Nano robots จักรสมองกลนาโน เพื่อการแพทย์ยุคใหม่

การรักษาผู้ป่วยอย่างมีประสิทธิภาพด้วยขนาดยาที่น้อยลงและสามารถลดผลข้างเคียงจากการใช้ยาได้ดีนั้น คือเป้าหมายหลักของระบบนำส่งสารสำคัญให้ยาสามารถเข้าสู่เป้าหมายที่ต้องการอย่างแม่นยำเพื่อการรักษาทางการแพทย์

ขณะเดียวกัน หากเปรียบ “ยา” เป็น “สินค้า” การขนส่งสินค้าที่เสื่อมสภาพได้ง่ายและไม่คงตัวต่อแสงและความชื้น ก็จำเป็นต้องทำการบรรจุยาในหีบห่อและเก็บภายใต้สภาวะที่ควบคุมอุณหภูมิ ความชื้นและแสงได้เป็นอย่างดี

หลักการของระบบนำส่งสารเพื่อออกฤทธิ์ในร่างกายก็เช่นกัน การเลือกระบบนำส่งสารขึ้นอยู่กับหลายๆ ปัจจัย เช่น สามารถคงประสิทธิภาพในการรักษาของสารออกฤทธิ์และการป้องกันการสลายตัวของสารทั้งภายนอกและภายในร่างกาย สามารถลดลักษณะที่ไม่พึงประสงค์อย่างการเพิ่มการละลายน้ำของสารออกฤทธิ์ หรือลดความเป็นพิษที่อาจจะเกิดขึ้นได้ สามารถซึมผ่านเนื้อเยื่อและอวัยวะต่างๆ ได้ดีขึ้น ตลอดจนสามารถควบคุมการปลดปล่อยและจำเพาะต่ออวัยวะเป้าหมายที่ต้องการให้สารออกฤทธิ์มากขึ้น

ปัจจุบันมีการพัฒนาระบบนำส่งในหลายรูปแบบ เช่น ระบบนำส่งโดยลิโปโซม (Liposome), ระบบนำส่งโดยโพลิเมอร์ (Polymer), ระบบนำส่งโดยไมเซลล์ (Micelles), อนุภาคนาโนไขมันแข็ง (Solid LipidNanoparticles), นาโนคริสตัล (Nanocrystal) และอื่นๆ

ทั้งนี้ ระบบนำส่งที่ได้กล่าวมานี้เป็นเพียงส่วนหนึ่งที่ได้รับการยอมรับในประสิทธิภาพในการห่อหุ้มและควบคุมการปลดปล่อยสารสำคัญ เพื่อการนำส่งเข้าสู่ร่างกายและออกฤทธิ์ตามที่ต้องการ อย่างไรก็ตาม หากได้รับการออกแบบและพัฒนาเพื่อเพิ่มความจำเพาะต่อเซลล์หรืออวัยวะเป้าหมาย เพื่อลดผลข้างเคียงที่ไม่ต้องการต่ออวัยวะอื่นๆ ก็จะเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพในการป้องกันและรักษาโรคต่างๆ ได้ดีขึ้น 

หากยังจำกันได้ในสมัยหนึ่งมีการ์ตูนเรื่องว่านิทานชีวิต (Once Upon a Time…Life) ซึ่งเป็นเรื่องเกี่ยวกับกลไกการทำงานของเซลล์ต่างๆ ในร่างกายมนุษย์ จะเห็นได้ว่ามีกลไกสำคัญของร่างกาย ซึ่งเรียกว่าระบบภูมิคุ้มกัน (Immune system) ทำหน้าที่ปกป้องร่างกายของเราจากสิ่งแปลกปลอมต่างๆ ที่อาจเข้ามาก่อกวนการทำงานของร่างกายได้

จากจุดนี้เองทำให้นักวิทยาศาสตร์ได้เริ่มทำการพัฒนาอุปกรณ์ในระดับนาโน (Nanodevice) ที่เรียกว่า “เครื่องจักรสมองกลนาโน” หรือ Nano Robots ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่พัฒนาเพื่อเพิ่มความสามารถในการตรวจสอบการทำงานภายในร่างกายและช่วยให้การทำงานของอวัยวะต่างๆ เป็นปกติ 

