วันพฤหัสบดีที่ 2 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2555

สิ่งทอนาโนหมายถึงอะไร

สิ่งทอนาโนหมายถึงอะไร

คำจำกัดความของสิ่งทอนาโน

       หมายถึง สิ่งทอทั่วไปที่มีการนำ “นาโนเทคโนโลยี” มาประยุกต์ใช้ในกระบวนการผลิต หรือหลังจากการผลิต เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของสิ่งทอนั้นให้มีสมบัติพิเศษเพิ่มขึ้น เช่น กันแบคทีเรีย กันน้ำ เป็นต้น



                สิ่งทอนาโนโดยส่วนใหญ่จะมีอนุภาคนาโน (nanoparticles) หรือเส้นใยนาโน (nano-fiber) ปรากฏอยู่บนผิวหรือผสมอยู่เนื้อของเส้นใยผ้า หรือมีชั้นฟิล์มที่มีขนาดความบางในระดับนาโนเมตร (nano thin-film) เคลือบอยู่บนผิวของเส้นใยผ้า โดยที่อนุภาคนาโนหรือชั้นฟิล์มบางนาโนต้องมีการจัดเรียงตัวที่เป็นระเบียบและมีสมบัติใหม่เกิดขึ้น

คุณสมบัติพิเศษของสิ่งทอนาโน
สามารถพัฒนาได้หลายคุณสมบัติ เช่น
  1. กันน้ำหรือสะท้อนน้ำ
  2. กันรังสียูวี
  3. ยับยั้งเชื้อแบคทีเรีย
  4. กันไฟฟ้าสถิต
  5. กันยับ
  6. ให้กลิ่นหอม
  7. อื่นๆ เช่น เบา นุ่มลื่น

AFM คืออะไร?

AFM คืออะไร?

                                                               
Atomic Force Microscope (AFM)  

       กล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม เป็นกล้องจุลทรรศน์แบบหัวสแกน (Scanning Probe Microscopy หรือ SPM) ประเภทหนึ่งที่สามารถใช้ในการถ่ายภาพวัตถุที่มีขนาดเล็กในระดับนาโนเมตร หรือถ่ายภาพอะตอมของสสารได้ โดยที่กล้อง AFM จะมีลักษณะการทำงานที่พิเศษเฉพาะตัวคือจะใช้หัวอ่านขนาดเล็กวัดแรงผลักและแรงดูดที่เกิดขึ้นระหว่างหัวเข็มกับพื้นผิวของวัตถุ เพื่อมาสร้างเป็นภาพของพื้นผิวของวัตถุนั้นได้ โดยที่กล้อง AFM สามารถนำมาใช้ในการถ่ายภาพขยายในระดับนาโนเมตรของวัตถุที่นำไฟฟ้าและวัตถุที่ไม่นำไฟฟ้า
       ลักษณะชิ้นงานที่ใช้ในการทดสอบ ได้แก่ แผ่นฟิลม์บาง คอลลอยด์ อนุภาคนาโนในเครื่องสำอางค์ เซลล์แบคทีเรีย  ชิ้นงานที่เป็นผงระดับนาโน โดยมีขนาดชิ้นงานไม่เกิน 2 x 2 เซ็นติเมตร หนาไม่เกิน 1 เซ็นติเมตร ความขรุขระ ไม่เกิน 4 ไมโครเมตร และ ขนาดภาพสแกนใหญ่ไม่เกิน 100 x 100 x 4 เซ็นติเมตร (กว้าง ยาว สูง) โดยสามารถบอกความสูง ต่ำของพื้นผิวในรูปแบบ 2 มิติ หรือ 3 มิติ

จมูกอิเล็กทรอนิกส์ คือ อะไร?

จมูกอิเล็กทรอนิกส์คืออะไร?

จมูกอิเล็กทรอนิกส์ ตรวจสอบกลิ่นแบบพกพา
        จมูกมนุษย์มีข้อจำกัดในการรับรู้กลิ่นหลายประการ จึงเกิดแนวคิดในการจำลองระบบการดมกลิ่นเพื่อเลียนแบบจมูกมนุษย์ด้วยการสร้างอุปกรณ์ที่เรียกว่า จมูกอิเล็กทรอนิกส์ (Electronic Nose) ขึ้นมา และในปัจจุบันได้ถูกนำไปประยุกต์ใช้หลายด้าน เช่น ในอุตสาหกรรมอาหาร ใช้ในการตรวจสอบการเสื่อมสภาพของอาหาร หรือผลิตภัณฑ์อาหาร การปนเปื้อน
หรือความเสียหายที่เกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการผลิต ทางด้านสิ่งแวดล้อม ใช้ตรวจสอบคุณภาพอากาศจากการจำแนกก๊าซมลพิษ
ที่เจือปนในอากาศ เป็นต้น


