging) การนำส่งยาและการควบคุมการปล่อยยา (Targeted drug delivery and controlled release) และการแพทย์แบบรักษาตัวเองโดยการซ่อมแซมหรือทดแทนอวัยวะหรือเซลล์ที่ทำงานผิดปกติ (Regenarative medicine) เรามาลองติดตามกันดูว่าการแพทย์นาโนนั้นมีประโยชน์อย่างไรบ้างครับการตรวจวิเคราะห์ระดับนาโนการตรวจวิเคราะห์ระดับนาโนนั้นมีเป้าหมายที่สำคัญคือการบ่งชี้ได้แต่เนิ่นๆ ว่าคุณเป็นโรคอะไร และมีความละเอียดในระดับเซลล์ ซึ่งจะทำได้ระดับนี้ ต้องอาศัยการปรับปรุงและพัฒนาประสิทธิภาพการตรวจวิเคราะห์หาทั้งภายในและภายนอกร่างกาย นาโนเทคโนโลยีสามารถช่วยสร้างเครื่องมือตรวจวิเคราะห์ที่มีความไวสูงขึ้น ความเฉพาะเจาะจงมากขึ้นและความเชื่อถือได้มากยิ่งขึ้น รวมทั้งการที่เราสามารถตรวจวิเคราะห์ได้พร้อมกันหลายโรคในขั้นตอนเดียวและบนอุปกรณ์ที่เล็กพกพาได้ เช่น ชิปสำหรับตรวจโรค (Diagnostic lab-on-a-chip) เป็นต้น การพัฒนาเทคนิคการวัดที่มีความละเอียดสูงทำให้เราเข้าใจการทำงานของเซลล์ (วิทยาการสาขานี้อาจเรียกว่า Cellomic ก็ได้) ซึ่งเปรียบเสมือนเครื่องจักรกลที่มีชีวิตซึ่งจะทำให้เราสามารถออกแบบยาหรือวิธีการรักษาที่ทันสมัยได้ ความก้าวหน้าด้านการตรวจวิเคราะห์ภายในร่างกายเราในปัจจุบัน เช่น การส่องกล้องเพื่อถ่ายภาพและรักษา การผ่าตัดแบบมีแผลเล็ก การฝังอุปกรณ์เข้าไปในร่างกาย ล้วนแล้วแต่สามารถใช้นาโนเทคโนโลยีมาช่วยได้ การตรวจหามะเร็งซึ่งเป็นโรคที่ร้ายแรงและมีอัตราการตายสูงโรคหนึ่งของโลกในปัจจุบันซึ่งเกิดจากการสะสมของการเปลี่ยนแปลงพันธุกรรม (Genetic change) ของเซลล์จนเกิดเป็นเซลล์มะเร็งที่แบ่งขยายตัวอย่างรวดเร็วจนเป็นเนื้อร้ายนั้นก็สามารถใช้นาโนเทคโนโลยีมาตรวจหาได้ เช่น การใช้หมุดควอนตัม (Quantum Dot) ซึ่งเป็นอนุภาคเล็กขนาดนาโนที่เปล่งแสงสีต่างๆ ตามขนาดและการจับรวมตัวของอนุภาคที่ต่างกัน ให้สีแตกต่างกัน ก็สามารถช่วยให้การแยกแยะเนื้อดีและเนื้อร้ายด้วยอุปกรณ์ทางรังสี เช่น X-ray หรือ MRI ได้ผลที่ดียิ่งขึ้น นอกจากนี้การพัฒนากล้องขนาดเล็ก (Nanoprobe) เพื่อสอดเข้าไปในร่างกายและวิเคราะห์เนื้อเยื่อต่างๆ นั้นก็เป็นการแพทย์แบบนาโนที่กำลังพัฒนากันอยู่ทั่วโลก เซ็นเซอร์ทางชีวภาพ (Biosensor) ก็เป็นอีกตัวอย่างหนึ่งของการนำนาโนเทคโนโลยีมาใช้ในการตรวจวิเคราะห์ระดับนาโนในทางการแพทย์

ที่มา>http://www.whatgroupthai.com/whatelec/37/nanomedicine.html

จมูกอิเล็กทรอนิกส์

จมูกอิเล็กทรอนิกส์

Electronic nose - TV program on 50th Anniversary of Faculty of Science, Mahidol University, aired Oct 19, 2008 on NBT.

