ทีมวิจัยสหรัฐฯ คิดค้นกาวชีวภาพ ตามคุณสมบัติของเมือกหอยทาก

ทาก กลายเป็นแรงบันดาลใจ สำหรับการผลิตกาวชีวภาพชนิดใหม่ ที่ยึดติดได้ดีเป็นพิเศษ Image copyright SPL
คำบรรยายภาพ ทาก กลายเป็นแรงบันดาลใจ สำหรับการผลิตกาวชีวภาพชนิดใหม่ ที่ยึดติดได้ดีเป็นพิเศษ

เมือกหอยทากที่ถูกปล่อยออกมาเพื่อป้องกันตัวเอง ได้จุดประกายความคิดให้แก่นักวิทยาศาสตร์ในคิดค้นกาวชนิดใหม่ ที่อาจเปลี่ยนแปลงวงการแพทย์ได้

กาวชีวภาพ ชนิดนี้มีคุณสมบัติการยึดติดที่แข็งแกร่ง สามารถเคลื่อนไหวได้ตามร่างกาย และยังติดทนทานบนพื้นผิวที่เปียกด้วย ถึงขนาดทีมสัตว์แพทย์ที่มหาวิทยาลัยฮาวาร์ด เคยนำไปใช้ปิดรอยรั่วที่หัวใจของหมูมาแล้ว โดยผู้เชี่ยวชาญกล่าวถึงกาวชนิดนี้ว่า "จะเป็นที่ต้องการอย่างมากแน่นอน"

สถาบันวิสส์เพื่อวิศวกรรมชีวภาพ พัฒนากาวชนิดใหม่นี้ ขึ้นจากแนวคิดในงานวิจัยทากสายพันธุ์ดัสกี อรีออน ซึ่งสามารถผลิตเมือกเอาไว้ป้องกันตัวเองจากสัตว์นักล่าได้ ดร.เจียนหยู ลี่ กล่าวว่า "เราใช้หลักวิศวกรรมมาดัดแปลงส่วนประกอบสำคัญของกาว ให้มีลักษณะเหมือนกับเมือกของทาก"

กาวชีวภาพที่ผลิตได้ มีองค์ประกอบ 2 ส่วน คือตัวกาว และตัวกันกระแทกที่เป็นวัสดุเชิงชีวเคมี

ส่วนคุณสมบัติความเหนียว เกิดจากการดึงดูดของ 3 องค์ประกอบ คือ ระหว่างกาวที่มีประจุบวก เซลล์ที่มีประจุลบในร่างกายมนุษย์ซึ่งทำให้เกิดพันธะโคเวเลนต์ระหว่างอะตอมบนพื้นผิวของเซลล์และกาว และวิธีที่กาวซึมเข้าสู่พื้นผิวเนื้อเยื่อ

Image copyright J LI
คำบรรยายภาพ กาวที่ได้รับแรงบันดาลใจมาจากตัวทาก

นอกจากนี้ องค์ประกอบที่รองรับแรงกระแทก ยังเป็นอีกส่วนสำคัญของการทำงานซึ่งช่วยให้กาวสามารถยึดติดอยู่ได้

ผลการทดลองที่ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารเชิงวิชาการ Science ยังแสดงให้เห็นด้วยว่า กาวไม่เป็นพิษต่อเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิต และมีคุณสมบัติยึดติดได้ดีกว่ากาวที่ใช้ในเชิงการแพทย์ปัจจุบันถึง 3 เท่า

ดร.ลี่ กล่าวกับบีบีซีว่า "ผมทึ่งกับระบบนี้มาก เราได้แก้ปัญหาความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ และได้เปิดโอกาสที่ยิ่งใหญ่ให้กับวงการแพทย์"

"มันสามารถนำไปใช้ได้ค่อนข้างกว้างขวาง ตัววัสดุเองมีความคงทนมาก ยืดหยุ่น และไม่ทำให้เกิดอาการแพ้ ซึ่งจะเป็นประโยชน์มากเมื่อนำไปใช้กับเนื้อเยื่อกลุ่มที่มีการเคลื่อนไหวอย่างหัวใจ และปอด"