จมูกอิเล็กทรอนิกส์
       คณะผู้วิจัย ร่วมกันพัฒนาจมูกอิเล็กทรอนิกส์แบบพกพาโดยใช้วิธีการวิเคราะห์ส่วนประกอบสำคัญ
(Principle Component Analysis: PCA) ในการประมวลผล การวิเคราะห์วิธีนี้ช่วยเลือกความสำคัญของข้อมูล โดยสามารถตัดปัจจัยที่มีตัวแปรความชื้นและอุณหภูมิออกไปจากองค์ประกอบที่คำนวณได้ ทำให้ความชื้นและอุณหภูมิไม่มีผลกระทบต่อผลการตรวจสอบกลิ่น จากนั้นทำการสร้างเงื่อนไขหรือขอบเขตในการวิเคราะห์ขึ้นมา เพื่อใช้ในการตัดสินว่ากลิ่นที่กำลังตรวจสอบเป็นกลิ่นที่จดจำไว้หรือไม่


แสดงผลผ่านจอคอมพิวเตอร์
       ส่วนประกอบพื้นฐานของจมูกอิเล็กทรอนิกส์  คือ หัวก๊าซเซนเซอร์ที่มีความไวต่อสารเคมีระเหยแต่ละชนิดต่างกันหลายตัว เมื่อโมเลกุลของสารเคมีละเหยเกาะกับหัววัด สัญญาณไฟฟ้าในวงจรจะเปลี่ยนแปลงไปเนื่องจากความต้านทานที่เปลี่ยนไปของหัววัด จากนั้นหน่วยประมวลผลทำการวิเคราะห์สัญญาณ โดยระบบคอมพิวเตอร์จะเก็บข้อมูลจากการทดสอบกับกลิ่นตัวอย่างเพื่อกำหนดขอบเขต และทำการบันทึกไว้ เมื่อนำไปใช้งาน ระบบจะหาระยะขจัดของกลิ่นที่นำมาทดสอบจากค่าเฉลี่ยของกลิ่นที่บันทึกไว้และสรุปว่ากลิ่นที่นำมาทดสอบนั้นเป็นกลิ่นเดียวกับข้อมูลที่เก็บบันทึกไว้หรือไม่ด้วยเทคนิคการวิเคราะห์นี้ การนำพากลิ่นจะเป็นไปตามลักษณะจำเพาะของกลิ่นเอง ผลการวัดจึงใกล้เคียงสภาพความเป็นจริงที่จมูกมนุษย์ได้รับ ทั้งยังช่วยลดความซับซ้อนในการควบคุมการนำพากลิ่นจากระบบปั๊มอีกด้วย



คณะผู้วิจัย
ดร. สิรพัฒน์ ประโทนเทพ และนายรุ่งโรจน์ เมาลานนท์ ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ
ผศ.ดร. ธีรเกียรติ์ เกิดเจริญ และนายไพศาล ดวงจักร์ ณ อยุธยา คณะวิทยาศาสตร์มหาวิทยาลัยมหิดล

E-tongue หรือลิ้นอิเล็กทรอนิกส์คืออะไร….

E-tongue หรือลิ้นอิเล็กทรอนิกส์คืออะไร

E-tongue : ลิ้นอิเล็กทรอนิกส์

       เครื่องตรวจสารพิษในสิ่งแวดล้อมเลียนแบบประสาทสัมผัสรับรสของมนุษย์ (E-tongue)

       คือ ลิ้นอิเล็กทรอนิกส์ มีคุณสมบัติคล้ายกับลิ้นของมนุษย์ ซึ่งสามารถรับรู้รสชาติของอาหาร หรือส่วนผสมของอาหารได้อย่างแม่นยำ ด้วยการใช้ขั้นไฟฟ้าขนาดเล็กหลายขั้ว ที่มีความไวต่อรสชาติ และทำปฏิกิริยาต่อสารเคมีที่แตกต่างกัน ทำหน้าที่คล้ายกับต่อมรับรสภายใต้ลิ้นของมนุษย์