“การดมกลิ่นเป็นระบบสัมผัสพื้นฐานของมนุษย์และสัตว์ทั้งหลาย – แต่ต่อไปนี้นาโนเทคโนโลยีกำลังจะทำให้มันกลายเป็นอุปกรณ์ขั้นพื้นฐานในชีวิตประจำวัน” ผศ. ดร. ธีรเกียรติ์ เกิดเจริญ ภาควิชาฟิสิกส์ และ หน่วยสร้างเสริมศักยภาพทางนาโนศาสตร์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล
Source>>http://nanotech.sc.mahidol.ac.th/

ระบบสัมผัสของมนุษย์นั้นมี ตา หู จมูก ลิ้น กาย ที่เราเรียกกันว่าสัมผัสทั้งห้า ซึ่งปัจจุบันเราก็ค่อนข้างมีความเข้าใจในประสาทสัมผัสต่างๆ เหล่านั้นเป็นอย่างดี ยกเว้น สัมผัสทางด้านกลิ่น ซึ่งเราเพิ่งจะเริ่มศึกษาและพัฒนาความเข้าใจพื้นฐานการทำงานของมันเมื่อไม่นานมานี้เอง ทั้งนี้อาจจะเป็นเพราะว่า เราไม่ค่อยเห็นความสำคัญของมัน ทั้งๆ ที่ความสุขในชีวิตของมนุษย์เราในเรื่องการรับประทานอาหารนั้นขึ้นอยู่กับการทำหน้าที่อย่างสมบูรณ์ของจมูก เพราะลิ้นที่รับรสนั้นบอกได้แต่เพียง หวาน เปรี้ยว ขม เค็ม เท่านั้น แต่จมูกต่างหากที่บอกว่าข้าวหน้าเป็ดต่างจากข้าวมันไก่อย่างไร อร่อยหรือว่าไม่ได้เรื่อง สำหรับสิ่งมีชีวิตอื่นๆนั้น การทำหน้าที่รับกลิ่นของจมูก หรือ ระบบสัมผัสไอโมเลกุล มีความสำคัญต่อการอยู่รอดเผ่าพันธุ์ของมันเลยทีเดียว สิ่งมีชีวิตทุกชนิดตั้งแต่สิ่งมีชีวิตชั้นต่ำอย่างแบคทีเรีย มาจนถึงสิ่งมีชีวิตชั้นสูงอย่างมนุษย์ ล้วนมีระบบสัมผัสที่ตอบรับกับโมเลกุลเคมีต่างๆที่มีอยู่รอบตัว (Molecular Sensing) ซึ่งมีความสำคัญกับการดำรงชีพ เช่น เป็นสัญญาณของอาหาร การจดจำถิ่นที่อยู่ เวลาของการผสมพันธุ์ ไปจนถึงสัญญาณเตือนภัยต่างๆ สิ่งมีชีวิตชั้นสูง เช่นมนุษย์นั้นได้พัฒนาระบบการรับรู้โมเลกุลเคมี จนก้าวหน้าไปอย่างมากทั้งระบบฮาร์ดแวร์ที่ประกอบด้วยต่อมรับกลิ่น ไปจนถึงระบบประสาทที่ส่งสัญญาณไปประมวลผลที่สมอง กับ ระบบซอฟท์แวร์ที่สามารถจดจำ ประมวลผล ในรูปแบบของความรู้สึกถึง “กลิ่นและรส” ได้ สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมบางชนิด เช่น หนูแฮมสเตอร์นั้น มียีนที่เข้ารหัสโปรตีนที่เป็นโมเลกุลรับกลิ่น (receptor) ถึง 1000 ยีน คิดเป็น 3% ของจีโนม (รหัสพันธุกรรมทั้งหมดของสิ่งมีชีวิต) ของมันเลยทีเดียว นั่นย่อมแสดงให้เห็นว่า ประสาทสัมผัสในเรื่องการรับรู้กลิ่นและไอระเหย มีความสำคัญเพียงใด ระบบการรับรู้กลิ่นนั้นมีความซับซ้อนมาก มนุษย์ที่ถูกฝึกมาโดยเฉพาะเช่น นักดมน้ำหอม อาจมีความสามารถจดจำกลิ่นได้ถึง 10,000 ชนิด สำหรับคนทั่วไปนั้นจะจดจำกลิ่นได้จำนวนมากเช่นกัน โดยสามารถแยกแยะกลิ่นไปต่างๆนานา ตามประสบการณ์ของตน เช่น กลิ่นไหม้ กลิ่นเปรี้ยว กลิ่นวานิลลา กลิ่นโลหะ กลิ่นหืน และอื่นๆอีกมากมาย ในปัจจุบันความเข้าใจในเรื่องของกลไกการรับรู้และแยกแยะกลิ่นของเราก็ยังมีเพียงน้อยนิด เรายังไม่เข้าใจว่าเหตุใดบางครั้งสารเคมีที่มีโครงสร้างหลักคล้ายคลึงกันกลับให้ความรู้สึกถึงกลิ่นที่แตกต่างกัน ในขณะที่บางครั้งโมเลกุลที่มีโครงสร้างแตกต่างกันอย่างสุดขั้ว กลับให้กลิ่นที่เกือบแยกกันไม่ออก ที่เป็นเช่นนี้ก็เพราะเรายังไม่รู้โครงสร้าง 3 มิติของโปรตีนที่เป็นโมเลกุลในการรับกลิ่น (receptor) ซึ่งก็มีอยู่มากทั้งจำนวนและชนิดที่แตกต่างกัน ถึงแม้ความเข้าใจในระบบดมกลิ่นของเราลึกลงไปในรายละเอียดระดับโมเลกุลอาจจะยังไม่ดีนัก แต่แนวคิดในการวิศวกรรมเรื่องดังกล่าวก็ยังเป็นไปได้ โดยการเลียนแบบระบบดมกลิ่นด้วยการสร้างอุปกรณ์ที่เรียกว่า จมูกอิเล็กทรอนิกส์ (Electronic Nose) ขึ้นมา