โดย Nano Robots ตัวอย่างของ Nano Robot ที่นักวิจัยกำลังออกแบบนี้มีหลายแบบ เช่น ใช้ส่วนประกอบหลักเป็นคาร์บอนในรูปแบบของผลึกเพชรและฟูลเลอรีน ซึ่งโครงสร้างและองค์ประกอบดังกล่าวถือว่ามีความแข็งแรงและไม่ก่อให้เกิดปฏิกิริยาทางเคมีกับสารอื่นๆ ที่ใช้ร่วมกัน รวมทั้งลดการเกิดปฏิกิริยาต่อต้านจากระบบภูมิคุ้มกันของร่างกาย

นอกจากนั้น Nano Robots สามารถใช้งานร่วมกับระบบนำส่งที่ได้พัฒนาขึ้น และรูปร่างภายนอกของ Nano Robots ยังสามารถออกแบบตามสภาวะการใช้งานได้อีกด้วย

อย่างไรก็ดี Nano Robots จำเป็นต้องนำเอาพลังงานจากการสันดาปน้ำตาลกลูโคสและออกซิเจนในร่างกาย ซึ่งนักวิจัยได้เลียบแบบธรรมชาติโดยทำการศึกษาเพิ่มเติมในเรื่องการระบายความร้อน ซึ่งปลดปล่อยจากปฏิกิริยาดังกล่าวและจากการทำงานของเครื่องจักรสมองกลนาโน

ยิ่งไปกว่านั้น ระบบการสื่อสารระหว่าง Nano Robots ไปยังศูนย์สั่งการภายนอก รวมทั้งระบบนำทางในร่างกายมนุษย์ก็เป็นเรื่องสำคัญที่ต้องทำการศึกษาและนำข้อมูลมาเชื่อมโยงระหว่างกันให้เกิดความผิดพลาดและเกิดผลเสียต่อร่างกายน้อยที่สุด

สำหรับเรื่องที่สำคัญไม่แพ้ส่วนประกอบและการทำงานของ Nano Robots ก็คือการนำอุปกรณ์ดังกล่าวเข้าสู่ร่างกาย โดยไม่ก่อให้เกิดความเสียหายแก่อวัยวะอื่นๆ และสามารถเดินทางไปสู่เซลล์เป้าหมายในร่างกายได้อย่างถูกต้อง

ประการสำคัญที่ต้องพิจารณาคือขนาดของ Nano Robots ที่ไม่ควรเกินขนาดของหลอดเลือด เพราะอาจจะทำให้หลอดเลือดเกิดการอุดตันได้

ตัวอย่างการใช้ Nano Robots เพื่อการรักษาการติดเชื้อจากแบคทีเรียหรือไวรัสนั้น ได้ออกแบบหุ่นยนต์จิ๋วประกอบด้วย Nano Robots ซึ่งแขวนลอยในสารละลายบรรจุในหลอดฉีดขนาดเล็ก โดยภายใน NanoRobots มียาซึ่งจะถูกปลดปล่อยตามคำสั่งที่ได้รับ

ดังนั้น เมื่อนำยาเข้าสู่บริเวณที่ต้องการแล้วก็จะถูกขับออกจากร่างกายทางไตหรือถูกนำออกโดยเครื่องมือแพทย์ระบบนี้น่าจะถูกควบคุมได้ โดยการควบคุมทั้งภายในซึ่งขึ้นกับกลไกตรวจจับทางชีวเคมี (Biochemical Sensing) รวมถึงภายนอกผ่านการใช้พลังงานในรูปแบบที่มีประสิทธิภาพสูง

ทั้งนี้ การประยุกต์ใช้ Nano Robots จะเป็นอนาคตหนึ่งของเทคโนโลยีทางการแพทย์ที่ถูกออกแบบ เพื่อใช้ในการวินิจฉัยรักษาและลดปัญหาจากการรบกวนการทำงานของเซลล์ปกติ เช่น มะเร็ง หลอดเลือดตีบตัน แผลเป็น โรคติดเชื้อต่างๆ นิ่วในไต โรคเกาต์ แผลพุพองจากไฟไหม้ เป็นต้น

การนำ Nano Robots มาใช้ในทางการแพทย์ยังเป็นทางเลือกในการช่วยผ่าตัดกล้อง (Minimally Invasive Surgery) เพื่อช่วยติดตามอาการและการทำงานของร่างกายรวมทั้งเพิ่มประสิทธิภาพในการรักษาและการวินิจฉัยโรคในระยะต้นมีผลรบกวนการทำงานของเซลล์ปกติที่อยู่ข้างเคียงให้น้อยที่สุด

เรียกได้ว่าเทคโนโลยีนี้จึงมีความน่าติดตามและเชื่อว่าจะสามารถนำมาใช้ได้จริงอย่างแพร่หลายในยุคนี้อย่างแน่นอน