เครื่องตรวจสารพิษในสิ่งแวดล้อม เลียนแบบประสาทสัมผัสรับรสของมนุษย์ (E-tongue)
        คณะนักวิจัยของวิทยาลัยนาโนเทคโนโลยีพระจอมเกล้าลาดกระบัง ร่วมกับศูนย์เทคโนโลยีไมโครอิเล็กทรอนิกส์ และศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ สวทช.  ได้พัฒนาระบบเซ็นเซอร์เพื่อตรวจวัดสารเคมีทั้งในรูปของของเหลว โดยใช้หลักการซึ่งเลียนแบบการทำงานของประสัมผัสรับรสของมนุษย์ในรูปแบบของ Electronic Tongue  เพื่อใช้ตรวจสารพิษในน้ำหลักการทำงานระบบเซ็นเซอร์นี้แตกต่างจากเซ็นเซอร์ตรวจจับสารเคมีโดยทั่วไป ซึ่งต้องการวัดสารเคมีชนิดหนึ่งชนิดใดอย่างจำเพาะเจาะจงและแม่นยำ  ทำให้ต้นทุนการผลิตเซ็นเซอร์เหล่านี้มีมูลค่าสูงและเป็นไปได้ยากสำหรับการเฝ้าระวังความปลอดภัยของสิ่งแวดล้อมสิ่งมีสารเคมีหลากหลายและสารที่ไม่สามารถระบุชนิดได้จำนวนมาก  ในขณะการทำงานของสมองมนุษย์หรือสัตว์ เช่น สุนัข จะแยกแยะกลิ่นหรือรสแปลกปลอมเชิงคุณภาพเท่านั้น โดยการจำแนกลักษณะแพทเทิร์น (pattern) เช่น เปรี้ยว หวาน หอม โดยมีเซลล์ประสาทสัมผัสชนิดต่างๆเพื่อรับรู้กลิ่นรสของสารต่างๆกันไป  การเลียนแบบการทำงานของสมองมนุษย์นี้อาศัยระบบวิเคราะห์ทางสถิติที่เรียกว่า Principal Component Analysis หรือ PCA  ซึ่งเป็นการประมวลผลจำแนกลักษณะแพทเทิร์นของของเหลวที่ต้องการวัด จากเซ็นเซอร์หลายชนิดซึ่งทำการวัดสารนั้นพร้อมๆกัน ซึ่งเซ็นเซอร์เหล่านี้ทำงานคล้ายเซลล์ประสาทชนิดต่างๆ และแปลงสัญญาณการตอบสนองเป็นสัญญาณไฟฟ้า เพื่อนำมาประมวลผล เปรียบเทียบกับฐานข้อมูลของลักษณะแพทเทิร์นที่ได้เก็บข้อมูลไว้ก่อน เช่น ข้อมูลของน้ำดีและน้ำเสีย ผลการทดสอบการทำงานเบื้องต้นของการวิเคราะห์สารเคมีในน้ำในเบื้องต้นด้วยเครื่องตรวจสภาพน้ำนี้ ซึ่งอาศัยที่ทำงานด้วยหลักการทางไฟฟ้าเคมี พบว่า สามารถแยกแยะไอออนเจือปนในน้ำทั้งไอออนบวก (เช่น โซเดียม โพแตสเซียม) และไอออนลบ (เช่น ไนเตรต และซัลเฟล) ได้ดี อีกทั้งยังสามารถบ่งชี้ระดับความเข้มข้นมากน้อยในเชิงคุณภาพได้อีกด้วย  ในการทดสอบอุปกรณ์นี้สำหรับวัดปุ๋ยในน้ำพบว่า สามารถบ่งบอกระดับความเข้มข้นของไนโตรเจนและฟอสฟอรัสได้ตรงกับเครื่องมือมาตรฐาน

วัสดุนาโนแกรฟีน สามารถยับยั้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย E. coli ได้

วัสดุนาโนแกรฟีน
สามารถยับยั้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย E. coli ได้

       นักวิทยาศาสตร์พบว่าแผ่นแกรฟีน สามารถนำมาทำเป็นกระดาษต้านแบคทีเรียได้ จากการศึกษาล่าสุดของ Chinese Academy of Sciences เมืองเซียงไฮ้ ประเทศจีน พบว่า โครงสร้างสองมิติของแผ่นแกรฟีนมีสมบัติในการยับยั้งการเจริญเติบโตของแบ คทเรีย E. coli โดยที่ไม่ส่งผลต่อเซลล์ของมนุษย์

ภาพการยับยั้งแบคทีเรีย E. coli ของแผ่นแกรฟีน โดยภาพทางด้านซ้ายคือเซลล์ E. coli ปกติ และภาพทางด้านขวา คือเซลล์ E. coli ที่แตกออก เมื่อสัมผัสกับแผ่นแกรฟีน ออกไซด์ ที่อุณหภูมิ 37 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 2 ชั่วโมง
ภาพการยับยั้งแบคทีเรีย E. coli ของแผ่นแกรฟีน โดยภาพทางด้านซ้ายคือเซลล์ E. coli ปกติ และภาพทางด้านขวา คือเซลล์ E. coli ที่แตกออก เมื่อสัมผัสกับแผ่นแกรฟีน ออกไซด์ ที่อุณหภูมิ 37 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 2 ชั่วโมง

       ภาพการยับยั้งแบคทีเรีย E. coli ของแผ่นแกรฟีน โดยภาพทางด้านซ้ายคือเซลล์ E. coli ปกติ และภาพทางด้านขวา คือเซลล์ E. coli ที่แตกออก เมื่อสัมผัสกับแผ่นแกรฟีน ออกไซด์ ที่อุณหภูมิ 37 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 2 ชั่วโมง
       แผ่นแกรฟีน ประกอบด้วยอะตอมของธาตุคาร์บอนที่จัดเรียงกันแบบรูปรังผึ้งเพียงชั้นเดียว ซึ่งจัดอยู่ในวัสดุนาโนกลุ่ม 1 มิติ คือมีความหนาในระดับนาโนเมตร แต่มีความกว้าง และความยาวได้ไม่จำกัด ลักษณะคล้ายแผ่นฟิลม์ แผ่นแกรฟีนแบบชั้นเดียวนี้ถูกสร้างขึ้นครั้งแรก ในปี 2004 ซึ่งมีลักษณะพิเศษเชิงอิเล็กทรอนิกส์ และเชิงกล ที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์แปลกใจ ซึ่งอาจสามารถนำมาใช้ประโยชน์ทางด้านอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ หรือแม้กระทั่งทดแทน ซิลิคอน และเป็นวัสดุทางเลือกเกี่ยวกับ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในอนาคต
       ตอนนี้ นักวิจัยจากประเทศจีน Chunhai และเพื่อนร่วมงาน ได้ค้นพบสมบัติเพิ่มเติมของแผ่นแกรฟีน โดยพบว่า อนุพันธ์ของแกรฟีน เช่น แกรฟีนออกไซด์ และส่วนประกอบของแกรฟีนออกไซด์ สามารถยับยั้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรียได้ ซึ่งเป็นการค้นพบที่มีความสำคัญ เนื่องจากการศึกษาก่อนหน้านี้พบว่าแกรฟีน และแกรฟีนออกไซด์นั้นมีความเข้ากันได้ทางชีวภาพกับเซลล์ และเซลล์สามารถเจริญเติบโตได้ดีบนแผ่นแกรฟีน ซึ่งอนุภาคนาโนชนิดอื่น ๆ เช่น อนุภาคเงินซึ่งมีสมบัติในการต้านแบคทีเรียนั้น บางครั้งพบว่าเป็นพิษต่อเซลล์ในห้องทดลอง

