อวัยวะเทียมยุคหน้า ปลูกถ่ายด้วยวัสดุแกรฟีน

เวชศาสตร์การฟื้นฟูสภาวะเสื่อม หรือ Regenerative Medicine และวิศวกรรมเนื้อเยื่อ หรือ Tissue Engineering นับเป็นเทคโนโลยีทางการแพทย์ในยุคสมัยใหม่ที่ในปัจจุบันเริ่มมีความเป็นไปได้ และน่าสนใจมากยิ่งขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากในปัจจุบันเราสามารถสร้างอวัยวะเทียมได้หลากหลายมากยิ่งขึ้น และนำมาใช้ทดแทนอวัยวะที่เสื่อมไปได้จริง ไม่ว่าจะเป็น หลอดลมใหญ่ (Trachea) หลอดเลือดหัวใจสำหรับบายพาส ท่อน้ำตา จมูกและใบหู เป็นต้น ด้วยการใช้วัสดุก้าวหน้าขั้นสูง (Advanced Materials)สมัยใหม่ต่างๆ รวมทั้ง แกรฟีน (graphene) วัสดุคาร์บอนสองมิติซึ่งเป็นวัสดุมหัศจรรย์แห่งยุคนี้ก็ว่าได้ เพื่อสร้างอวัยวะเทียมที่มีขนาดเล็กลงได้ แข็งแรงทนทาน และเข้าได้กับร่างกายมนุษย์ โดยไม่ถูกต่อต้านจากร่างกาย

แม้ว่าที่ผ่านมา แกรฟีนจะไม่ได้ถูกนำมาใช้มากนักในผลิตอุปกรณ์การแพทย์ต่างๆ เนื่องจากความเป็นพิษของมันต่อเนื้อเยื่อของมนุษย์ ถ้าเข้าไปอยู่ในร่างกาย แต่อย่างไรก็ตาม ล่าสุด นักวิจัยชาวอังกฤษสามารถคิดค้นการใช้แกรฟีนคอมพอสิตกับพอลิเมอร์ หรือวัสดุอื่นๆ โดยต้องการใช้คุณสมบัติเรื่องความแข็งแรง น้ำหนักเบา คุณสมบัติต่อต้านเชื้อโรค ความยืดหยุ่น ทนต่อการกัดกร่อน ของแกรฟีนมาช่วยทำให้ วัสดุฝังในได้ (Implantable Materials) เหล่านี้เป็นจริงขึ้นมา ทำให้แกรฟีนคอมพอสิตเป็นวัสดุในอุดมคติของวัสดุที่สามารถเข้าได้กับมนุษย์เลยทีเดียว

นักวิจัยจากบริษัท NanoRegMed ของสหราชอาณาจักร ได้คิดค้นวัสดุคอมพอสิต (composite) ระหว่าง polycaprolactone (PCL) กับแกรฟีน โดยที่สามารถปรับสภาพให้เข้าได้กับเนื้อเยื่อของมนุษย์ได้โดยทำให้แผ่นแกรฟีนแทรกเข้าไปอยู่ด้านในของโครงข่ายพอลิเมอร์ ดังนั้น แกรฟีนจะถูกห่อหุ้มอยู่ เพื่อป้องกันไม่ให้แกรฟีนสัมผัสกับเนื้อเยื่อโดยตรง วัสดุคอมพอสิตแกรฟีนดังกล่าวมีความแข็งแรงมาก ทนแรงได้ถึง 80 กิโลกรัม และที่สำคัญคือสามารถขึ้นรูปได้ด้วยการพิมพ์แบบสามมิติ (3D Printing) แล้วนำไปเป็นโครง (scaffold) เพื่อเลี้ยงเซลล์ต้นกำเนิด หรือสเต็มเซลล์ ให้กลายเป็น อวัยวะเทียม ขึ้นมา นอกจากนี้ยังมีการใช้วัสดุคอมพอสิตดังกล่าวเพื่อสร้างหลอดเลือดแดงเทียม ที่ติดกับแอนตี้บอดี้ ทำจากสายโปรตีนเพปไทด์ที่ด้านในผนังของหลอดเลือดเทียม ทำให้กลายเป็นเยื่อบุผนังหลอดเลือด

ถึงแม้ว่าวัสดุทางการแพทย์ที่กล่าวมานี้ยังไม่ถูกนำมาใช้ในเชิงพาณิชย์ก็ตาม จะต้องผ่านการทดสอบทางคลินิกก่อน แต่ความฝันที่จะมีวัสดุก้าวหน้าทางการแพทย์ที่สามารถปรับแต่งให้มีความยืดหยุ่นและแข็งแรงเพื่อใช้สร้างอวัยวะเทียมต่างๆได้อย่างเหมาะสม ก็ไม่ไกลเกินความจริง นอกจากเรื่อง การสร้างอวัยวะเทียมแล้วแกรฟีนคอมพอสิตยังถูกนำไปใช้สำหรับการสร้างกระดูกเทียมเพื่อฝังในร่างกายด้วย และมีการใช้แกรฟีนคอมพอสิตกับสังกะสีออกไซด์เพื่อเคลือบฟันให้ทนทานต่อการกัดกร่อนอีกด้วย ดังนั้น แกรฟีนคอมพอสิตจึงเป็นวัสดุก้าวหน้าขั้นสูงสำหรับการแพทย์สมัยใหม่ที่น่าสนใจและติดตามเป็นอย่างยิ่ง

*บทความโดย ดร. อดิสร เตือนตรานนท์ ผู้อำนวยการหน่วยวิจัย ศูนย์นวัตกรรมการพิมพ์อิเล็กทรอนิกส์และอิเล็กทรอนิกส์อินทรีย์ ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