‘PMDMs’ หุ่นยนต์จิ๋วแม่เหล็ก สั่งได้ดั่งใจ นำส่งยาตรงจุด เพิ่มประสิทธิภาพการรักษามหาศาล

เคยไหมที่ต้องฉีดยาหรือให้ยาผ่านสายน้ำเกลือ (I.V.) แล้วสงสัยว่ายาเหล่านั้นเดินทางไปรักษาโรคได้ตรงจุดจริงหรือไม่? งานวิจัยล่าสุดเผยความจริงที่น่าตกใจว่า มีตัวยาเพียง 0.7% เท่านั้นที่เดินทางไปถึงเนื้อเยื่อเป้าหมาย แต่ปัญหานี้กำลังจะถูกแก้ไขด้วยนวัตกรรมสุดล้ำจากทีมนักวิจัยนานาชาติที่ได้พัฒนา "ไมโครโรบอท" หุ่นยนต์จิ๋วที่สามารถบรรจุยาและควบคุมด้วยสนามแม่เหล็กให้เคลื่อนที่ไปส่งยาได้อย่างแม่นยำ

ผลงานวิจัยชิ้นนี้ ซึ่งเป็นความร่วมมือระหว่างมหาวิทยาลัยมิชิแกน และมหาวิทยาลัยออกซฟอร์ด ตีพิมพ์ในวารสารระดับโลกอย่าง Science Advances โดยนำเสนอเทคโนโลยีหุ่นยนต์จิ๋วที่เรียกว่า PMDMs (Permanent magnetic droplet-derived microrobots) ที่อาจเข้ามาปฏิวัติวงการนำส่งยาไปตลอดกาล

PMDMs คืออะไร? ทำงานอย่างไร?

 PMDMs เป็นอนุภาคสองด้านขนาดจิ๋วเพียง 0.2 มิลลิเมตร (ประมาณความกว้างของเส้นผม 2 เส้น) ด้านหนึ่งคือไฮโดรเจลที่สามารถบรรจุตัวยาไว้ภายใน ส่วนอีกด้านเป็นอนุภาคแม่เหล็กที่ทำให้มันตอบสนองต่อสนามแม่เหล็กภายนอกได้

ทีมนักวิจัยใช้วิธีการผลิตที่เรียกว่า "ไมโครฟลูอิดิกส์" (Microfluidics) ซึ่งสามารถผลิตหุ่นยนต์จิ๋วเหล่านี้ได้หลายร้อยตัวในเวลาไม่กี่นาที นับเป็นการผลิตที่รวดเร็วและมีต้นทุนต่ำกว่าวิธีดั้งเดิมอย่างมาก

เมื่อถูกส่งเข้าไปในร่างกาย ไมโครโรบอทเหล่านี้สามารถถูกควบคุมให้เกาะกลุ่มกันเป็น "โซ่" คล้ายหนอน และเคลื่อนที่ได้ถึง 3 รูปแบบ คือ เดิน (walking), คลาน (crawling) และแกว่ง (swinging) ความสามารถที่น่าทึ่งที่สุดคือ พวกมันสามารถ "แยกส่วน" เพื่อลอดผ่านช่องทางที่แคบ และ "กลับมารวมตัวกันใหม่" ได้เมื่อพ้นจากสิ่งกีดขวาง ทำให้มันเดินทางในสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนของร่างกายได้อย่างคล่องแคล่ว

ทดสอบจริง พิสูจน์แล้วว่าทำได้

เพื่อพิสูจน์แนวคิด ทีมวิจัยได้ทำการทดลองในสองสถานการณ์สำคัญ:

1. จำลองการรักษาโรคลำไส้อักเสบ (IBD): ในแบบจำลองลำไส้สุกร พวกเขาส่งไมโครโรบอทผ่านสายสวนและใช้แม่เหล็กนำทางไปยังจุดอักเสบเป้าหมาย เมื่อเจลละลายและปล่อยย้อมสีออกมา ก็สามารถยืนยันได้ว่าการนำส่งสำเร็จ ที่สำคัญคือ หลังจากเสร็จสิ้นภารกิจ ยังสามารถควบคุมให้หุ่นยนต์เดินทางกลับมายังสายสวนเพื่อนำออกจากร่างกายได้อีกด้วย
2. จำลองการผ่าตัดแบบแผลเล็ก: ในแบบจำลองข้อเข่ามนุษย์ หุ่นยนต์ถูกปล่อยในจุดที่เข้าถึงง่าย และถูกนำทางไปยังจุดที่ซับซ้อนและเข้าถึงยากเพื่อปล่อยยา ซึ่งแสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการผ่าตัดที่ต้องการความแม่นยำสูง

"ด้วยงานวิจัยนี้ เรากำลังเข้าใกล้การนำส่งยาบำบัดขั้นสูงไปอีกขั้น" Molly Stevens ศาสตราจารย์จากมหาวิทยาลัยออกซฟอร์ด หนึ่งในทีมวิจัยกล่าว "เทคนิคของเราช่วยให้สร้างระบบหุ่นยนต์แบบอ่อนที่มีความสามารถในการเคลื่อนที่อันน่าทึ่ง"

Philipp Schönhöfer นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยมิชิแกน เสริมว่า "ผมทึ่งมากที่เห็นว่าเราสามารถควบคุมอนุภาคต่างๆ ได้มากเพียงใด โดยเฉพาะในวงจรการรวมตัวและแยกส่วน ซึ่งทำได้โดยการปรับความถี่ของสนามแม่เหล็ก"

ก้าวต่อไปสู่อนาคตการแพทย์

ความสำเร็จนี้เป็นเพียงจุดเริ่มต้น ทีมวิจัยกำลังเดินหน้าออกแบบไมโครโรบอทที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น เพื่อให้สามารถนำทางในร่างกายได้ดีกว่าเดิม และศึกษาพฤติกรรมของกลุ่มหุ่นยนต์ขนาดใหญ่ (swarms) ภายใต้สนามแม่เหล็กที่แตกต่างกัน

แพลตฟอร์มการคำนวณที่ทีมได้พัฒนาขึ้น เปรียบเสมือน "สนามเด็กเล่น" ที่จะช่วยจุดประกายแนวคิดใหม่ๆ สำหรับสถาปัตยกรรมของไมโครโรบอทในอนาคต ซึ่งอาจนำไปสู่การรักษาโรคต่างๆ ตั้งแต่โรคลำไส้อักเสบไปจนถึงการรักษาโรคมะเร็งและการผ่าตัดที่ซับซ้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพและตรงจุดอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน

ที่มา: phys.org