       ทีมวิจัยได้สร้างแผ่นแกรฟีน โดยเบื้องต้นคือสังเคราะห์แกรฟีนออกไซด์ และส่วนประกอบของแกรฟีนออกไซด์ ในน้ำ จากนั้นนำของแหลวที่ได้ไปกรองผ่านกระดาษภายใต้สภาพสูญญากาศ แผ่นแกรฟีนออกไซด์ และส่วนประกอบของแกรฟีนออกไซด์จะติดอยู่บนกระดาษกรองและสามารถลอกออกมาได้

การทำลาย แบคทีเรีย E. coil

       ภาพจากกล้องอิเล็กทรอแบบส่องผ่านแสดงให้เห็นว่า เยื่อหุ้มเซลล์ของ แบคทีเรีย E. Coli ที่สัมผัสกับแผ่นแกรฟีนนั้นถูกทำลาย และจากรายงานการวิจัย ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นเนื่องจากแกรฟีน ได้เข้าไปในส่วนของ เอนโดโซม ภายในไซโตพลาสซึมของเซลล์ และดันให้ของแหลวในเซลล์ไหลออกมา จากผลการทดลองพบว่า 99% ของเซลล์ ถูกทำลายหลังจากที่สัมผัสกับของเหลวที่มีแกรฟินออกไซด์ ความเข้มข้น 85 กรัม ต่อมิลลิลิตร ที่อุณหภูมิ 37 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 2 ชั่วโมง ในทางตรงกันข้าม แผ่นนาโนแกรฟีนนี้ ไม่เป็นพิษต่อเซลล์สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมภายใต้สภาวะเดียวกัน
        ทีมวิจัยยังได้ขยายผลการศึกษาต่อไปว่า ทำไมแกรฟีนออกไซด์ สามารถทำลายแบคทีเรียได้ และทำได้อย่างไร ทีมวิจัยหวังว่าจะสามารถพัฒนาวัสดุใหม่ในการต้านแบคทีเรียจากแกรฟีน ซึ่งสามารถนำมาประยุกต์ใช้โดยตรงได้บนผิวหนัง และในผ้าพันแผล อย่างไรก็ตามการผลิตวัสดุนาโนประเภทแกรฟีนจำนวนมาก และการสร้าง กระดาษแกรฟีนในระดับมหภาคยังเป็นเรื่องที่ท้าทาย และยังต้องศึกษาเพิ่มเติมต่อไป

แหล่งที่มาของข้อมูล
-http://nanotechweb.org
-http://www.thai-nano.com

นักวิทยาศาสต์เยอรมันรักษามะเร็งด้วยชาเขียวกับ เลเซอร์

นักวิทยาศาสต์เยอรมันรักษามะเร็งด้วยชาเขียวกับ เลเซอร์

       ทีมวิจัยจาก University of Ulm ประเทศเยอรมัน ได้ทดลองใช้แสงสีแดงที่มีความยาวคลื่น 670 นาโนเมตร เพื่อเพิ่มปริมาตรน้ำภายในเซลล์ และเมื่อหยุดให้เลเซอร์จะเกิดแรงดันน้ำจากภายนอกทำให้เซลล์สามารถดูดเอา โมเลกุลของยาที่อยู่ในของเหลวรอบเซลล์เข้าไปภายในเซลล์ได้

ภาพแสดงการที่แสงช่วย ในการกระตุ้นให้เซลล์นำยาต้านมะเร็งผ่านเข้าไปภายในเซลล์มะเร็ง และช่วยทำให้สารอาหาร และวิตามินผ่านเข้าสู่ชั้นเซลล์ผิวได้ดีขึ้น ภาพทางด้านขวาบน พื้นผิวที่ชอบน้ำ ความหนาแน่น (ρ) ความหนืด (η) ในระดับนาโนเมตรนั้นพื้นผิวสัมผัสของน้ำ (IWL) และผลของแรงตึงผิวที่ผิวสัมผัส (γ) ซึ่งค่าทั้งสามที่ทำให้เกิดรูปสามเหลี่ยามนี้สามารถเปลี่ยนแปลงได้ด้วยแสง ความยาวคลื่น 670 นาโนเมตร ซึ่งเป็นเบื้องหลังของกลไกการที่ทำให้เกิดการดูดสารเข้าสู่เซลล์
ภาพแสดงการที่แสงช่วย ในการกระตุ้นให้เซลล์นำยาต้านมะเร็งผ่านเข้าไปภายในเซลล์มะเร็ง และช่วยทำให้สารอาหาร และวิตามินผ่านเข้าสู่ชั้นเซลล์ผิวได้ดีขึ้น ภาพทางด้านขวาบน พื้นผิวที่ชอบน้ำ ความหนาแน่น (ρ) ความหนืด (η) ในระดับนาโนเมตรนั้นพื้นผิวสัมผัสของน้ำ (IWL) และผลของแรงตึงผิวที่ผิวสัมผัส (γ) ซึ่งค่าทั้งสามที่ทำให้เกิดรูปสามเหลี่ยามนี้สามารถเปลี่ยนแปลงได้ด้วยแสง ความยาวคลื่น 670 นาโนเมตร ซึ่งเป็นเบื้องหลังของกลไกการที่ทำให้เกิดการดูดสารเข้าสู่เซลล์
      