จมูกอิเล็กทรอนิกส์ เป็นอุปกรณ์ที่เรียกว่าเลียนแบบการทำงานของจมูกมนุษย์จริงๆ ก่อนอื่นต้องมาทำความรู้จักการทำงานของจมูกมนุษย์กันก่อน เมื่อคนเราสูดดมอากาศเข้าไป อากาศก็จะนำพาไอของโมเลกุลซึ่งอาจมีกลิ่นเข้าไปในโพรงจมูกของเรา ซึ่งจะกระแสลมแปรปรวน (Turbulence) ในโพรงจมูกจะช่วยทำให้ไอโมเลกุลนั้นเกิดการสัมผัสกับต่อมรับกลิ่นซึ่งอยู่บนเซลล์ประสาทรับกลิ่น โดยปลายข้างหนึ่งของเซลล์นี้จะไปรวมกันที่ต่อมรวมประสาท (Glomeruli) ซึ่งมันจะทำหน้าที่ขยายสัญญาณ (Amplifier) แล้วนำสัญญาณประสาทส่งไปสู่สมองส่วนที่เรียกว่า Olfactory Cortex ถ้าอยากรู้ว่าอยู่แถวไหนของลองกินวาซาบิสัก 1-2 เม็ดถั่วดูแล้วกันครับ จะได้รู้สึกถึงการนำส่งสัญญาณกลิ่นแบบรู้แจ้งเห็นจริง ทั้งนี้ด้วยความพยายามในการค้นคว้าวิจัยของผู้ได้รับรางวัลโนเบลทั้งสองท่าน ทำให้เราทราบว่าเซลล์ประสาทรับกลิ่นแต่ละเซลล์นั้นจะมีโมเลกุลรับกลิ่นเพียงชนิดเดียวเท่านั้นจากเป็นพันชนิด เซลล์รับกลิ่นที่มีโมเลกุลรับกลิ่นชนิดเดียวกันจะส่งสัญญาณไปที่ต่อมรวมประสาทแบบเดียวกัน ทำให้สมองแยกแยะได้ว่าสัญญาณที่เข้ามานั้นมากจากเซลล์ที่มีโมเลกุลรับกลิ่นแบบไหน ซึ่งสมองก็ต้องทำการประมวลผลอย่างหนักเหมือนกัน เพราะมีประเภทของโมเลกุลรับกลิ่น (ยีน) เป็นพันชนิด มีเซลล์รับกลิ่นเป็นล้านเซลล์ ที่ส่งสัญญาณมายังท่อรวมสัญญาณนับหมื่นเส้น การรับรู้กลิ่นเกิดจากการทำงานในระดับนาโน กล่าวคือ โมเลกุลของกลิ่นจะเกิดอันตรกริยาหรือจับตัวเข้ากับโมเลกุลรับกลิ่น (receptor) สมมติว่าเราดมกลิ่นทุเรียนเข้าไป ไอระเหยของทุเรียนนั้นมีโมเลกุลอินทรีย์นับสิบชนิด สมมติว่าโมเลกุลอินทรีย์ชนิดที่ 1 เข้าจับได้ดีกับโมเลกุลรับกลิ่นชนิดที่ 1, 15, 19, 21, 500 โมเลกุลอินทรีย์ชนิดที่ 2 เข้าจับได้ดีกับโมเลกุลรับกลิ่นชนิดที่ 1, 2, 5, 13, 41 โมเลกุลอินทรีย์ชนิดที่ 3 เข้าจับได้ดีกับโมเลกุลรับกลิ่นชนิดที่ 31, 33, 500, 511 เป็นต้น โดยโมเลกุลอินทรีย์จากทุเรียนสามารถเข้าจับได้ดีกับโมเลกุลรับกลิ่นได้แตกต่างกัน ก็จะเกิดรูปแบบขึ้นมา สมองก็จะจดจำว่าถ้ากลิ่นทุเรียนมาก็รู้ว่าเป็นทุเรียน ทีนี้ถ้าทุเรียนต่างชนิดกัน เช่น หมอนทอง กับ ชะนี ก็อาจมีชนิดของโมเลกุลอินทรีย์ต่างกัน ทำให้สมองจำรูปแบบได้ว่าเป็นทุเรียนคนละประเภท จะเห็นได้ว่าธรรมชาติไม่ได้ออกแบบมาให้โมเลกุลรับกลิ่น (receptor) แต่ละชนิดนั้นจับกับโมเลกุลกลิ่นได้เพียงชนิดเดียว แต่สามารถจับกับโมเลกุลกลิ่นได้หลายชนิด ในขณะเดียวกันโมเลกุลกลิ่นชนิดหนึ่งๆก็สามารถไปจับกับโมเลกุลรับกลิ่น (receptor) ได้หลายชนิด นี่คือคำอธิบายว่าทำไมสุนัขถึงจดจำเจ้าของได้ เพราะรูปแบบที่เกิดขึ้นระหว่างโมเลกุลกลิ่น-โมเลกุลรับกลิ่น มีความจำเพาะเจาะจงและซับซ้อน อีกทั้งยังมีความหลากหลายทำให้ไม่ซ้ำกัน