กาวชนิดนี้ สามารถใช้ได้ทั้งแบบแผ่นแปะบนผิวหนัง และแบบน้ำสำหรับฉีดเข้าสู่บาดแผลที่อยู่ในส่วนลึกของร่างกาย โดยกาวจะติดเข้ากับพื้นผิวภายในเวลา 3 นาที และจะค่อยๆ แข็งแรงขึ้นหลังจากนั้น จนมีความคงทนเทียบเท่ากับกระดูกอ่อนภายใน 30 นาที

ส่วนแนวคิดอื่น ยังรวมถึงการนำวิธีการเดียวกันนี้ ไปใช้เพื่อให้ยาเฉพาะบางส่วนของร่างกาย หรือใช้ติดอุปกรณ์การแพทย์เข้ากับอวัยวะ เช่น เครื่องช่วยกระตุ้นการเต้นของหัวใจเป็นต้น

คาดยังมีความต้องการสูง

ดร.คริส ฮอลแลนด์ จากภาควิชาวัสดุเชิงวิทยาศาตร์และวิศวกรรม ของมหาวิทยาลัยเชฟฟิลด์ กล่าวว่า "ผมยอมรับว่า สิ่งนี้ยอดเยี่ยมมาก และชัดเจนว่าจะใช้ได้ผลดีกว่าทางเลือกอื่นที่มีอยู่ในตลาดตอนนี้ และมีแนวโน้มจะเป็นที่ต้องการในปริมาณมาก แม้ว่าจะยังอยู่ในขั้นตอนการเริ่มพัฒนา แต่ผลงานการคิดค้นเช่นนี้อาจกลายเป็นส่วนหนึ่งของอุปกรณ์มาตรฐานสำหรับศัลยแพทย์ได้"

อย่างไรก็ตาม ขณะนี้ กาวชนิดใหม่ยังไม่ใช่เทคโนโลยีที่พร้อมจะนำไปใช้งานในด้านการแพทย์ได้ โดยเท่าที่ผ่านมาเป็นการทดลองที่พิสูจน์ได้ในห้องปฏิการณ์เท่านั้น ซึ่งเป็นการทดลองกับหนู และการทดลองปิดรอยรั่วในหัวใจหมูซึ่งติดอยู่กับเครื่องจำลองการเต้นของหัวใจ

ส่วนสถาบันวิสส์ ที่ได้ยื่นขอจดสิทธิบัตรผลงานแล้ว ระบุว่า กาวชนิดนี้มีต้นทุนการผลิตไม่แพง

อุปกรณ์ช่วยชีวิต

นอกจากนี้ ทางทีมวิจัยกำลังพยายามผลิตกาวแบบที่ย่อยสลายได้ตามธรรมชาติ หลังจากที่ร่างกายฟื้นตัวดีแล้ว

ศ.จอห์น ฮันท์ หัวหน้าทีมค้นคว้าด้านเทคโนโลยีการแพทย์และวัสดุชั้นสูง จากมหาวิทยาลัยน็อตติงแฮม เทรนท์กล่าวว่า "เป็นที่ชัดเจนว่า ผู้ให้บริการด้านสาธารณสุขกำลังต้องการวัสดุสำหรับยึดติดแบบใหม่ ที่เป็นกาวหรือเทปปิดแผล ซึ่งผลงานนี้ มีศักยภาพที่จะช่วยยกระดับบริการด้านสาธารณสุขรวมถึงอาจช่วยชีวิตคนได้"

"เป็นผลงานวิจัยที่น่าตื่นเต้น แต่รายละเอียดของความเข้ากันได้ในเชิงชีววิทยา ยังคงต้องรอการพิสูจน์ขั้นต่อไปซึ่งอยู่นอกเหนือจากที่ถูกเขียนไว้ในรายงานนี้ เช่นประสิทธิผลระยะยาว ความปลอดภัย และการนำไปใช้จริงในแง่การแพทย์"

ข่าวที่เกี่ยวข้อง