หุ่นชีวยนต์ อีกความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์
|
'หุ่นชีวยนต์' อีกความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์
เมื่อ 4-5 ปีที่แล้ว ผู้เชี่ยวชาญด้านวิทยาการหุ่นยนต์ ชวนให้คิดว่า ไม่แน่ หุ่นยนต์ในอนาคตอาจจะมีร่างกายนุ่มนิ่มคล้ายคนก็ได้ แม้ตอนนี้ยังไม่เป็นจริง แต่มนุษย์ก็สร้างสิ่งที่เรานึกไม่ถึงมากมาย
 'หุ่นชีวยนต์' อีกความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์
ข่าวคราวความก้าวหน้าเกี่ยวกับหุ่นยนต์ที่น่าสนใจมีออกมาเรื่อยๆ นะครับ ถ้านำมาประมวลกันเข้า ก็จะเห็นแนวโน้มโลกอนาคตอันใกล้ได้ไม่น้อยทีเดียว เช่น ปกติเวลาเรานึกถึงหุ่นยนต์ ก็มักจะมีภาพในใจเป็นหุ่นที่มีโครงสร้างเป็นโลหะหรือพลาสติก ดูแข็งๆ ไม่เหมือนคนหรือสิ่งมีชีวิตอื่น แต่ภาพเหล่านี้ในอนาคตอาจจะค่อยๆ เลือนลงไปเรื่อยๆ ก็ได้นะครับ
งานวิจัยสาขาใหม่ที่เรียกว่า วิศวกรรมเนื้อเยื่อ (tissue engineering) กำลังจะมาเปลี่ยนแปลงเรื่องนี้ครับ เวลาพูดถึงศาสตร์นี้ ก็มักนึกถึงการประยุกต์ใช้งานหลายอย่างนะครับ เช่น การเลี้ยงเซลล์จนได้เป็นเนื้อเยื่อหรืออวัยวะมาใช้งาน โดยตั้งต้นจากเซลล์ที่มีศักยภาพ ซึ่งก็มักจะเป็นสเต็มเซลล์ ที่แบ่งตัวและเปลี่ยนแปลงรูปร่างไปทำหน้าที่ต่างๆ ได้ดีนั่นเอง ที่ทำได้แล้ว เช่น ผิวหนังและกระเพาะปัสสาวะเทียม
มาดูรายละเอียดกันเพิ่มอีกสักนิดนะครับว่า ในระดับห้องปฏิบัติการ งานวิจัยเกี่ยวกับพวก “ไบโอบ็อต (biobot)” หรือ “(หุ่น) ชีวยนต์” พวกนี้ก้าวหน้าไปขนาดไหนแล้ว
ก่อนอื่นคงต้องบอกว่า วิธีสร้างชีวยนต์พวกนี้ไม่ได้เอาเซลล์มาวางกองๆ บนแกนโครงสร้างนะครับ เพราะถ้าขืนทำแบบนั้น มันก็จะเพิ่มจำนวนแผ่ออกไปทุกทิศทุกทาง
ปกติเวลาจะ “สร้างอวัยวะ” อะไรสักอย่างในห้องปฏิบัติการ ก็ต้องมีการเติมสารบางอย่างที่กระตุ้นให้มันค่อยๆ เปลี่ยนแปลงรูปร่างและหน้าที่อย่างเหมาะสม
คราวนี้กลับมาที่ชีวยนต์ของเราอีกที วิธีการจะง่ายกว่านิดหน่อยคือ จะต้องมีส่วนโครงร่างจิ๋ว (micropattern) คอยรองรับอยู่ ซึ่งมันก็จะทำหน้าที่คล้ายกับเป็นโครงกระดูกของชีวยนต์นั่นเอง
วัสดุเหล่านี้ก็ต้องมีสมบัติเบื้องต้น คือ เซลล์ยึดเกาะได้ดี ถ้าเป็นกรณีของการสร้างอวัยวะใหม่ ก็อาจเป็นพอลิเมอร์บางอย่างที่ย่อยสลายได้ เพื่อให้สลายไปและเกิดเซลล์แทนที่มันในที่สุด
แต่ในกรณีชีวยนต์อาจจะไม่จำเป็นขนาดนั้น ตัวโครงร่างจิ๋วพวกนี้นอกจากเป็นแผ่นรองรับเซลล์แล้ว ยังต้องออกแบบให้เซลล์ “ขยับ” ตัวกันอย่างสอดประสาน จนเคลื่อนที่ได้คล้ายกับเป็นครีบหรือขา ช่วยในการแหวกว่ายหรือคืบคลาน
ชีวยนต์ชนิดแรกที่อยากจะแนะนำมาจากฝีมือของนักวิจัยที่สถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนีย (California Institute of Technology) มันคือ หุ่นยนต์แมงกระพรุนที่มีชื่อเรียกเก๋ๆ ว่า เมดูซอยด์ (medusoid) ซึ่งอาจทำให้บางคนนึกถึงอสุรกาย เมดูซา (Medusa) ที่มีงูบนหัวและมองใครก็กลายเป็นหิน
และอันที่จริงไฟลัมย่อย เมดูโซซัว (Medusozoa) ในไฟลัม ไนดาเรีย (Cnidaria) ก็มีแมงกะพรุนเป็นสมาชิกสำคัญ อาจจะเนื่องจากระยางค์ของมันที่ดูเป็นเส้นๆ ดูคล้ายกับงูพิษบนหัวเมดูซานั่นเอง