       นับเป็นครั้งแรกที่มีการใช้วิธีการบังคับให้เซลล์มะเร็งให้ยอมรับยาโดยที่ ไม่มีการดัดแปลงตัวยา ซึ่งวิธีทั่วไปที่ใช้ในการที่จะทำให้เซลล์รับยาเข้าไปนั้น จะเป็นวิธีการแพร่ผ่าน ( passive diffusion) ผ่านโครงสร้าง ลิปิดไบเลเยอร์ ( lipid bilayer) ของเยื่อหุ้มเซลล์ หรือการแพร่ผ่านโดยผ่านทางช่องโปรตีนที่อยู่บริเวณเยื่อหุ้มเซลล์ อย่างไรก็ตามการบำบัดด้วยเคมีเหล่านี้บ่อยครั้งที่เกิดปัญหา ที่เรียกว่า Multi-drug resistance หรือการต่อต้านของเยื่อหุ้มเซลล์ ซึ่งทำให้เกิดกระบวนการตรงกันข้าม (efflux) คือทำให้เยื่อหุ้มเซลล์ผลักยาเหล่านั้นออกไปจากเซลล์ ปัจจุบันนักวิจัยได้พยายามจะแก้ปัญหานี้ พยายามหาวิธีการทางเคมี และทางชีวเคมี ที่จะสามารถทำให้เยื่อหุ้มเซลล์ยอมรับยาเข้าไปภายในมากกว่าจะเกิดขึ้นด้วย กลไกธรรมชาติของเซลล์เอง
       ในทางตรงกันข้ามกับวิธีส่วนใหญ่ที่เน้นทางด้านการดัดแปลงโมเลกุลของยา ทีมวิจัยของ Sommer ได้มุ่งเน้นไปยังการดัดแปลงปริมาตรของเซลล์ โดยเมื่อทำการให้แสงเลเซอร์ที่มีความเข้มแสงปานกลาง ( 100 w/m2) ที่ความยาวคลื่น 670 นาโนเมตร ทั้งความหนาแน่น และความหนืดของน้ำในเซลล์มีค่าลดลง ส่งผลให้ปริมาตรของเซลล์เพิ่มมากขึ้น ( จากสมการ ความหนาแน่น เท่ากับ มวล/ปริมาตร ) และน้ำภายในเซลล์จะมีปฏิสัมพันธ์กับสารที่ชอบน้ำชนิดอื่น ๆ ภายในเซลล์เช่น โมเลกุลขนาดใหญ่ และออร์แกเนลในเซลล์


กลไกการรับยาเข้าสู่เซลล์

       ความหนาแน่น     และความหนืดของน้ำ     ที่ระดับนาโนเมตรนั้นจะมีปฏิสัมพันธ์บริเวณผิวแตกต่างจาก น้ำปกติ (ขนาดใหญ่) ที่เรารู้จัก และการฉายเลเซอร์ทำให้น้ำในระดับนาโนเมตรทำให้น้ำมีความหนาแน่นลดลง ซึ่งไม่พบปรากฏการณ์นี้ในน้ำปกติ เมื่อหยุดการะกระตุ้นด้วยเลเซอร์ชั้นของน้ำที่อยู่บริเวณผิวหน้าจะจัดเรียง ตัวใหม่ และเกิดแรงผลักในทางตรงข้าม ทำน้ำที่อยู่รอบ ๆ เซลล์ (ประกอบไปด้วยโมเลกุลของยา) ถูกดูดเข้าสู่เซลล์
ทีมวิจัยจาก Ulm ได้ยืนยันการใช้วิธีการนี้โดยใช้สารสกัดจากชาเขียวเป็นยาสำหรับเซลล์มะเร็ง ปากมดลูกในมนุษย์ เนื่องจากในชาเขียวประกอบด้วยสาร epigallocatechin gallate EGCG ที่มีความเข้มข้นสูง และมีผลในการยับยั้งเซลล์มะเร็ง และทีมวิจัยจะนำวิธีการนี้ไปทดลองกับสารต้านมะเร็งชนิดอื่น ๆ อีกด้วย


