ไบโอเซ็นเซอร์และนาโนเทคโนโลยี่

(24) บ้านกลายเป้นโรงพยาบาลชั้นยอดได้ด้วย ไบโอเซ็นเซอร์และนาโนเทคโนโลยี่

ไบโอเซ็นเซอร์กับนาโนเทคโนเทคโนโลยีจะช่วยให้บ้านกลายเป็นโรงพยาบาลชั้น ยอดระดับโรงพยาบาลมหาวิทยาลัยได้ไม่ยาก  เพราะงานหลายอย่าง เช่น การตรวจเลือดซึ่งแต่เดิมต้องใช้ความเชี่ยวชาญสูงที่ไม่สามารถทำที่อื่นได้ นอกจากโรงพยาบาลระดับโรงพยาบาลมหาวิทยาลัย ปัจจุบันพบว่าสามารถทำได้แม้ในบริษัทเอกชนทั่วไปรวมทั้งระบบของการรับส่ง ข้อมูลทางอินเตอร์เน็ตก็กลายเป็นเรื่องปกติธรรมดาไปแล้วแต่อย่างไรก็ตาม เมื่อการเจ็บป่วยมีความรุนแรงไปถึงขั่นหนึ่ง  ก็ยังจำเป็นต้องเข้ารับการรักษาตัวในโรงพยาบาล
ความก้าวหน้าของงานทางด้านไบโอเซ็นเซอร์และนาโนเทคโนโลยี ซึ่งสามารถจัดการกับวัตถุในระดับ 10(ยกกำลัง-9)นาโนเซนติเมตรได้ (ใกล้เคียงกับขนาดของดีเอ็นเอ) ทำให้มีความพยายามที่จะพัฒนาวิธีการใหม่ๆสำหรับการตรวจวินิจฉัยสภาพร่างกาย มนุษย์ขึ้นมา ศาสตราจารย์โฮริอิเกะ แห่งมหาลัยโตเกียวได้ทำการพัฒนา”เฮลท์ชิป (health chip)”ที่มีขนาดราว 2 เซนติเมตร ให้กลายเป็นหลอดเล็กๆที่มีขนาดไม่เกิน 30 ไมโครเมตรเพื่อใช้ในการตรวจวัดสภาพต่างๆของร่างกายเช่นน้ำตาลในเลือด ระดับของโซเดียมและโพแทสเซียม ตรวจวัดpH ตรวจวัดระดับการทำงานของไต รวมทั้งการตรวจวัดระดับของไนโตรเจนในปัสสาวะ (blood urea nitrogen หรือ BUN) และอื่นๆ
นอกจากนี้ศาสตราจารย์ทะมิยะ แห่งมหาลัยแห่งความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์โฮกุริกุ ได้ทำการผลิตเซ็นเซอร์สำหรับตรวจน้ำตาลในเลือดในลักษณะที่เป็นไมโครโฟลว์ (microflow) ที่มีร่องเล็กๆขนาดราว 75 ไมโครเมตร แล้วยังได้ตาข่ายของเซลล์ประสาทบนแผ่นที่มีขนาด 500 ไมโครเมตร อีกด้วย เพื่อที่จะใช้เป็นไบโอเซ็นเซอร์    ชิป(biosensor chip) สำหรับการทดสอบความไวต่อยาต่างๆของเซลล์ เทคโนโลยีทางด้านไบโอเซ็นเซอร์ที่เป็นผลิตภัณฑ์ของประเทศญี่ปุ่นเองเหล่านี้ นั้น ส่วนหนึ่งนั้นได้รับการพัฒนาขึ้นโดยศาสตราจารย์คะรุเบะ แห่งมหาลัยเทคโนโลยีแห่งโตเกียว และกำลังแผ่หลายไปทั่วประเทศ
ยิ่งไปกว่านั้น เมื่อเร็วๆนี้คณะของศาสตราจารย์คะรุเบะได้ประสบความสำเร็จในการพัฒนา ผลิตภัณฑ์ “เซ็นเซอร์กลูโคส” ที่ใช้ตรวจน้ำตาลกลูโคสในระดีบความเข้มข้นต่ำมากหรือสูงมากซึ่งไม่สามารถ ตรวจด้วยวิธีการตามปกติได้ ซึ่งการวินิจฉัยโรค หรือการรักษาโรคที่บ้านไม่ได้เป็นเพียงความฝันอีกต่อไป
ด้วยวิธีการนี้ นอกจากจะสามารถเก็บรวบรวมข้อมูลของการตรวจร่างกายได้ด้วยตัวเองยังสามารถ ดำรงชีวิตประจำวันได้อย่างปกติสุขแล้ว ยังสามารถลดปัญหาของ “การรอ 3 ชั่วโมง เพื่อพบหมอเพียง 3 นาที ” รวมไปถึงการตรวจเลือดและการชำระเงินซึ่งต้องใช้เวลาอีกนานเช่นกัน หรือกล่าวได้ว่าด้วยความก้าวหน้าได้ว่าด้วยความก้าวหน้าของ เทคโนโลยีของการรักษาแบบสุดยอดนี้ จะช่วยให้สามารถ ตรวจร่างกายเองที่บ้านหรือตรวจกับแพทย์ประจำตัวใกล้บ้านได้เสมือนมี “หมอใกล้ตัว” โดยไม่ต้องเสียเวลากับการรอคอยที่โรงพยาบาลอีกต่อไป
ด้วยเทคโนโลยีที่ก้าวล้ำหน้าไปและตวามนิยมที่เพิ่มขึ้น รวมทั้งความรวดเร็วของ เทคโนโลยีสารสนเทศ (IT) ทำให้คาดว่า ในอนาคตอันใกล้ ชุมชนหนึ่งๆอาจมีเพียงแค่สถานพยาบาลขนาด 200 เตียง เพื่อการรักษาและตรวจวินิจฉัย ส่วนโรงพยาบาลขนาดใหญ่เป็น 1000 เตียง ก็อาจจะกลายเป็นอนุสรณ์สถานสำหรับระลึกถึงอดีตไปก็เป็นได้

