เครื่องพิมพ์ชีวภาพ 3 D

เครื่องพิมพ์ชีวภาพ 3 D
ก้าวข้ามขีดจำกัดของเทคโนโลยีชีวภาพ ด้วยการผสมผสานเทคโนโลยีเข้ากับชีวิต เรากำลังจะมีพริ้นเตอร์ที่สามารถพิมพ์อวัยวะ และพิมพ์ซ่อมแซมผิวหนัง ได้ด้วยหมึกพิมพ์ที่ทำจากเซลล์

Bio-printers
Scientists are developing 3D "bio-printers", a cutting-edge technology that will allow the creation of synthetic human tissue on demand. In the future, these machines could be used to print entire replacement organs, as well as being available for cosmetic procedures.

ดูการทำงานของเครื่องพิมพ์ชีวภาพ 3 D

Continue Reading

ถนนทุกสายกำลังมุ่งสู่จีน

การมีจำนวนประชากรที่มากอย่างเดียว ไม่ได้จะบ่งบอกว่า ประเทศนั้นจะสามารถเจริญก้าวหน้าได้รวดเร็วเหนือผู้อื่น แต่อยู่ที่ประชากรต้องมีคุณภาพต่างหาก

ในอดีตจีนเคยเป็นอณาจักรที่เคยเจริญรุ่งเรืองทั้งการค้าและวิทยาการ และก็เคยผ่านการแตกแยกเสื่อมถอยไปตามเวลา ในบางช่วงของประวัติศาสตร์ แต่ปัจจุบันจีนกำกังจะกลับมาครองโลก จีนกำลังจะกลับมายิ่งใหญ่อีกครั้ง

อดีต ถนนทุกสายล้วนมุ่งสู่กรุงโรม แต่ปัจจุบัน ถนนทุกสายกำลังมุ่งสู่จีน

กำแพงเมืองจีน

กำแพงเมืองจีนที่ทอดยาวบ่งบอกถึงความยิ่งใหญ่

นี่คือ มหานครปักกิ่ง

Continue Reading

ถนนพลังแสงอาทิตย์

เจ๋งมั้ย...ถนนพลังแสงอาทิตย์ สายแรกบนโลก

ถนนพลังแสงอาทิตย์ ใช้เดินทางสำหรับจักรยาน และสามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าได้

• The world's first solar-powered road. A project creating the first solar-powered bicycle path will be officially opened in the Netherlands next week. If successful, it could be applied to 20% of the country's roads in the future.

Continue Reading

หุ่นยนต์ผ่าตัด

หุ่นยนต์ทำให้รูปแบบการผ่าตัดเปลี่ยนไปหรือ

(เทคโนโลยีช่วยลดภาระของแพทย์และผู้ป่วย)

เมื่อราว 10 ปีก่อนหน้านี้ ยังมีการผ่าตัดโรคนิ่วในถุงน้ำดีโดยต้องเปิดช่องหน้าท้องให้มีความยาวราว 20 เซนติเมตร แต่ตั้งแต่ครึ่งหลังของทศวรรษที่ 1980 ได้มีการพัฒนาการผ่าตัดโดยใช้เอนโดสโคป (endoscope) การผ่าตัดแบบนี้จะเปิดหน้าท้องยาวเพียง 5 มิลลิเมตรถึง 1 เซนติเมตร ประมาณ 3 -4 แห่ง แล้วก็สอดกล้องเอนโดสโคปซึ่งเป็นกล้องขนาดเล็กเข้าไปเพื่อดูสภาพภายในช่องท้อง แล้วก็นำเอาเครื่องมือต่างๆ เช่น กรรไกรผ่าตัดขนาดเล็กและยาว มีดผ่าตัดไฟฟ้า แคลมป์ ฟอร์เซป เป็นต้น เข้าไปในช่องท้อง ทำการผ่าตัดและห้ามเลือดเหมือนกับวิธีการแบบเปิดหน้าท้องทั่วไป การผ่าตัดโดยใช้เอนโดสโคปนี้ทำให้เกิดบาดแผลบนร่างกายเพียงเล็กน้อย และทำให้ร่างกายไม่เจ็บปวดและบอบช้ำ ช่วงหลัง 10 ปีมานี้วิธีการนี้แพร่หลายไปอย่างรวดเร็ว วิธีผ่าตัดแบบเก่า ผู้ป่วยจะต้องพักรักษาตัวที่โรงพยาบาลหลังผ่าตัดอย่างน้อยถึง 1 สัปดาห์ แต่ถ้าใช้เอนโดสโคป ผู้ป่วยบางรายก็สามารถกลับบ้านได้เลยในวันรุ่งขึ้น

