มจธ. - “สมาร์ทแล็บ” มจธ. พัฒนาวัสดุฉลาดช่วยเหลือวงการแพทย์ “โบนเพลท” วัสดุดามกระดูกที่ลดปัญหาสารพิษ และ “ลวดจัดฟัน” ที่ช่วยลดการเจ็บปวดจากการจัดฟัน
ผศ.ดร.อนรรฆ ขันธะชวนะ ผู้ช่วยอธิการบดีฝ่ายกิจการนานาชาติ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี และนักศึกษาร่วมโครงการคือ นายกิตติคุณ วิชัยรัตน์ นักศึกษาปริญญาโทคณะการจัดการนวัตกรรม นายชัยยง โกยกุล และนายนริศรา ต่อสุทธิ์กนก นักศึกษาปริญญาโทด้านวิศวกรรมชีวภาพ จากสมาร์ทแล็บ (SMART Lab) ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) พัฒนา “วัสดุฉลาด” เพื่อใช้เป็นวัสดุทดแทนทางการแพทย์
วัสดุดังกล่าวมีสมบัติจำรูปร่างตัวเองได้ ณ อุณหภูมิๆ หนึ่ง เมื่อมีแรงมากระทำจะเปลี่ยนแปลงรูปร่าง แต่สามารถกลับคืนรูปเดิมได้เมื่อให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิๆ หนึ่ง และเป็นวัสดุที่มีสมบัติยืดหยุ่นยิ่งยวด เมื่อมีแรงมากระทำวัสดุจะยืดตัวออกได้มากกว่าโลหะทั่วไป ขณะเดียวกันหากปล่อยแรงวัสดุจะกลับคืนรูปเดิมทันที ซึ่งเป็นแรงดึงกลับคงที่ โดยผลงานชิ้นแรกคือ “โบนเพลท” (Bone Plate) สำหรับดามกระดูก
กิตติคุณหนึ่งในนักศึกษาร่วมวิจัย กล่าวว่าก่อนหน้านี้ทางการแพทย์ใช้สเตนเลสสตีล (Stainless Steel) หรือเหล็กกล้าไร้สนิม ซึ่งเป็นชนิดเดียวกับที่ทำช้อนส้อม ฝังเข้าไปในร่างกายเพื่อดามกระดูกคนไข้ แต่ภายหลังพบว่าเหล็กกล้าไร้สนิมดังกล่าวมีส่วนผสมที่เป็นพิษต่อร่างกายและมีสมบัติทางกลที่ไม่เหมาะในการใช้งาน ส่งผลทำให้เกิดความเสียหายแก่กระดูกคนไข้ จึงหันมาใช้ “ไททาเนียมอัลลอย” (Titanium Alloy) แทน ซึ่งเกรดทางการแพทย์เรียกว่า TiAlV (Titanium Vanadium Aluminium Alloy)
อย่างไรก็ดี กลับมีงานวิจัยระบุว่า ไททาเนียมอัลลอยยังมีส่วนผสมบางอย่างที่มีพิษต่อร่างกายถ้าได้รับนานๆ จะก่อให้เกิดมะเร็ง ซึ่งในปัจจุบันยังไม่มีตัวไหนที่ดีกว่านี้ ด้วยเหตุนี้เองทีมวิจัยจึงศึกษาและพัฒนาไททาเนียมอัลลอยชนิดใหม่ที่ถูกปรับสมบัติให้มีความคล้ายกระดูกและไม่มีส่วนผสมที่เป็นพิษต่อร่างกายเลย ทำให้สามารถอยู่ในร่างกายมนุษย์ได้ตลอดชีวิตโดยไม่เป็นพิษ
สำหรับขั้นตอนการค้นคว้าของทีมเริ่มจากการนำธาตุที่ไม่มีพิษ ซึ่งมีเพียงไม่กี่ตัวจากตารางธาตุมาผสมกันเพื่อให้ได้ไททาเนียมอัลลอยใหม่ที่มีคุณสมบัติคล้ายกระดูกจริง อ่อนนิ่ม ไม่ทำลายกระดูก และทนการกัดกร่อนจากปฏิกิริยาทางเคมีในร่างกาย งานวิจัยชิ้นนี้กำลังทำการทดลองในสัตว์ ซึ่งได้ผ่านการทดลองความเข้ากันได้ทางชีวภาพกับเซลล์หนูแล้วพบว่ามีความปลอดภัย