ประเด็นสำคัญ
*ด้วยเทคโนโลยีไบโอเซ็นเซอร์ ทำให้สามารถรวบรวมข้อมูลการตรวจร่างกายช่วยให้สามารถรักษาอาการป่วยได้เอง ที่บ้าน และรักษาได้กับแพทย์ประจำตัวใกล้บ้านด้วยวิทยาการล้ำหน้าสุดขีด

Source:
จากหนังสือเทคโนโลยีมหัศจรรย์เพื่อชีวิต
ผู้แต่ง ศาสตราจารย์คะซุฮิโกะ คะจิฮะระ (Professer Kazuhiko Kajihara)
ผู้แปลและเรียบเรียงโดย รศ.ดร.ศักดา ดาดวง

นาโนเทคโนโลยีที่มหิดล

แนะนำสู่นาโนเทคโนโลยี(Source:http://nanotech.sc.mahidol.ac.th/index.html)

วิทยาศาสตร์นาโนและนาโนเทคโนโลยี
วิทยาศาสตร์นาโน เป็นศาสตร์แห่งการศึกษาเพื่อความเข้าใจพฤติกรรม ปรากฏการณ์และความเป็นอยู่ของระบบ ที่มีขนาดประมาณ 10**-9 เมตร หรือเล็กกว่าความสูงของมนุษย์ประมาณ 1 พันล้านเท่า ถ้าเราจับมนุษย์ที่ว่านี้ มายืดออกให้เท่ากับระยะทางจากกรุงเทพฯ ไปหาดใหญ่ ระบบนาโนที่ว่านี้ก็จะยืด จนได้ขนาดเพียงขี้เล็บนาโนเทคโนโลยี เป็นการนำความรู้ความเข้าใจดังกล่าว มาพัฒนาเป็นความสามารถเพื่อจัดการ และผลิตสิ่งต่างๆ ขึ้นมาด้วยการจัดเรียงอะตอม แต่ละตัวเข้าด้วยกันอย่างแม่น…