แสงและประโยชน์การใช้งาน

       แสงเลเซอร์ที่ปกติถูกใช้ในการรักษาและชะลอการเหี่ยวย่นของใบหน้า ถูกพบว่าสามารถช่วยทำให้เซลล์ในหลอดทดลองเพิ่มจำนวนได้ อย่างไรก็ตามแม้ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ยังไม่เข้าใจกลไกที่แน่ชัดของเหตุการ นี้แต่การศึกษาในครั้งนี้แสดงให้เห็นว่า แสงช่วยในกระบวนการนำส่งโมเลกุลของสาร (สารอาหาร หรือยา) เข้าสู่เซลล์
       ทีมนักวิจัยได้ตั้งความหวังในการตรวจความเหมาะสมของเลเซอร์ และทดลองวิธีการนี้ในร่างกายสิ่งมีชีวิตในอนาคต และทีมวิจัยยังกล่าวว่าวิธีการนี้สามารถใช้ร่วมกับการรักษาทางเคมี อื่น ๆ อีกด้วย

แหล่งข้อมูลอ้างอิง
- http://optics.org
- Photomedicine and Laser Surgery 28 429
-http://www.thai-nano.com

หุ่นยนต์ขนาดจิ๋วสำหรับการทำงานในระดับนาโนเมตร

หุ่นยนต์ขนาดจิ๋วสำหรับการทำงานในระดับนาโนเมตร

หุ่นยนต์ขนาดเล็กที่สามารถทำงานได้กับเซลล์ได้อย่างแม่นยำ และสามารถประกอบชิ้นส่วนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ระดับไมโครเมตรได้ จะเป็นการบุกเบิกยุคของโรงงานระดับนาโนเมตรในอนาคต
หุ่นยนต์ขนาดเล็กที่สามารถทำงานได้กับเซลล์ได้อย่างแม่นยำ และสามารถประกอบชิ้นส่วนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ระดับไมโครเมตรได้ จะเป็นการบุกเบิกยุคของโรงงานระดับนาโนเมตรในอนาคต

       หุ่นยนต์ขนาดเล็กที่สามารถทำงานได้กับเซลล์ได้อย่างแม่นยำ และสามารถประกอบชิ้นส่วนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ระดับไมโครเมตรได้ จะเป็นการบุกเบิกยุคของโรงงานระดับนาโนเมตรในอนาคต
      หุ่นยนต์แบบใหม่ ที่มีขนาดไม่ใหญ่ไปกว่าขนาดของลูกเต๋า แต่สามารถทำงานเพื่อการประกอบวงจรขนาดเล็กได้ สามารถฉีดสารต่าง ๆ เข้าไปในเซลล์เดี่ยว ๆ ได้ และยังสามารถตรวจวัดในระดับโมเลกุลได้อีกด้วย อ้างอิงจากโครงการหุ่นยนต์ระดับไมโครเมตรสหภาพยุโรป ที่เรียกว่า ไมครอน (Micron) ซึ่งรายงานว่าทีมวิจัยสามารถสร้างหุ่นยนต์ที่ทำงานแบบอัตโนมัติในระดับ โมเลกุลได้ โดยวัตถุประสงค์หลักของการสร้างหุ่นยนต์นี้เพื่อใช้การวิจัย การประกอบและสร้างอุปกรณ์ต้นแบบ และเพื่อการใช้งานด้านอุตสาหกรรม ตัวอย่างเช่น การทดสอบยา และสร้างอุปกรณ์อิเล็กโทรนิกส์ต่าง ๆ
      โครงการนี้ประกอบด้วยกลุ่มวิจัย 8 กลุ่มจาก 7 ประเทศ ซึ่งได้ทำการพัฒนาหุ่นยนต์ขนาดจิ๋วหลายแบบ โดยแต่ละแบบมีอุปกรณ์เฉพาะ เพื่อที่จะสามารถทำงานร่วมกันได้อย่างสมบูรณ์ ในงานที่หุ่นยนต์เพียงตัวเดียวไม่อาจจะทำได้ ทีมนักวิจัยได้พัฒนาอุปกรณ์ หลากหลายแบบ รวมถึง อุปกรณ์การจัดเรียงระดับไมโครเมตร เข็มของกล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม และเข็มที่มีความแม่นยำสูงในการแทงเข้าไปในเซลล์ อย่างไรก็ตามทีมวิจัยยังไม่สามารถพัฒนาการทำงานร่วมกันของหุ่นยนต์ขนาดจิ๋ว เหล่านี้ได้อย่างสมบูรณ์เนื่องจากข้อจำกัดของเวลา และงบประมาณที่สิ้นสุดลง
       อย่างไรก็ตามดูเหมือนว่าทีมวิจัยได้สร้างผลงานที่น่าประทับใจเนื่องจาก หุ่นยนต์เหล่านี้มีความทันสมัย และแตกต่างจากหุ่นยนต์แบบอื่น ๆ Ron Fearing ศาสตราจารย์ ด้านวิศวกรรมไฟฟ้า และวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์จาก UC Berkeley ซึ่งเป็นหนึ่งในทีมวิจัยที่เกี่ยวกับการพัฒนาหุ่นยนต์ขนาดจิ๋วได้แสดงความ คิดเห็นว่า จุดเริ่มต้นของความน่าสนใจนั้นเกิดขึ้นเมื่อหุ่นยนต์กว่า 1 โหลสามารถทำงานด้วยกันได้ แต่สิ่งที่น่าอัศจรรย์กว่าคือการที่งานสามารถสำเร็จเสร็จสิ้นได้โดยการทำงาน ของหุ่นย์จิ๋วเพียงแค่ไม่กี่ตัว
      ในการทดลองได้มีการทดสอบใช้หุ่นยนต์จิ๋วฉีดของเหลวเข้าไปในเซลล์ ซึ่งเป็นกระบวนการที่นักวิทยาศาสตร์ใช้ในการศึกษาดีเอ็นเอ หรือผลของยาชนิดใหม่ต่อเซลล์ โดยขั้นแรกนักวิทยาศาสตร์จะต้องยึดให้เซลล์อยู่กับที่ด้วยอุปกรณ์ที่ใช้โดย ปกติ หลังจากที่หุ่นยนต์จิ๋วได้เติมของเหลวในหลอดฉีดแล้วก็จะถูกควบคุมโดยมนุษย์ ไปยังเซลล์ จากนั้นก็ทำการฉีดของเหลวอย่างแม่นยำในปริมาณที่กำหนดเข้าสู่เซลล์ (ปริมาณน้อยมากและไม่ทำให้เซลล์แตก) ของเหลวที่ฉีดเข้าไปถูกออกแบบให้ติดตามสารที่อยู่ภายในเซลล์โดยทำให้เกิดการ เรืองแสงภายในเซลล์เพื่อยืนยันว่าเซลล์ยังคงมีชีวิตอยู่ภายหลังการถูกฉีดสาร เข้าไป
หุ่นยนต์ Micron
หุ่นยนต์ Micron
จากการทดสอบการทำงานของหุ่นยนต์หลาย ๆ ตัว นักวิทยาศาสตร์พบว่า หุ่นยนต์ทั้งหมดสามารถทำงานได้ตามขั้นตอนที่ต้องการได้โดยอัตโนมัติ Jőrg Seyfried หัวหน้าหน่วย Micromechatronics และ Microrobotics แห่งมหาวิทยาลัย Karlsruhe ประเทศเยอรมัน ซึ่งเป็นสถาบันแกนนำของกลุ่มวิจัย ได้อธิบายตัวอย่างการทำงานร่วมกันของหุ่นยนต์จิ๋วไว้ดังนี้ หุ่นยนต์ตัวแรกถูกสร้างให้มีกล้อง (พัฒนาขึ้นระหว่างการวิจัย) เพื่อระบุตำแหน่งของเซลล์ในจานเลี้ยง หุ่นยนต์ตัวที่ 2 จะทำหน้าที่ค้นหา และยึดเซลล์ให้อยู่ที่ตำแหน่งที่ต้องการ และหุ่นยนต์ตัวที่ 3 จะทำการฉีดเข้าไปในเซลล์ โดยใช้ระบบอินฟราเรดในการสื่อสาร และประมวลภาพโดยใช้ระบบประมวลผลที่พัฒนาขึ้นในโครงการนี้