ส่วนผลงานชิ้นที่สองคือ การนำวัสดุฉลาดซึ่งเป็นวัสดุโลหะจำรูปมาทำ “ลวดจัดฟัน” ซึ่งลวดจัดฟันทั่วไปมักทำจาก สเตนเลสสตีลมีคุณสมบัติที่ทำให้คนจัดฟันรู้สึกเจ็บปวดเนื่องจากเกิดแรงกระชากเวลาจัดฟัน ขณะเดียวกันเมื่ออายุมากขึ้นรากฟันจะละลายและเสื่อมได้ง่าย ต่างจากลวดจัดฟันที่ทำมาจากไททาเนียมนิกเกลอัลลอย (Titanium Nickel Alloy)
ชัยยง ทีมงานร่วมวิจัยอีกคน เปิดเผยว่า ลวดไททาเนียมนิกเกลอัลลอยนี้จะเคลื่อนฟันด้วยแรงคงที่ทำให้รากฟันของคนไข้ที่ถูกจัดฟันไม่ถูกทำลาย และการจัดฟันเป็นไปตามหลักสรีระวิทยา ซึ่งอาจกล่าวได้ว่าแรงดึงกลับจากการจัดฟันจะคงที่ รวมถึงไม่เกิดการกระชากรากฟันทำให้คนไข้ไม่เจ็บการจัดฟันใช้เวลาน้อยลง และไม่มีผลต่อรากฟันในอนาคตด้วย
ทั้งนี้ ผศ.ดร. อนรรฆ ในฐานะที่ดูแลภาพรวมการวิจัย กล่าวว่า การวิจัยครั้งนี้ทำให้สามารถนำวัสดุฉลาดมาใช้งานทางการแพทย์ได้หลายอย่าง ปัจจุบันงานวิจัยยังอยู่ในห้องปฏิบัติการที่มีการผลิตในลักษณะต้นแบบไม่สามารถผลิตเป็นจำนวนมากได้ แต่หากมีการพัฒนาต่อยอดตนเชื่อว่าสามารถลดต้นทุนการนำเข้าได้เป็นจำนวนมาก
“หลังจากทำงานวิจัยเรื่องวัสดุฉลาดร่วมกับคณะทันตแพทยศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล และเก็บประสบการณ์มากว่า 7 ปี จนตอนนี้สามารถตอบโจทย์ทุกด้าน มีข้อมูลที่เพียงพอ ซึ่งที่นี่เป็นแล็บเดียวในประเทศที่ค้นคว้าวิจัยด้านนี้ ที่สำคัญเราพบว่าแม้ในประเทศไทยจะมีการใช้ลวดดัดฟันที่ทำจากวัสดุฉลาด แต่ต้องนำเข้าจากประเทศญี่ปุ่นในราคาแพงถึงเส้นละ 200 บาท ในแต่ละปีประเทศต้องนำเข้าลวดจัดฟันปีละกว่าร้อยล้านบาท แต่หากมีการพัฒนาคุณภาพจากต้นแบบให้กลายเป็นสามารถใช้งานและผลิตภายในประเทศได้จะทำให้เราสามารถลดต้นทุนได้มากขึ้น” ผศ.ดร.อนรรฆ กล่าว
อย่างไรก็ตาม ผศ.ดร.อนรรฆ เชื่อว่าผลงานดังกล่าวจะเป็นการเปิดโลกงานวิจัยจากระดับห้องปฏิบัติการ ไปสู่การใช้ประโยชน์ได้จริง และได้รับการสนับสนุนการต่อยอดงานวิจัยจากหน่วยงานทั้งภาครัฐและเอกชนเพื่อเข้าสู่การผลิตในระดับอุตสาหกรรมในการผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพดี ราคาถูกลง เพื่อให้สังคมได้ใช้ประโยชน์อย่างแท้จริง รวมถึงการต่อยอดในด้านการทดลองในสัตว์และคน ตลอดจนการพัฒนาผลิตภัณฑ์ใหม่ๆ สู่สังคม