นาโนเทคโนโลยีเบื้องต้น
ก่อนจะไปถึงกรอบเนื้อหาของวิชา Nanotechnology ถ้าใครยังไม่รู้ว่า Nanotechnology คืออะไร ก็ลองอ่านบทความต่อไปนี้ดู

 
>>Introduction to Nanotechnology (จาก about.com อ่านเข้าใจง่ายดีครับ)

>>There is Plenty of Room at the Bottom (ปาฐกถาเมื่อปี ค.ศ. 1959 ของ Richard Feynman ผู้เป็น Father of Nanotechnology)

>>How Nanotechnology will Work” (เป็นบทความเบาๆอ่านง่ายๆตามสไตล์ How Stuffs Work ครับ)

>>Taking Technology to Molecular Level (PDF, 460KB)

>>Nanotechnology: What will It Mean ? (PDF, 36KB)

วิชา Nanotechnology เป็น Course ที่สอดคล้องกับรัฐธรรมนูญใหม่ และ การปฏิรูปการศึกษา ที่เน้นผู้เรียน ไม่ตามใจผู้สอนแบบเก่าๆ เป็น Hands-On Course ที่เน้นการปฏิบัติไม่สนใจการท่องจำ ไม่เน้น Text Books แต่เน้น Journal Papers

More details see >> Nanotechnology Course

Nanobiotechnology (อ.ศิริศักดิ์)>http://www.rmutphysics.com/charud/specialnews/2/nano1/nano.pdf

นาโนสู้มะเร็งร้าย

Simple (and totally unrealistic) simulation of C60 fullerene intercalated with four argon atoms. The atoms are colored according to a force field gradient. The argon spheres size corresponds to van der Waals radius.

Performed in real-time using Biodesigner software and GAFF force field.

Nanoballoon – C60 fullerene filled with argon atoms

——————————————————-

“What is Cancer?” is a 3D Animation originally created by BioDigital Systems and used in the Stand Up 2 Cancer telethon.
Understanding Cancer (Cancer #1)
>>http://www.youtube.com/watch?v=C5WJFUgiNHA&feature=related
Treating Cancer (Cancer #4)
>>http://www.youtube.com/watch?v=KasKe1P__7Q&feature=related

Nano Bio Device

DigInfo – http://movie.diginfo.tv

A research group led by Naomi Sugimoto, director of the Frontier Institute for Biomolecular Engineering Research of Konan University, is trying to find ways to replace semiconductors with biotic DNA sequences in processing information.

Today’s computers use semiconductor-based LSIs, but as the computing power is determined by the level of LSI integration, semiconductor processing technology is approaching its limit.

The research group uses DNA sequences known as “telomere” to create a functional nano-scale molecular switch that accepts stimuli by external metal ions.

The switch is designed in such a way that information input into the telomere results in an output of four patterns.

“There is a possibility that a single telomere could be worth hundreds of millions of transistors,” according to Director Sugimoto.

การรักษาโรคยุคนาโน

            ในปัจจุบันโลกได้มีการพัฒนาไปอย่างมากมาย ด้วยวิทยาการและความก้าวหน้าทางด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ที่เข้ามาเพิ่มขีดความสามารถในด้านต่างๆ ทางการแข่งขันของแต่ละประเทศ จึงไม่แปลกที่แต่ละประเทศจะต้องมีการปรับตัว ปรับวิถีการดำเนินชีวิต ให้เข้ากันได้อย่างเหมาะสมกับการะแสความเจริญทางเทคโนโลยีที่เกิดขึ้น นาโนเทคโนโลยีเป็นเทคโนโลยีที่เข้ามาสร้างเสริมศักยภาพและเพิ่มมูลค่าให้กับสินค้าต่างๆ มากมายหลายประเภท และนอกจากนี้นาโนเทคโนโลยียังเข้าไปมีส่วนร่วมในการพัฒนาขีดความสามรถในทางการแพทย์ และเภสัชกรรมอีกด้วย เฉพาะทางด้านนาโนชีวภาพ ในช่วงสิบปีที่ผ่านมาได้มีการศึกษาวิจัยกันในระดับโมเลกุล ทำให้วงการแพทย์สามารถรู้ถึงสาเหตุการเกิดโรคในระดับยีน ซึ่งส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงแนวทางในการรักษาโรค คือจากเดิมที่เรามักจะรักษาโรคเมื่อเกิดโรค หรือที่เรียกว่าการบำบัดเราก็มามุ่งเน้นที่การป้องกัน คือศึกษากันที่สาเหตุของการเกิดโรค และทำการรักษาเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดโรคนั้นๆ เป็นการรักษาหรือบำบัดโรคระดับยีนนั่นเอง