ภาพจำลองการทำงานร่วมกันของหุ่นยนต์
ภาพจำลอง 
การทำงานร่วมกันของหุ่นยนต์
ทีมนักวิจัยยังได้แสดงให้เห็นว่าหุ่นยนต์ที่ถูกสร้างขึ้นนั้นสามารถนำ เอาวัสดุมาประกอบกันเป็นวงจรขนาดเล็กได้ เช่นเดียวกับการใช้เข็มของกล้องจุลทรรศน์แรงอะตอมในการระบุตำแหน่งของหุ่น ยนต์บนพื้นผิว และสามารถยึดอยู่ที่ตำแหน่งที่ต้องการได้อย่างแม่นยำที่ระยะ 2 นาโนเมตร ซึ่งเล็กกว่าความกว้างของโมเลกุล ดีเอ็นเอเสียอีก นอกจากนี้เข็มยังสามารถใช้ในการตรวจวัดกระแสไฟฟ้าจากเซลล์ หรือสมบัติเชิงกล และยังสามารถเขียนในระดับนาโนเมตรได้อย่างแม่นยำด้วยเทคนิคที่เรียกว่า ดิปเพ็นลิโทรกราฟฟี (dip-pen lithography)
       ถึงแม้ว่าการทำงานร่วมกันแบบทีมเวิร์ค ของหุ่นยนต์ยังต้องใช้เวลาอีกหลายปี แต่การลงทุนเกี่ยวกับหุ่นยนต์เหล่านี้ในผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ น่าจะเกิดขึ้นในเร็ววันนี้ จากการสัมภาษณ์ Seyfried ได้ให้ความคิดเห็นว่าภาคอุตสาหกรรมได้แสดงความสนใจอย่างมาก เกี่ยวกับการฉีดสารเข้าเซลล์ เนื่องจากสามารถนำมาใช้งานได้ในห้องปฏิบัติการที่ต้องการใช้เครื่องมือที่มี ความแม่นยำสูงในการฉีดสารเข้าไปในเซลล์เดี่ยว ๆ ซึ่งหุ่นยนต์เหล่านี้สามารถทำได้ในราคาที่ไม่แพง นอกจากนี้ ระบบเครื่องกลแบบใหม่ ๆ ก็จะถูกนำมาใช้ในของเล่น และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในชีวิตประจำวัน
แต่จากหุ่นยนต์ต้นแบบเพียงไม่กี่ตัวหากจะพัฒนาให้เกิดกองทัพของหุ่น ยนต์จำเป็นจะต้องก้าวผ่านอุปสรรคที่สำคัญอย่างหนึ่งก่อน ก็คือประเด็นเกี่ยวกับพลังงาน หุ่นยนต์ไมครอน และหุ่นยนต์ขนาดเล็กที่มีการพัฒนามาก่อนหน้าที่ที่ สถาบัน MIT เช่น นาโนวอร์คเกอร์ ( Nanowalker) ได้รับพลังงานจากพื้นที่หุ่นยนต์ปฏิบัติงานอยู่ แต่การที่หุ่นยนต์ขนาดเล็กจำนวนมากจะทำงานได้นั้นก็ต้องใช้พลังงานมากเช่น กัน และพลังงานที่ใช้จะมากกว่าการทำงานของหุ่นยนต์ไมครอนเพียงตัวเดียวที่ทำ งานอยู่บนพื้นพลังงาน และการทำงานนั้นก็ทำให้เกิดความร้อนขึ้น เช่นหุ่นยนต์นาโนวอร์คเกอร์ ที่ต้องการพลังงานมากกว่า หุ่นยนต์ไมครอนนั้น ทำงานบนฮีเลียมแช่แข็งเพื่อให้หุ่นยนต์ไม่ร้อนเกินไป ซึ่งฮีเลียมแช่แข็งนั้นมีอุณหภูมิ อยู่ที่ประมาณ – 70 องศาเซลเซียส ซึ่งห่างไกลจากอุณหภูมิขณะปฏิบัติงาน ตัวอย่างเช่น การทำงานกับเซลล์สิ่งมีชีวิต Sylvain Martel นักวิจัยที่เป็นผู้พัฒนา นาโนวอร์คเกอร์ ขณะนี้ได้ทำงานร่วมกับ Ecole Poly technique de Montreal เพื่อทำการพัฒนาหุ่นยนต์รุ่นต่อไปซึ่งจะมีขนาดเล็กมากกว่าเดิม และใช้พลังงานน้อยกว่าเดิม 

