การรักษาโรคมะเร็งแบบใหม่ด้วยนาโนไฮบริด

          การศึกษาวิจัยเกี่ยวกับทางการแพทย์ในสมัยนี้ล้ำหน้าและสะดวกสบายกว่าสมัยก่อนเป็นอย่างมากช่วยอำนวยความสะดวกต่อคนเราใน ณ ปัจจุบัน ดั่งเช่นงานวิจัยชิ้นนี้ได้นำมายกตัวอย่าง เป็นการร่วมมือระหว่างสองประเทศ รัสเซีย และ เยอรมัน โดยทำการศึกษาและวิจัย แร่แมกนิไทด์ และ ทองคำในรูปแบบอนุภาคนาโนไฮบริด ซึ่งในอนาคตข้างหน้าตัวอย่างการศึกษาอนุภาคนาโนนั้นสามารถนำไปประยุกต์ใช้และสามารถทำนายการเกิดโรคและเป็นส่วนหนึ่งในแนวทางรักษาโรคมะเร็งต่างๆนาๆได้ เช่น มะเร็งเต้านม มะเร็งต่อมน้ำเหลือง ซึ่งงานวิจัยชิ้นนี้ได้ตีพิมพ์ในวรสาร Journal of Materials Chemistry สามารถไปหาอ่านเพิ่มเติมกันได้ 