             การบำบัดโรคระดับยีนนั้นเป็นการนำดีเอ็นเอ ที่บรรจุยีนที่ต้องการ มาบรรจุในตัวพาหะที่มีความเหมาะสมเพื่อนำส่งยีนที่ต้องการเข้าสู่เซลล์เป้าหมายได้ ซึ่งข้อจำกัดในการนำส่งยีนเข้าสู่เซลล์นั้นขนาดของสารจะต้องมีขนาดอยู่ในช่วงระดับนาโนเมตรและมีความเฉพาะเจาะจงต่อเซลล์เป้าหมายที่ต้องการรักษาโรค การพัฒนาวิธีนำส่งยีนที่มีประสิทธิภาพไปยังเซลล์เป้าหมาย ถือเป็นเป้าหมายสำคัญในการบำบัดรักษาโรคทางพันธุกรรมและโรคที่เป็นภายหลังโดยการบำบัดด้วยยีนในร่างกาย เทคนิคในการนำส่งและถ่ายยีนปกติเข้าไปในเซลล์ที่ผิดปกตินั้นมีหลายวิธีทั้ง ทางกายภาพ ทางเคมี และทางชีวภาพตัวพาหะที่ประสบความสำเร็จในการนำส่งยีนจากภายนอกเซลล์ให้ไปที่เซลล์เป้าหมายแบ่งเป็น สองชนิดใหญ่ๆ คือ ตัวพาหะที่เป็นไวรัส และที่ไม่ใช่ไวรัส โดยทั่วไปตัวพาหะที่เป็นไวรัสจะมีประสิทธิภาพในการนำส่งสูง แต่ก็อาจมีผลต่อการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมและก่อให้เกิดมะเร็งได้ นักวิทยาศาสตร์จึงได้ศึกษาค้นคว้าพัฒนาตัวพาหะประเภทที่ไม่ใช่ไวรัส ซึ่งน่าสนใจ และมีแนวโน้มในทางที่ดี ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สวทช.) กระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ได้ให้ทุนสนับสนุน แก่ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ปราณีต โอปณะโสภิต มหาวิทยาลัยศิลปากร ในโครงการ “การวิจัยพัฒนาตัวพาหะระบบนำส่งยีนชนิดใหม่โดยใช้อนุพันธ์ของไคโตแซนชนิดละลายน้ำดี” เพื่อทำการศึกษาและพัฒนาไคโตแซน จากแหล่งผลิตในประเทศไทย เพื่อให้ได้อนุพันธ์ไคโตแซนประจุบวกที่ละลายน้ำได้ดีมีพิษต่ำ และมีประสิทธิภาพในการนำส่งยีนเข้าเซลล์สูงเป็นการเพิ่มมูลค่าเพิ่มของไคโตแซน ไคโตแซนเป็นสารประกอบในเปลือกกุ้งและกระดองปู ซึ่งเป็นวัสดุเหลือใช้จากอุตสาหกรรมอาหารทะเลไทย ปัจจุบันประเทศไทยมีการผลิตสารไคโตแซนจากเปลือกกุ้งในระดับอุตสาหกรรมแล้ว และถูกนำไปใช้ในทางเภสัชกรรม โดยมีการดัดแปลงลักษณะหรือโครงสร้างเฉพาะ เช่น เพิ่มคุณสมบัติในการละลาย เพื่อให้เหมาะสมแก่การนำไปใช้ประโยชน์ทางเภสัชกรรมได้มากขึ้น งานวิจัยนี้มุ่งเน้นที่จะพัฒนาการสร้างสารไคโตแซนที่ละลายน้ำได้ดี เป็นการเพิ่มมูลค่าของวัสดุเหลือใช้ ลดภาวะของเสียจากสิ่งแวดล้อม อีกทั้งยังสามารถพัฒนาและถ่ายทอดการผลิตให้กับภาคเอกชนของไทย ซึ่งนอกจากจะลดการนำเข้าสารประเภทนี้แล้ว ยังเป็นการเพิ่มรายได้ให้กับประเทศอีกทางหนึ่งด้วย