>>อ่านต่อที่...>>http://nanotech.sc.mahidol.ac.th/i-sense/nose/e-nose.html

>>More Detail>>http://science.nasa.gov/headlines/y2004/06oct_enose.htm

Biorubber

ปัจจุบัน มีการนำพลาสติกย่อยสลายได้มาใช้งานทางการแพทย์เพิ่มมากขึ้นเรื่อย ๆ ทั้งนี้เนื่องจากประโยชน์หลาย ๆ ประการ ตัวอย่างเช่น ในกรณีของไหมเย็บแผลหรือแผ่นดามกระดูกต่าง ๆ เครื่องมือแพทย์ที่สามารถย่อยสลายตัวเองได้ ภายหลังจาก การทำหน้าที่ ตามที่ได้รับการออกแบบเสร็จสิ้นแล้วนั้น จะทำให้แพทย์ไม่ต้องผ่าตัด เป็นครั้งที่สอง เพื่อนำเครื่องมือแพทย์ ที่ใช้งานในการรักษาแล้ว ออกจากร่างกายผู้ป่วย ซึ่งจะเป็นประโยชน์ทั้งต่อตัวผู้ป่วยและแพทย์ คือ ผู้ป่วยไม่ต้องมีค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้น ไม่ต้องเจ็บตัวจากการผ่าตัดเพิ่มขึ้น ไม่ต้องเสี่ยงกับการผ่าตัดเพิ่มเติมและไม่ต้องเสียเวลา ในขณะเดียวกันแพทย์ ไม่ต้องเสียเวลา ในการรักษาผู้ป่วยคนอื่นเพื่อทำการผ่าตัดนำเครื่องมือแพทย์ออก นอกจากนี้ยังมีประโยชน์ในการนำไปใช้งาน ผลิตเป็น อุปกรณ์ปลดปล่อยยา (drug delivery system) และวัสดุโครงร่างรองรับเซลล์สำหรับงานทางวิศวกรรมเนื้อเยื่ออีกด้วย

โดยทั่วไป พลาสติกที่ได้รับการพัฒนา และนำไปผลิต เป็นผลิตภัณฑ์ทางการค้านั้น มักอยู่ในกลุ่มของโพลิเอสเทอร์ ทั้งประเภท โฮโมโพลิเมอร์ และโคโพลิเมอร์ของแลกไทด์ และไกลโคไลด์ โพลิคาโปรแลกโตน (poly-e-caprolactone) โพลิไดออกซาโนน (polydioxanone) โพลิอะมิโนแอซิด (polyamino acid) โพลิแอนไฮไดร์ด (polyanhydrides) และโพลิออร์โทเอสเทอร์ (polyorthoesters) ถึงแม้จะมีการใช้งานเป็นจำนวนมาก แต่ปัจจุบัน ยังไม่มีพลาสติกย่อยสลายทางการแพทย์ ที่มีสมบัติคล้ายยาง ที่สามารถ ดึงยืดออกได้ยาว และคืนตัวกลับมาได้เมื่อปล่อยแรงออก ซึ่งเป็นสมบัติของเนื้อเยื่อหลายประเภทในร่างกายมนุษย์ได้ เช่น ถุงลมในปอดซึ่งสามารถขยายตัวได้กว่า 7 เท่าเมื่อเราหายใจเข้า และสามารถคืนรูปร่างกลับมาได้เมื่อเราหายใจออก เป็นต้น

อ่านบทความนี้ต่อที่ >>
1>>http://www.atom.rmutphysics.com/charud/oldnews/174/biomaterial/3.htm
2>>http://web.mit.edu/newsoffice/2002/biorubber.html