          แล้วอะไรกันคือ นาโนไฮบริดที่เขานำมาใช้ศึกษาและทดลองการรักษาโรคมะเร็ง สามารถไปหาคำตอบกันได้เลย ก่อนที่เราจะไปทำความรู้จักนาโนไฮบริด มารู้จักพื้นฐานของคำว่า อนุภาคนาโนกันซะก่อน อนุภาคนาโน (Nano-Particle) เป็นวัสดุที่เกิดจากการสังเคราะห์ขึ้นจากการเรียงตัวของอะตอม หรือ โมเลกุลในช่วงขนาด1-100นาโนเมตร โดยถ้าเปรียบเทียบจะมีขนาดเล็กกว่าเส้นผมของคนเราซักอีก โดยที่คุณสมบัติต่างๆของวัสดุไม่ว่าจะเป็น การนำไฟฟ้า สมบัติเชิงกล รวมถึง สมบัติทางแม่เหล็ก จะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับลักษณะของวัสดุ ซึ่งเจ้าตัววัสดุนาโนที่เล็กลงนั้นจะส่งผลให้สัดส่วนของจำนวนอะตอม บริเวณผิวหน้า และ ผิวสัมผัสนั้นเพิ่มมากขึ้น จะส่งผลให้คุณสมบัติทางไฟฟ้า สมบัติทางแม่เหล็ก นั้นมีประสิทธิภาพที่ดีขึ้น รวมถึง วัสดุที่มีขนาดเล็กลงแล้วจะทำให้วัสดุมีพื้นที่ผิว และ มีปริมาณรูพรุนเพิ่มมากขึ้น ส่งผลให้เกิดปฏิกิริยาคะตะลิส และ ตัวดูดซับ (adsorbent) เกิดขึ้นในวัสดุนาโนเป็นอย่างมาก ดั่งเช่นตัวอย่างงานวิจัยข้างต้นได้นำ อนุภาคนาโนของทองนั้นมาศึกษา เพราะว่า มีคุณสมบัติการสังเคราห์ชั้นเดี่ยวแบบประกอบตัวเอง (self-assembly) ที่ใช้ในการทำนาโนเซ็นเซอร์ อีกทั้งยังเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาทางเคมีรวมถึงอนุภาคนาโนของโลหะบางชนิด มีฤทธิ์ในการฆ่าเชื้อโรค สามารถนำไปใช้กับทางการแพทย์ในการรักษาได้            ต่อมาในส่วนของ นาโนไฮบริด(NanoHybrids) จะเป็นการพัฒนาและปรับปรุงมาจาก อนุภาคนาโนโดยที่วัสดุนั้นจะมาจาก วัสดุออร์แกนิก(Organic) หรือ วัสดุที่มีส่วนประกอบของสารคาร์บอนเป็นหลัก และ มีธาตุอื่น ๆเป็นองค์ประกอบร่วม เช่น ธาตุ H,O,N,P,S เป็นต้น หรือ วัสดุที่ไม่เป็นออร์แกนิก(inorganic) หรือ สารอนินทรีย์ที่ไม่ใช่สารอินทรีย์ประกอบด้วยธาตุต่างๆจำนวนมาก เช่น S,O,Cl,Na,Mg และ  C เป็นต้น โดยที่จะมีการเชื่อมต่อกันของเส้นใยโมเลกุล ที่ไม่เป็นโควาเลนต์บอน(Non-covalent bond) หรือ เป็นโควาเลนต์บอน(Covalent bond) ในระดับนาโนสเกล           เนื้อหาต่อไป บางคนอ่านมาแล้วอาจจะสงสัยที่ว่า อะไรคือ แร่แมกนิไทด์ มันมีคุณสมบัติอะไร เราไปติดตามกันได้เลย ดั่งต่อไปนี้ แร่แม็กนีไทด์(Magnetite) ซึ่งชื่อเดิมจะรู้จักดีว่า โหลดสโตรน(loadestone) และ แร่เฮมาไทด์ที่ติดแม่เหล็ก(Hematite Magnetic) เนื่องจากมีคุณสมบัติที่มีความเป็นแม่เหล็กสามารถดูดติดกับสิ่งของที่เป็นโลหะได้หมด รวมถึงสามารถกลายเป็นแม่เหล็กถาวรได้จากการถูกเหนี่ยวนำ ซึ่งในปีค.ศ.1845 ซึ่งถูกค้นพบโดย นักขุดแร่ชาวออสเตรีย ที่มีชื่อว่า Wilhelm Karl Ritter von Haidinger(วิลเฮม คาร์ด ริทเทอร์ วอน ไฮดินเจอร์) โดยที่แร่แมกนิไทด์นั้นจะมีลักษณะสีที่เป็น สีเทา และ สีดำคล้ายๆเหล็ก มีความโน้มถ่วงจำเพาะประมาณ5.175 และ ความแข็งที่ประมาณ5.5 ถึง 6.5 โมลาร์ โดยมีสูตรทางเคมีสั้นๆว่า Fe3O4 โดยมีส่วนผสมเหล็ก(Fe) 72.4% และ ออกซิเจน(O)ที่ 27.6% และ ธาตุอื่นๆเช่น แมกนีเซียม และ แมงกานีสปะปนมาเล็กน้อย โดยส่วนมากแล้วแร่แมกนีไทด์จะนำไปรักษาเรื่องระบบไหลเวียนโลหิต รวมถึงอาการเจ็บปวดต่างๆไม่ว่าจะเป็น ปวดหลัง ปวดกล้ามเนื้อในส่วนต่างๆ
            จากนั้นนักวิทยาศาสตร์ได้ทำการทดลอง นิวคลีเอชั่น การเติบโต และ ลักษณะรูปทรงของ อนุภาคนาโนแม็กนีไทด์และทองที่เป็นนาโนไฮบริด โดยที่นำตัวอย่างสารละลายที่ได้จากส่วนผสมปฏิกิริยาในระหว่างกระบวนการสังเคราะห์ และนำไปทดสอบเพื่อวิเคราะห์และระบุชนิดสารประกอบ และ โครงสร้างผลึกของสารประกอบ โดยใช้เทคนิควิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอ็กซ์ (XRD) และดูพื้นผิวโดยใช้เทคนิคการส่องกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน(TEM) อีกทั้งเทคนิคการวิเคราะห์ vibromagnetometry หรือ การทดสอบและวิเคราะห์สถานะของแม่เหล็ก พอผู้อ่านบางท่านได้อ่านมาถึงตรงนี้แล้ว อาจจะเกิดข้อสงสัยที่ว่า อะไรคือ XRD, TEM และ vibromagnetometry ตามมาครับ เราจะไปไขข้อกระจ่างด้วยกัน