บทความ โดย
นางสาวเวฬุรีย์ ทองคำ
ฝ่ายถ่ายทอดเทคโนโลยีและวิชาการ ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ

อ่านต่อที่ >>ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ

นาโนเทคโนโลยีเป็นกระแสใหม่ของการพัฒนาเทคโนโลยีในศตวรรษที่21 ซึ่งเกี่ยวข้องกับกระบวนการสร้าง สังเคราะห์วัสดุ หรือ ผลิตภัณฑ์ที่มีขนาดเล็กมากในระดับ 0.1 ถึง 100 นาโนเมตร นาโนเทคโนโลยีจะทำให้วัสดุมีสมบัติพิเศษที่สามารถนำมาใช้ประโยชน์ เป็นประตูสู่นวัตกรรมทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีทุกแขนง ซึ่งจะช่วยยกระดับคุณภาพชีวิตประชาชนไทย ตลอดจนเพิ่มขีดความสามารถของอุตสาหกรรมไทยในเวทีโลกให้ทัดเทียมอารยประเทศ

ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ (นาโนเทค) เป็นองค์กรในกำกับของรัฐ ภายใต้สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) กระทรวงวิทยาศาสต์และเทคโนโลยี ก่อตั้งขึ้นเมื่อ วันที่ 13 สิงหาคม 2546 มีภารกิจหลักที่ต้องรับผิดชอบในการสร้าง สนับสนุน และส่งเสริม ศักยภาพของนาโนเทคโนโลยี ตลอดจนเผยแพร่ความรู้ให้กับสังคม ถ่ายทอดเทคโนโลยีสู่ภาคอุตสาหกรรม และสร้างความตระหนัก ความรู้ ความเข้าใจให้กับประชาชนในประเทศให้มีความพร้อมในการรับข่าวสารข้อมูลนาโน เทคโนโลยีทั้งในปัจจุบันและอนาคต ทั้งนี้เพื่อบรรลุวัตถุประสงค์และเป้าหมายของการพัฒนาประเทศตามแผนพัฒนา เศรษฐกิจและสังคมแห่งชาติฉบับ

อ่านต่อที่
>> สาระความรู้ http://www.nanotec.or.th/nanotec_th/index.php?status=knowledge
—————————————————-

What is Nanotechnology

What is nanotechnology? How will it affect our lives? And, why should we care? These are just a few of the questions addressed in Talking Nano, a wide-ranging 6-DVD series released by the Boston Museum of Science. The set that includes presentations by noted researchers with a consumer products lecture by Project director David Rejeski. 