ในประเทศญี่ปุ่น ศาสตราจารย์อิเดซึกิ ยาซึโอะ แห่งมหาวิทยาลัยโตเกียวและศาสตราจารย์ยามากาวา ทัตสึโร แห่งมหาวิทยาลัยเทเคียว ทั้งสองเป็นผู้เริ่มนำเอาวิธีผ่าตัดโดยใช้เอนโดสโคปมาใช้เป็นกลุ่มแรกๆ และวิธีนี้ก็แพร่หลายไปอย่างรวดเร็วทั่วประเทศ แต่อย่างไรก็ตาม สำหรับศัลยกรรมที่ใช้วิธีการดั้งเดิมในการผ่าตัดนั้นต้องใช้มือสอดเข้าไปซึ่งจะสามารถใช้ความรู้สึกสัมผัสร่วมด้วยได้ในขณะผ่าตัด แต่ถ้าใช้เอนโดสโคปซึ่งเป็นการผ่าตัดโดยไม่ได้สัมผัสผู้ป่วย ทำให้ไม่ได้ใช้สัมผัสทั้งห้าและแพทย์เองจะรู้สึกว่าการผ่าตัดอาจไม่ได้ผล เพราะต้องดูจากภาพ (monitor) ซึ่งเป็นภาพ 2 มิติ ดังนั้นจึงมีการเรียกร้องเทคโนโลยีที่สูงขึ้นในการผ่าตัด ทั่วโลกต่างก็พยายามที่จะทำการวิจัยในด้านวิศวกรรม เพื่อช่วยให้การผ่าตัดนั้นง่ายขึ้นทั้งต่อศัลยแพทย์และผู้ป่วย ความพยายามหนึ่งคือการพัฒนาหุ่นยนต์ผ่าตัด

ในยุโรปและสหรัฐอเมริกานั้นมีบริษัทหลายแห่งที่ได้พัฒนาหุ่นยนต์ หรือมานิพูเลเตอร์ (manipulator) ขึ้นเพื่อใช้ในการผ่าตัด เทคนิคในการผ่าตัดแบบนี้ ทั้งหมดใช้การควบคุมโดยมิได้สัมผัสตัวผู้ป่วยโดยตรง ในญี่ปุ่นเองก็มีมหาวิทยาลัยและบริษัทชั้นนำต่างๆ หลายแห่งที่มีความก้าวหน้ามากในการพัฒนางานวิจัยมานิพูเลเตอร์สำหรับงานผ่าตัดด้วยเอนโด-สโคปนี้ และเรียกมานิพูเลเตอร์นี้รวมว่าคือ หุ่นยนต์ผ่าตัด หุ่นยนต์ผ่าตัดนี้ไม่ได้เหมือนหุ่นยนต์ที่ใช้ในทางอุตสาหกรรมหรือในโรงงาน ซึ่งในโรงงานนั้นการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์นั้นจะเป็นไปอย่างอัตโนมัติ แต่สำหรับหุ่นยนต์ผ่าตัดจะต้องอยู่ภายใต้การควบคุมของศัลยแพทย์อย่างใกล้ชิดในทุกขั้นตอน เพราะฉะนั้น การทำงานของหุ่นยนต์ทั้งสองแบบจึงมีความแตกต่างกัน ไม่สามารถนำคำอธิบายหุ่นยนต์ทั่วไปมาใช้อธิบายหุ่นยนต์ผ่าตัดได้

ทุกวันนี้ การผ่าตัดตั้งแต่ขั้นตอนแรกจนเสร็จสิ้นโดยใช้หุ่นยนต์ทั้งหมดไม่ได้เป็นเพียงความฝันอีกต่อไป หุ่นยนต์ผ่าตัดที่พัฒนาขึ้นได้ให้ข้อมูลมากกว่าความรู้สึกของศัลยแพทย์ การผ่าตัดมีความถูกต้องแม่นยำมากขึ้นกว่าการใช้มือของศัลยแพทย์ และยังมีความปลอดภัยและประสบความสำเร็จสูงกว่า นั่นคือจุดมุ่งหมายที่สำคัญที่สุดของการใช้งานหุ่นยนต์ผ่าตัด

ประเด็นสำคัญ ·         การเปลี่ยนจากการผ่าตัดโดยเปิดหน้าท้อง มาเป็นการใช้เอนโดสโคป ช่วยลดความบอบช้ำของผู้ป่วย ·         การพัฒนาหุ่นยนต์ผ่าตัดกำลังก้าวไปข้างหน้าอย่างไม่หยุดยั้ง

Continue Reading

แบตเตอรี่จุลินทรีย์

แบตเตอรี่แบบใหม่ใช้จุลินทรีย์

(วิธีการได้พลังงานไฟฟ้าจากสิ่งมีชีวิต)

ในขณะที่เกิดความวิตกกังวลถึงปัญหาสิ่งแวดล้อมของโลกที่ทวีความรุนแรงมากขึ้นเรื่อยๆ เนื่องมาจากการเผาผลาญเชื้อเพลิงประเภทน้ำมันดิบและถ่านหิน ก็มีเสียงเรียกร้องถึงการใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์มากยิ่งขึ้น