          ไปเริ่มกันที่ XRD มาจาก X-Ray diffraction เป็นเทคนิคโดยอาศัยหลักการการเลี้ยวเบนของรังสีเอ็กซ์จากโครงสร้างของผลึกในวัสดุ ตามกฎของแบรกก์ (Bragg’s law) ที่อธิบายความสัมพันธ์ระหว่างความยาวคลื่นของมุมตกระทบรังสีเอ็กซ์ และ ระยะห่างของอะตอม ตามสูตร nλ=2d sin⁡θ โดยที่ d คือ ระยะห่างระหว่างระนาบของผลึก, n คือ เลขจำนวนเต็ม,θ คือ มุมที่รังสีตกกระทบของรังสีเอกซ์กระทำกับระนาบของผลึก(degree),λ คือ ความยาวคลื่นรังสีเอกซ์ (nm)
            ต่อมา การทดสอบแบบที่สอบที่มีชื่อว่า TEM นั้นมาจาก transmission electron microscope (TEM) เป็นกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ซึ่งจะประกอบไปด้วยแหล่งกำเนิดอิเล็กตรอนทำหน้าที่ผลิตอิเล็กตรอนเพื่อป้อนให้กับระบบ โดยกลุ่มอิเล็กตรอนที่ได้จากแหล่วงกำเนิดจะเร่งด้วยสนามไฟฟ้า จากนั้นอิเล็กตรอนจะถูกรวบรวมรังสีผ่านเลนส์ เพื่อทำให้เป็นลำอิเล็กตรอน และต่อจากนั้นลำอิเล็กตรอนนี้จะเคลื่อนผ่านตัวอย่างที่จะศึกษาที่มีลักษณะแบนและบางมาก อยู่ในช่วงระหว่าง 1-100 นาโนเมตร ซึ่งเมื่อลำอิเล็กตรอนที่ทะลุและเลี้ยวเบนผ่านตัวอย่างจะถูกนำมาสร้างเป็นภาพด้วยการโฟกัสและขยายด้วยเลนส์แม่เหล็ก และจะไปแสดงภาพบนฉากรับภาพต่อไป           และสุดท้ายนี้ เครื่องมือที่ใช้ในการทดสอบที่มีชื่อ vibro-magnetometry หรือ การทดสอบคุณสมบัติทางแม่เหล็กของวัสดุทั่วๆไป โดยใช้การสั่นที่มาจากการเหนี่ยวนำในสนามแม่เหล็กไฟฟ้าในทิศทางที่ตั้งฉากกัน โดยที่สามารถตรวจจับได้ในช่วงระยะ 10-5 จนถึง 10-6 emu โดยที่ในเทคนิค vibro-magnetometry นั้นได้อ้างอิงหลักการในการวัดมาจาก ทฤษฎีของ กฎการเหนี่ยวนำไฟฟ้าแม่เหล็กของฟาราเดย์ อีกด้วย           ซึ่งจากผลการทดลองนักวิทยาศาสตร์สามารถสังเกตุและสรุปผลการทดลองในระหว่างกระบวนการเปลี่ยนรูปของวัสดุแม็กนีไทด์และทองได้ดังนี้ว่า 1.อนุภาคนาโนของแม็กนีไทด์นั้นจะมีการเติบเฟสที่มีลักษณะที่เป็นทรงกลมอยู่บนพื้นผิวของทองคำที่อุณหภูมิ220องศาเซลเซียส และต่อมา 2.ลักษณะรูปทรงของไอรอน ออกไซด์ หรือ อนุภาคนาโนของเหล็กออกไซด์นั้นจะมีลักษณะรูปทรงที่เปลี่ยนไปมีลักษณะเป็น ออกตะฮีดรอน หรือ รูปทรงแปดหน้า ที่มีจุดเดือด240ถึง280องศาเซลเซียส และ มีปริมาตรคงที่


          จากการทดลองข้างต้นเป็นรายละเอียดส่วนหนึ่งในการวิเคราะห์คุณสมบัติการนำพาของอนุภาคนาโนแม็กนีไทด์ โดยที่ในอนาคตข้างหน้านักวิทยาศาสตร์จะทำการทดลองและควบคุมขนาดและรูปทรงของอนุภาคนาโนและอีกทั้งยังมีความสามารถในการควบคุมพารามิเตอร์ในการเกิดปฏิกิริยาเคมีในระบบอีกด้วย ซึ่งต่อไปในกระบวนการรักษาและวิเคราะห์ตัวโรคโดยใช้อนุภาคนาโนนั้นจะเป็นที่ตอบโจทย์และสะดวกสบายในการแพทย์สำหรับทางเลือกในการรักษาคนไข้มะเร็งต่อไปในอนาคต

 

ที่มา 

• https://phys.org/news/2020-07-magnetic-gold-nanohybrid-cancer.html
• https://www.pwsalestone.com/
• https://nanohybrids.net/
• https://www.britannica.com/science/magnetic-resonance