ทะลุกรอบ | ป๋วย อุ่นใจ
ไม่มีอะไรที่เป็นไปไม่ได้
เพราะนักวิทยาศาสตร์จะทำเรื่องที่เป็นไปไม่ได้ให้เป็นไปได้…แม้แต่เรื่องที่ฟังดูบ้าบอที่สุดก็ยังเป็นไปได้
และบางทีเรื่องที่บ้าบอที่สุด คาดไม่ถึงที่สุด อาจจะเป็นอะไรที่ผลักดันให้เกิดการเปลี่ยนแปลงแบบพลิกโลกไปเลยก็ได้สำหรับมวลมนุษยชาติ
ลองคิดดูสิ ก่อนยุคพี่น้องตระกูลไรต์ ถ้ามีใครบอกว่า วันหนึ่งมนุษย์จะผกผินบินได้ราววิหค คนนั้นจะต้องถูกปรามาสว่าเพี้ยน…
แต่พอสองพี่น้องไรต์ได้ประดิษฐ์เครื่องบินขึ้นมา เรื่องบ้าๆ ก็กลายเป็นเทคโนโลยีที่เปลี่ยนวิถีชีวิตผู้คนและสังคมมนุษย์ไปแบบกู่ไม่กลับ
ฉางฮง เฉา (Changhong Cao) วิศวกรจากมหาวิทยาลัยแมคกิลล์ (McGill University) ที่แคนาดา เล่าว่า เมื่อราวๆ ปี 2022 ห้องแล็บของเขามีความร่วมมืออยู่กับทีมวิจัยที่มหาวิทยาลัยเดรกเซล (Drexel University) ในสหรัฐอเมริกา เรื่องการพัฒนาครีมทาไล่ยุง
แต่ในตอนนั้น ตัวเขาเองก็มีอีกโปรเจ็กต์หนึ่งที่อยากทำมาก แต่ยังนึกไม่ออกว่าจะทำยังไง… ซึ่งก็คือ “โครงการพัฒนาหัวฉีดความละเอียดสูงสำหรับเครื่องพิมพ์สามมิติ”
และแล้ววันหนึ่ง เฉาก็เกิดปิ๊งไอเดียบรรเจิดขึ้นมาในหัว จะเป็นไปได้ไหมที่จะเอาปากที่เล็กจิ๋วของยุงมาสร้างเป็นหัวฉีดความละเอียดสูงสำหรับเครื่องพิมพ์สามมิติ
ไอเดียนี้เริ่ด ใครจะรู้ บางทีอาจจะเวิร์กก็ได้ เฉามั่นใจ
แต่เมื่อเขาเริ่มเล่าไอเดียนี้ให้นักศึกษาฟัง ฟีดแบ็กที่เขาได้รับมาก็คือ “อาจารย์น่าจะเครียดจนเพี้ยนไปแล้วอย่างแน่นอน”
คิดแล้วไม่ทำคือฟุ้งซ่าน พูดแล้วไม่ทำคือเพ้อเจ้อ ปิ๊งไอเดียมาได้ถึงขนาดนี้แล้ว ยังไงต้องไปต่อ
ขนาดดีไซน์รถไฟหัวกระสุนยังเลียนแบบมาจากจะงอยปากนกกระเต็น ใบพัดกังหันลมยังดีไซน์เลียนแบบครีบวาฬ แล้วทำไมเราจะมีเครื่องพิมพ์สามมิติจากปากยุงไม่ได้
คำปรามาสไม่อาจลดทอนความมั่นใจของเฉาได้
แต่เพื่อให้มั่นใจว่าปากยุงมีความเหมาะสมที่จะเอามาพัฒนาเป็นอะไหล่เครื่องพิมพ์ เฉาได้วิเคราะห์เทียบคุณสมบัติต่างๆ ของปากยุงกับโครงสร้างอื่นๆ ที่มีศักยภาพที่จะนำมาพัฒนาต่อเป็นหัวฉีดชีวภาพอีกหลายแบบ ทั้งจากสัตว์และพืช เช่น ท่อลำเลียงน้ำในรากพืช เหล็กในผึ้ง เขี้ยวงู ปากผีเสื้อ เขี้ยวตะขาบ ปากมวน หางแมงป่อง และอื่นๆ
ผลปรากฏว่า “ปากยุงตัวเมีย” ที่ดูดเลือดมนุษย์นี่แหละที่เหมาะมากสำหรับการนำมาทำเป็นหัวฉีดเครื่องพิมพ์สามมิติ
เพราะนอกจากจะตรงเป๊ะเป็นหลอดแล้ว ยังทนต่อแรงดันได้สูง และมีขนาดท่อที่พอเหมาะพอสมอยู่ประมาณ 20-25 ไมโครเมตร ซึ่งเล็กกว่าหัวฉีดที่เล็กที่สุดที่มีขายอยู่ในท้องตลาดอยู่เกือบ 3 เท่า
คำถามคือ แล้วจะเอายุงจากไหนมาทำการทดลอง?