วิธีการนำพลังงานแสงอาทิตย์มาเปลี่ยนให้เป็นพลังงานชนิดต่างๆ ได้แก่ งานวิจัยการผลิตแบตเตอรี่แสงอาทิตย์หรือการใช้ความร้อนจากแสงอาทิตย์ หรือจากการใช้สิ่งมีชีวิตที่แม้จะมีขนาดเล็กแต่ก็มีความสามารถเสมือนว่าเป็นโรงงานไฟฟ้าประเภทหนึ่ง ระบบการเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์โดยอาศัยการสังเคราะห์ด้วยแสงของสิ่งมีชีวิต เช่น พืชต่างๆ สามารถนำมาพัฒนาเป็นแบตเตอรี่แสงอาทิตย์ได้

หลักการผลิตพลังงานแบบนี้ คือ จากกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงและการหายใจที่เกิดขึ้นภายในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตจะได้อิเล็กตรอนอิสระ อิเล็กตรอนที่ได้ก็คือ “พลังงานไฟฟ้า” ซึ่งเป็นรูปแบบของพลังงานที่มีความสำคัญต่อการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิต “พลังงานไฟฟ้า” ที่กล่าวถึงนี้กำลังอยู่ในระหว่างการวิจัยเพื่อนำมาใช้ประโยชน์ภายนอกเซลล์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งงานวิจัยที่ใช้ไฟฟ้าจุลินทรีย์ซึ่งเรียกว่า แบตเตอรี่จุลินทรีย์

ยกตัวอย่างแบตเตอรี่จุลินทรีย์ที่ใช้สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน (blue green algae) ซึ่งเป็นจุลินทรีย์ที่สามารถสังเคราะห์ด้วยแสงได้ การผลิตพลังงานไฟฟ้านั้นจำเป็นจะต้องนำเอาอิเล็กตรอนที่ผลิตได้ภายในเซลล์ออกมาสู่ภายนอก แต่ส่วนนอกของเซลล์ประกอบขึ้นจากเยื่อหุ้มเซลล์และผนังเซลล์ ทำให้การนำอิเล็กตรอนออกมาโดยตรงไม่สามารถทำได้ ดังนั้นในกรณีของการสร้างแบตเตอรี่จุลินทรีย์สังเคราะห์ด้วยแสงจึงจำเป็นต้องมีการส่งต่ออิเล็กตรอนด้วยปฏิกิริยาออกซิเดชัน – รีดักชัน อิเล็กตรอนก็จะถูกขนส่งออกมาจนถึงอิเล็กโทรด ทำให้สามารถใช้พลังงานไฟฟ้าในที่สุด

สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินนั้นจะดูดกลืนเอาพลังงานแสงอาทิตย์เข้าไปและผ่านปฏิกิริยาการใช้แสง (light reaction) เพื่อจะส่งต่ออิเล็กตรอนไปเป็นทอดๆ เหมือนลูกโซ่ ลูกโซ่นี้เกิดขึ้นภายในเซลล์ของสาหร่าย ส่วนตัวรับอิเล็กตรอนจะอยู่ภายนอกเซลล์ ตัวรับอิเล็กตรอนที่อยู่ภายนอกนี้จะเป็นตัวสุดท้าย ตัวรับตัวสุดท้ายนี้จะถูกรีดิวซ์แล้วเคลื่อนที่ไปส่งอิเล็กตรอนให้กับขั้วอิเล็กโทรด ทำให้เกิดการไหลของกระแสไฟฟ้า และเกิดปฏิกิริยาการรับอิเล็กตรอน (reduction) ขึ้นในขั้วตรงกันข้าม ทั้งหมดที่กล่าวมานี้เป็นหลักการของแบตเตอรี่จุลินทรีย์

ประเด็นสำคัญ ·         มีงานวิจัยที่เกี่ยวกับการนำเอาพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตขึ้นภายในเซลล์ออกมาใช้ภายนอกเซลล์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการใช้จุลินทรีย์ที่เรียกว่า แบตเตอรี่จุลินทรีย์

ภาพที่ 68 แผนภูมิตัวอย่างแสดงแบตเตอรี่จุลินทรีย์สังเคราะห์ด้วยแสง

อธิบายศัพท์ สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน : สิ่งมีชีวิตประเภทโปรคาริโอต (prokaryote) ซึ่งไม่มีนิวเคลียส (nucleus) และพลาสติด(plastid – องค์ประกอบภายในเซลล์ซึ่งเป็นที่อยู่ของสารสี เช่น คลอโรพลาสต์ที่มีคลอโรฟิลล์อยู่ – ผู้แปล)

Continue Reading