ไอเดียจากแมลง Sawfly สู่เครื่องมือผ่าตัดที่ ‘คิดและตัดเอง’ แยกเนื้อเยื่อด้วยคมเลื่อย ไม่พึ่งเซ็นเซอร์

นักวิจัยจาก Heriot-Watt University พบกลไกการตัดของแมลง Sawfly  ที่สามารถนำไปพัฒนาเครื่องมือผ่าตัด ลดความเสี่ยงทำลายเนื้อเยื่อได้ 

งานวิจัยนี้ตีพิมพ์ในวารสาร Bioinspiration & Biomimetics เมื่อวันที่ 6 ตุลาคมที่ผ่านมา เปิดเผยว่าแมลง Sawfly ใช้อวัยวะวางไข่ที่เรียกว่า ovipositor ซึ่งทำงานเหมือน “เลื่อย” ที่สามารถตัดเนื้อเยื่อพืชนุ่ม ๆ ได้โดยไม่ทำลายท่อน้ำหรือท่ออาหารภายในพืชและระบบนี้ทำงานโดยไม่ต้องใช้เซ็นเซอร์หรือคอมพิวเตอร์ แต่เลือกตัดเองได้อย่างแม่นยำ 

Dr. Martí Verdaguer Mallorquí หัวหน้าทีมวิจัยอธิบายว่า ovipositor เป็น “กลไกที่คิดเองได้” ทีมวิจัยสร้างแบบจำลองขยายใหญ่ขึ้น 400 เท่า แล้วทดสอบกับวัสดุที่เลียนแบบเนื้อเยื่อมนุษย์ พบว่ามันจะตัดเฉพาะเนื้อเยื่ออ่อน ส่วนเนื้อเยื่อที่แข็งหรือซับซ้อนจะถูกเบี่ยงออกโดยไม่เสียหาย

ซึ่งนักวิจัยใช้ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนและภาพ 3 มิติ ถอดรหัสโครงสร้างฟันเลื่อยใน ovipositor ของ Sawfly สองสายพันธุ์ ได้แก่ Rhogogaster scalaris และ Hoplocampa brevis พบว่าฟันเล็กและฟันใหญ่ทำงานร่วมกัน ทำให้ตัดเฉพาะเนื้อเยื่อที่ต้องการได้แม่นยำ ฟันแต่ละแบบออกแบบให้เหมาะกับชั้นเนื้อเยื่อต่าง ๆ

ซึ่งจากการสำรวจความคิดเห็นของศัลยแพทย์เกี่ยวกับเครื่องมือผ่าตัดในปัจจุบันพบว่า:

• 86% บอกว่าเลือดที่สะสมระหว่างผ่าตัดทำให้มองไม่ชัด เพิ่มความเสี่ยงความผิดพลาด
• 80% กังวลว่าตัดโดนเนื้อเยื่อที่ไม่ตั้งใจ
• 57% ต้องการเครื่องมือที่สามารถแยกเนื้อเยื่อเป้าหมายจากเนื้อเยื่อสำคัญได้

ศาสตราจารย์จากมหาวิทยาลัย Heriot-Watt ชี้ว่าเครื่องมือผ่าตัดปัจจุบันยังมีข้อจำกัดในสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนอยู่ การออกแบบเครื่องมือที่ได้แรงบันดาลใจจากแมลง Sawfly จะช่วยให้ศัลยแพทย์หลีกเลี่ยงเนื้อเยื่อสำคัญโดยอัตโนมัติ และตัดเฉพาะจุดที่ต้องการได้

ความพิเศษของกลไกนี้คือ ไม่ต้องใช้เซ็นเซอร์หรือคอมพิวเตอร์ ซึ่งเหมาะมากสำหรับห้องผ่าตัดที่มีเลือดมากหรือมองเห็นยาก ต่างจากเครื่องมือหุ่นยนต์ที่ซับซ้อนและต้องพึ่งอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งกลไกนี้เหมาะมากกับงานผ่าตัดสมอง หรือการผ่าตัดที่ต้องการความแม่นยำสูงและมีสภาพแวดล้อมมองเห็นจำกัด จจุบันมีแมลง Sawfly กว่า 8,000 สายพันธุ์ทั่วโลก ซึ่งหมายความว่าธรรมชาติอาจซ่อนไอเดียเครื่องมือตัดที่เหมาะกับเนื้อเยื่อแต่ละชนิดให้มนุษย์นำไปพัฒนาได้อีกมาก

อ้างอิง: Heriot-Watt University