เฉาเล่าว่า แวบแรก เขาตั้งใจว่าจะชวนจัสติน พูมา (Justin Puma) นักศึกษาปริญญาเอกคู่ใจของเขา เอาสวิงไปจับที่แถวๆ ทะเลสาบใกล้ๆ แต่เขาก็เปลี่ยนใจ มองอีกที การไปจับเองอาจจะไม่ใช่วิธีแก้ปัญหาที่ยั่งยืน…
ก็แหม จะทำทุกรกิริยา บุกหาตามหา ไปบริจาคเลือดให้ยุงทำไม ไหนๆ ก็อุตส่าห์มีงานร่วมกันอยู่แล้วกับทีมวิจัยยุงของเดรกเซล ทำไมไม่ใช้ความร่วมมือนี้ให้เป็นประโยชน์ ก็แค่ขอร่วมงานเพิ่มอีกหนึ่งโปรเจ็กต์มิใช่หรือ
เฉาตัดสินใจติดต่ออาลี อาฟิฟี (Ali Afify) นักอณูชีววิทยา ผู้เชี่ยวชาญเรื่องยุงจากเดรกเซลที่ร่วมงานอยู่กับเขา เพื่อขอตัวอย่างยุงเอามาทำการทดลอง ด้วยความคาดหวังว่าจะได้ยุงเอามาทดสอบไอเดียเป็นเบื้องต้นสักสิบยี่สิบตัว ให้รู้ว่ามีโอกาสจะได้ผลสักแค่ไหน…
แต่การตอบกลับมาของอาฟิฟีก็ทำให้เฉาประหลาดใจ
อาฟิฟียินดีส่งยุงให้ แต่ไม่ใช่ทีละยี่สิบตัว แต่เป็นหมื่นตัว เพราะเวลาทีมเดรกเซลทำการทดลองทีหนึ่ง พวกเขาจะเตรียมและจัดการกับยุงเป็นล็อต ล็อตละราวๆ หมื่นตัว ไม่ใช่แค่สิบยี่สิบตัว
ถือเป็นข่าวดีสำหรับพูมา เพราะนั่นหมายความว่าเขาจะมีตัวอย่างยุงอย่างเหลือเฟือ ให้เขาสามารถลองผิดลองถูกได้อย่างเต็มที่ เพื่อพัฒนาเทคโนโลยีและศึกษาชีววิทยาของปากยุง
แต่ยังไงเรื่องนี้ก็ยังท้าทาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับพูมาและทีมที่ส่วนใหญ่มีพื้นฐานมาจากวิศวกรรมเครื่องกล และนั่นหมายความว่าพูมาจะต้องหาทางศึกษาและทำความเข้าใจโครงสร้างที่ซับซ้อนของปากยุงให้ถ่องแท้เสียก่อน
และเมื่อมียุง (แช่แข็ง) อยู่เต็มตู้ ทุกอย่างจึงง่ายและสะดวก พูมาก็เริ่มออกแบบการทดลองแปลกๆ มามากมาย ทั้งเพื่อศึกษากลไกการเจาะของปากยุงเข้าไปในผิวหนังมนุษย์ ไปจนถึงการสร้างหัวฉีด
โครงสร้างปากของยุงจะประกอบไปด้วยส่วนแทงดูดที่รวมกันเป็นมัดเรียกว่า ฟาสซิเคิล (fascicle) ซึ่งในแต่ละฟาสซิเคิลจะมีโครงสร้างแบ่งเป็น 6 ส่วน ได้แก่ ท่อดูดเลือด (labrum) 1 ท่อ ท่อน้ำลาย (hypopharynx) 1 ท่อ แม็กซิลลา (maxillae) 2 ชิ้น และแมนดิเบิล (mandibles) 2 ชิ้น ทั้งหมดหุ้มอยู่ในปลอกที่เรียกว่า ลาเบียม (labium)
และเพื่อให้เข้าใจฟิสิกส์ของท่อ พูมาและทีมวิจัยในแล็บของเฉาได้พัฒนาเทคโนโลยีการสกัดแยกปากยุงออกมาจากหัวยุง แล้วเอาไปเชื่อมเข้ากับปลายโพรบ (probe) ของกล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม (atomic force microscope) สร้างเป็นโพรบแบบชีวลูกผสม (bio-hybrid probe) ที่สามารถใช้ในการศึกษาพฤติกรรม การเปลี่ยนแปลงในเชิงโครงสร้าง และแรงที่ยุงใช้ในการเจาะทะลุผิวหนังของโฮสต์ได้สำเร็จ