Source: >>

Lab-on-a-chip

Lab-on-a-chip คือ แผ่นชิพขนาดเล็ก ที่ถูกสร้างขึ้นเพื่อใช้ในงานวิจัยที่ทำการทดลองบนแผ่นชิพ จุดเด่นจุดหนึ่งของแผ่นชิพดังกล่าว คือการที่นักวิจัยสามารถควบคุมทิศทางและปริมาณของของเหลวปริมาณน้อยๆ ที่นักวิจัยสนใจศึกษา ให้ไหลไปบนแผ่นชิพได้  นักวิจัยจาก Johns Hopkins Whiting School of Engineering และ the Institute for NanoBioTechnology ประเทศสหรัฐอเมริกา ได้ออกแบบแผ่นชิพเพื่อทำการศึกษาการตอบสนองของเซลล์สมองต่อฮอร์โมนหรือสารเคมีต่างๆ
โดยเซลล์สมองหนึ่งเซลล์จะถูกเลี้ยงบนแผ่นชิพดังกล่าว หลังจากกนั้นนักวิจัยก็จะควบคุมให้สารที่ต้องการจะศึกษาไหลเข้าไปยังเซลล์สมอง เพื่อศึกษาว่า เซลล์สมองมีการตอบสนองอย่างไรบ้าง  ในเบื้องต้นทีมวิจัยพบว่า หากบังคับให้สารกระตุ้นการเจริญเติบโตหรือ Growth signal ไหลอยู่รอบเซลล์ เซลล์สมองจะเจริญเติบโตไปยังด้านที่มีความเข้มข้นสูงสุด แต่หากความเข้มข้นของสารมีค่าเท่ากันทุกด้าน เซลล์สมองจะเจริญเติบโตไปในทิศทางอย่างสุ่มทีมนักวิจัยยังมีแผนการที่จะทดสอบสารอีกหลายชนิด รวมถึงการผสมสารหลายชนิดเข้าด้วยกัน  เพื่อจำลองสภาพแวดล้อมจริงของเซลล์สมอง เพื่อศึกษาพฤติกรรมอื่นๆของเซลล์สมองต่อไป
ที่มา PhysOrg.com>>http://www.physorg.com/news122044461.html
——————————————————-
‘Lab on a chip’ mimics brain chemistry

February 12th, 2008 Johns Hopkins researchers from the Whiting School of Engineering and the School of Medicine have devised a micro-scale tool – a lab on achip – designed to mimic the chemical complexities of the brain. The system should help scientists better understand how nerve cells in the brain work together to form the nervous system.
AmpliChip CYP450 Test – www.AmpliChip.us
Roche Diagnostics US Official Site FDA cleared CYP450 Test
 A report on the work appears as the cover story in the February 2008 issue of the British journal Lab on a Chip. ”The chip we’ve developed will make xperiments on nerve cells more simple to conduct and to control,” says Andre Levchenko, Ph.D., associate professor of biomedical engineering at the Johns Hopkins Whiting School of Engineering and faculty affiliate of the Institute for NanoBioTechnology. Nerve cells decide which direction to grow by sensing both the chemical cues flowing through their environment as well as those attached to the surfaces that surround them. The chip, which is made of a plastic-like substance and covered with a glass lid, features a system of channels and wells that allow researchers to control the flow of specific chemical cocktails around single nerve cells.

“It is difficult to establish ideal experimental conditions to study how neurons react to growth signals because so much is happening at once that sorting out nerve cell connections is hard, but the chip, designed by experts in both brain chemistry and engineering, offers a sophisticated way to sort things out,” says Guo-li Ming, M.D.,Ph.D., associate professor of neurology at the Johns Hopkins School of Medicine and Institute for Cell Engineering.

In experiments with their chip, the researchers put single nerve cells, or neurons,onto the chip then introduced specific growth signals (in the form of hemicals).They found that the growing neurons turned and grew toward higher concentrations of certain chemical cues attached to the chip’s surfaces, as well as to signaling molecules free-flowing in solution.

When researchers subjected the neurons to conflicting signals (both surface bound and cues in solution), they found that the cells turned randomly, suggesting that cells do not choose one signal over the other. This, according to Levchenko,supports the prevailing theory that one cue can elicit different responses depending on a cell’s surroundings. “The ability to combine several different stimuli in the chip resembles a more realistic environment that nerve cells will encounter in the living animal,” Ming says.This in turn will make future studies on the role of neuronal cells in development and regeneration more accurate and complete.

Source: Johns Hopkins Medical Institutions