ใครสนใจดูหน้าตาชีวยนต์ตัวนี้ ลองดูที่คลิปในเว็บไซต์ของวารสาร Nature ได้ที่ http://www.nature.com/news/artificial-jellyfish-built-from-rat-cells-1.11046 ครับ
“แมงกะพรุนยนต์” ตัวนี้สร้างจากซิลิโคนกับเซลล์หัวใจหนู ซึ่งหากปล่อยกระแสไฟฟ้ากระตุ้น มันก็จะเคลื่อนที่ในสารละลายได้ไม่ต่างจากแมงกะพรุนตัวจริงเลยทีเดียว
มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดก็ไม่เบาครับ สร้าง “ชีวยนต์ปลากระเบน” ซึ่งเซลล์หัวใจที่แปะอยู่จะบีบตัวตามแต่ความถี่แสงจำเพาะที่ให้กับมัน เรียกว่ากระพือปีกแบบเดียวกับปลากระเบนจริงๆ ดูคลิปได้ที่ http://www.sciencemag.org/news/2016/07/robotic-stingray-powered-light-activated-muscle-cells ครับ
ชีวยนต์อีกชนิดหนึ่งเป็นของมหาวิทยาลัยเคสเวสเทิร์นรีเสิร์ฟ (Case Western Reserve University) โดยกลุ่มนี้ใช้เซลล์จากทากทะเล Aplysia california จุดเด่นของสัตว์ชนิดนี้คือ มีเซลล์ที่ไวต่อการตอบสนองความเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและความเค็มระหว่างวัน
และตัวสุดท้ายที่จะขอแนะนำชื่อ อ็อกโตบ็อต (octobot) หรือ “หุ่นหมึก” ซึ่งพิเศษตรงที่นอกจากทำจากซิลิโคนและเซลล์ (จึงมีความยืดหยุ่นมาก หากโดนกระทบกระแทก) แล้ว ยังมีแปดแขนและขับเคลื่อนด้วยระบบควบคุมการไหลเวียนของน้ำและแก๊ส (ใช้แพลตินัมเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา) จึงมีกลไกคล้ายกับหมึกจริงๆ
มันยาวเพียง 6.5 เซนติเมตรและหนักเพียง 6 กรัม แถมพิมพ์ได้ด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติอีกด้วย
ทั้งหมดที่ว่ามายังเป็นผลการทดลองจากระดับห้องปฏิบัติการเท่านั้น แต่ก็ทำให้เห็นภาพได้เป็นอย่างดีว่า น่าจะนำไปใช้ประโยชน์ได้หลายๆ แบบ เช่น หากเติมเซนเซอร์หรือตัวตรวจจับสารจำเพาะให้มันสักหน่อย ก็อาจใช้ตรวจหาสารพิษหรือน้ำมันรั่วไหลได้
และเนื่องจากองค์ประกอบหลักของชีวยนต์พวกนี้คือเซลล์ มันจึงน่าจะมีโอกาสเป็นอันตรายกับสิ่งมีชีวิต (ที่มากินมัน) น้อยกว่าหุ่นยนต์แบบเดิมๆ ที่ใช้โลหะหรือพลาสติกอีกด้วย
นอกจากนี้แล้ว ขนาดที่เล็กของพวกมัน ยังช่วยเปิดโอกาสใหม่ๆ เช่น นำมาใช้แทนที่สเตนต์ (stent) หรือตัวขยายหลอดเลือดแบบเดิมๆ ที่ใช้แก้ปัญหาหลอดเลือดโป่งพองได้อีกด้วย
เดวิด เลวี ผู้เชี่ยวชาญด้านวิทยาการหุ่นยนต์ (robotics) เคยทำนายไว้ว่า จะมีหุ่นยนต์สำหรับกิจกรรมทางเพศออกวางขายในปี ค.ศ. 2017 ซึ่งก็ชวนให้คิดว่า ไม่แน่ว่าหุ่นยนต์ในอนาคตอาจจะมีร่างกายนุ่มนิ่มคล้ายคนมากขึ้น แต่ไม่ได้มาจากการอาศัยความรู้เรื่องวัสดุศาสตร์ ที่จะหาวัสดุแปลกๆ ใหม่มาใช้สร้างเท่านั้น
อาจจะไปไกลถึงขนาดมีหุ่นยนต์ที่มีเซลล์ร่างกายมนุษย์จริงๆ เป็นองค์ประกอบก็เป็นได้ หุ่นคล้ายคนพวกนี้มีชื่อเรียกว่า แอนดรอยด์ (android) เพื่อให้เห็นความแตกต่างจากหุ่นยนต์ (robot) แบบเก่าๆ ที่รูปร่างต่างจากคนมาก
แต่ถึงวันนั้นจริงๆ ลูกค้าหนุ่มๆ อาจจะต้องไม่ลืม “ป้อนข้าวป้อนน้ำ” แอนดรอย์สาวด้วย เพราะ (ผิวหนังของ) เธออาจจะ “ขาด
อาหารตาย” ได้เช่นกัน !
ขอบคุณที่มา : บทความโดย นำชัย ชีววิวรรธน์ NAMCHAI4SCI@GMAIL.COM กรุงเทพธุรกิจ |