ความกังวลเกี่ยวกับการใช้พลังงานปริมาณมากนั้น จะเพิ่มมากขึ้นเมื่อมีการเพิ่มอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และนวัตกรรมอื่นๆ ที่ทำให้หุ่นยนต์มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น และถึงแม้ว่าปัญหาด้านพลังงานจะได้รับการแก้ไข แต่ก็ยังคงมีคำถามบางประการเกี่ยวกับหุ่นยนต์ขนาดจิ๋ว ซึ่งถึงแม้ว่าหุ่นยนต์จิ๋วเหล่านี้จะสามารถแก้ปัญหาด้านความแม่นยำ และการประกอบที่รวดเร็ว แต่ Ralph Holles ซึ่งเป็นผู้พัฒนาหุ่นยนต์เพื่อใช้ในการประกอบระดับไมโครเมตรได้กล่าวถึงข้อ ดีของการมีหุ่ยนต์ขนาดจิ๋วจำนวนมาก คือความสามารถในการสร้างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ได้ถึง 1 ล้านชิ้นต่อวัน แต่ปัจจุบันความต้องการสำหรับการผลิตนั้นอยู่ที่ 1 แสนชิ้นหรือต่ำกว่านั้นซึ่งระบบการผลิตในขณะนี้ก็สามารถทำงานได้อย่างมี ประสิทธิภาพเพียงพอ
       สำหรับผู้ที่สนับสนุน   การใช้หุ่นยนต์ขนาดจิ๋ว   เพื่อการผลิตระดับ อุตสาหกรรมได้ให้ความคิดเห็นว่า ข้อดีที่เด่นชัดของหุ่นยนต์ขนาดจิ๋วเหล่านี้เป็นเรื่องของราคา (เมื่อมีขนาดเล็กลง ราคาของหุนยนต์ต่อตัวจะถูกลง) และสามารถสร้างระบบการทำงานได้โดยใช้หุ่นยนต์หลายร้อยตัวทำงานด้วยกัน ซึ่งการทำงานแบบเดียวกันนี้หากใช้อุปกรณ์ขนาดใหญ่จะมีราคาสูงมาก
       อย่างไรก็ตามแม้ว่าการพัฒนาหุ่นยนต์ขนาดจิ๋วเหล่านี้ยังมีอุปสรรค และขีดจำกัดในหลายด้าน แต่ความเป็นไปได้ในการพัฒนาหุ่นยนต์เหล่านี้ ก็ยังคงเป็นที่จับตามองร่วมกับการสนับสนุนจากภาคอุตสาหกรรมด้วยความหวังว่า หุ่นยนต์เหล่านี้จะช่วยแก้ปัญหาในระบบการผลิต และการพัฒนาสินค้าในอนาคต 


แหล่งข้อมูลอ้างอิงhttp://www.ibmt.fraunhofer.de
ftp://ftp.cordis.europa.eu
http://medgadget.com
http://www.technologyreview.com
http://www.thai-nano.com