หลังจากได้ฝึกปรือฝีมือในการแยกปากยุงมาจนช่ำชอง พูมาก็ได้พัฒนาวิธีติดปากยุงเข้ากับหัวจ่ายด้วยเรซิน ปรับปลายให้วัสดุสามารถไหลผ่านหัวพิมพ์ (ปากยุง) ออกมาได้อย่างต่อเนื่อง ไม่มีอะไรอุดตัน รวมถึงพัฒนาระบบพิมพ์ให้เคลื่อนที่สอดคล้องกับอัตราการไหลของวัสดุ
พวกเขาทำการทดลองพิมพ์หลายครั้ง ในตอนแรกวัสดุพอลิเมอร์ที่พวกเขาเอามาทดลองนั้นข้นหนืดเกินไป ทำให้พวกเขาต้องปรับแต่งเงื่อนไขในการพิมพ์อยู่หลายรอบ ทั้งแรงดัน ความหนืด ความเร็วที่หมึกไหลออก และความเร็วที่หัวฉีดเคลื่อนที่
และในที่สุด พวกเขาก็ช่วยกันพิมพ์โดยใช้หมึกพิมพ์ชีวภาพ หรือที่มักเรียกกันว่า bioink ได้สำเร็จ
เพื่อแสดงให้เห็นชัดว่าเครื่องพิมพ์สามมิติจากปากยุงของเขาสามารถใช้พิมพ์ชิ้นงานได้จริง พวกเขาจึงได้พิมพ์โครงสร้างรูปรังผึ้งขนาด 600 x 600 x 310 ไมโครเมตร ที่มีลายเส้นละเอียดมากถึงราวๆ 22 ไมโครเมตร
และเพื่อฉลองที่งานวิศวกรรมระดับสูงนี้ทำได้จริงที่แคนาดา พวกเขาพิมพ์โครงสร้างรูปใบเมเปิลขนาด 900 x 870 x 310 ไมโครเมตรออกมา โดยมีลายเส้นละเอียดมากถึงราวๆ 18 ไมโครเมตร
และเพื่อให้คนตื่นเต้นกับงานนี้
พวกเขาได้ทดลองใช้หมึกพิมพ์ผสมเซลล์แล้วฉีดผ่านหัวฉีดจากปากยุงนี้ด้วย ผลก็คือ เซลล์ที่ใส่ผสมลงไปในหมึกหลังพิมพ์เสร็จแล้วสามารถอยู่รอดได้มากกว่า 86 เปอร์เซ็นต์
ซึ่งก็น่าสนใจแหละ เพราะการที่สามารถพิมพ์เซลล์ได้ ก็หมายความว่าอาจจะเป็นประโยชน์ในการประยุกต์ต่อยอด เผื่อจะเอาไปทดลองพิมพ์อะไหล่อวัยวะได้
แต่ก็แอบเสียดาย เพราะเซลล์ที่พูมาเอามาใช้ในการทดลองพิมพ์ดันเป็นเซลล์ B16 ซึ่งเป็นเซลล์มะเร็งผิวหนังในหนู ซึ่งอึด ถึก ทนกว่าเซลล์ปกติ และสเต็มเซลล์ค่อนข้างเยอะ การที่จะเอาเทคโนโลยีนี้มาใช้พิมพ์อวัยวะอะไหล่จริงๆ ออกมานั้น จึงยังคงต้องรอการพัฒนาต่อยอดต่อไปอีกพอสมควร
แต่แม้จะทำปากยุงตันและระเบิดไปหลายปาก แถมอายุการใช้งานของปากยุงที่เอามาใช้พิมพ์ก็ได้แค่ประมาณสิบวัน แต่พูมาและเฉาก็ยังตื่นเต้นกับงานนี้มาก ถามว่าทำไม เพราะการพิมพ์ที่มีรายละเอียดเส้นสูงถึง 20 ไมโครเมตร ไม่มีหัวฉีดที่ไหนในท้องตลาดทำได้ หัวฉีดที่เล็กที่สุดที่มีขายอยู่ในท้องตลาดมีขนาดอยู่ที่ราวๆ 50 ไมโครเมตร
และที่สำคัญ อะไหล่เครื่องพิมพ์สามมิติ (ปากยุง) นี้…มีอยู่แล้วในธรรมชาติ ไม่ต้องออกแบบใหม่ให้เหนื่อย ใครจะคิดเล่าว่าปากยุงร้ายที่ปกติมีแต่คอยกัด คอยกวน แถมยังนำโรค จะถูกเอามาประยุกต์เพื่อสร้างนวัตกรรมเช่นนี้ได้
แต่ก็อย่างว่าแหละ ของแบบนี้ต้องรอดูไปนานๆ เพราะบางไอเดียที่ดูบ้าบอที่สุด คาดไม่ถึงที่สุด อาจจะเป็นอะไรที่ผลักดันให้เกิดการเปลี่ยนแปลงแบบพลิกโลกไปเลยก็ได้
เครื่องพิมพ์จากปากยุง…จะไปได้ไกลแค่ไหน คงต้องรอลุ้นกันอีกที
แต่กระซิบว่างานนี้เพิ่งคว้ารางวัลงานวิจัยสายฮา อย่างอิ๊กโนเบล 2026 ไปหมาดๆ
