วิทยาศาสตร์ ป.2 เรื่อง แสงและสิ่งมีชีวิต

นาโนเทคโนโลยี เป็นเทคโนโลยีของวิทยาศาสตร์ประยุกต์ ที่เอาไปใช้ประโยชน์ในการออกแบบเพื่อประดิษฐ์วัสดุหรือผลิตภัณฑ์ใหม่ๆ การสังเคราะห์วัสดุที่มีข้อด้อยลดลง การตรวจวิเคราะห์และวินิจฉัยที่มีความละเอียดแม่นยำยิ่งขึ้นสำหรับวัสดุหรือสิ่งของที่เล็กมากอยู่ในระดับนาโนเมตร ซึ่งนาโนเทคโนโลยีจะให้ความสำคัญแก่กระบวนการเตรียมหรือการใช้เทคโนโลยีในช่วงแรก โดยเริ่มจากการควบคุมแต่ละโมเลกุล หรือ อะตอม ที่ส่งผลต่อการประกอบหรือการรวมตัวกันทำให้เกิดเป็นสารที่มีขนาดใหญ่ ทำให้นาโนเทคโนโลยีมีความพิเศษ คือ มีความเฉพาะเจาะจง สามารถควบคุมการทำงานของสารที่สร้างขึ้นได้ทั้งในด้านเคมีและฟิสิกส์อย่างมีประสิทธิภาพ

โดยหน่วยนาโนเมตร (nanometer) ที่ใช้สัญลักษณ์ตัวย่อ nm เป็นหน่วยของระบบ SI ซึ่งที่คุ้นเคยกันดีคือ ระดับเซนติเมตรและเมตร ซึ่ง 1 นาโนเมตร คือความยาว 1 ในสิบล้านของเซนติเมตร (10-7 cm) หรือ ในพันล้านของเมตร (10-9 m) เมื่อเปรียบเทียบกับส่วนประกอบในร่างกายที่มีขนาดเล็ก เช่น โมเลกุลของดีเอ็นเอ มีความกว้าง 2.5 นาโนเมตร ซึ่งขนาด 1 นาโนเมตร คือ ขนาดของอะตอมที่มีความเล็กกว่าเส้นผ่าศูนย์กลางของเส้นผมมนุษย์ถึงแปดหมื่นเท่า โดยสิ่งที่มีขนาดในช่วง 1-100nmจัดว่าเป็นนาโนเทคโนโลยีเกือบทั้งสิ้น

วิธีการผลิตนาโนเทคโนโลยี

วิธีการสร้างระดับนาโนแบ่งออกเป็น 2 แนวทาง ได้แก่ การสร้างจากใหญ่ไปเล็ก (Top-down technology) และการสร้างจากเล็กไปใหญ่ (Bottom-up manufacturing)

ที่มา :http://www.nanonet.go.jp/english/kids/k-story/way4.html

1. การสร้างจากใหญ่ไปเล็ก (Top-down technology) เป็นการสร้างสิ่งของที่มีขนาดเล็กจากสิ่งของที่มีขนาดใหญ่กว่า โดยกระบวนการตัด แบ่ง แยก กัดกร่อน ย่อยลงไป เรื่อยๆ จนกระทั่งได้โครงสร้างวัตถุที่มีขนาดอยู่ในระดับนาโนเมตรตัวอย่างในชีวิตประจำวันที่สามารถเห็นได้ที่เป็นกระบวนการผลิตตามแนวทางแบบบนลงล่างนี้ เช่น การแกะสลัก หรือการบดย่อยวัตถุต่างๆ จากที่มีขนาดใหญ่ให้เล็กลง เป็นต้น

2. การสร้างจากเล็กไปใหญ่(Bottom-up manufacturing) เป็นการสร้างสิ่งของที่มีขนาดใหญ่โดยใช้สิ่งของที่มีขนาดเล็กมากระดับอะตอม นำมาดำเนิน การจัดเรียงอะตอมหรือโมเลกุลต่างๆ เข้าเป็นโครงสร้างหรือรูปแบบที่ต้องการอย่างถูกต้องแม่นยำในชีวิตประจำวันการสร้างจากเล็กไปใหญ่ที่สามารถเปรียบเทียบให้เห็นได้ ก็คือ การสร้างบ้านจากก้อนอิฐหลายๆ ก้อน

ตัวอย่างการผลิตนาโนเทคโนโลยี

ทีมนักวิจัยของ ดร.ดอน ไอเกลอร์ที่ IBM Almaden Research Center ได้ร่วมมือกับนักวิจัยไทยจากศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ (Nanotech) โดยใช้นาโนเทคโนโลยีในการจัดเรียงตัวคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) จำนวน 50 โมเลกุล เขียนลงบนผิวของโลหะทองแดง (Cu) เป็นพระปรมาภิไทยย่อ ภ.ป.ร. เพื่อเทิดพระเกียรติพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวฯ ในฐานะที่เป็นพระบิดาแห่งเทคโนโลยีไทย นับเป็นครั้งแรกที่อักษรไทยได้ถูกจารึกไว้ในระดับอะตอม พระปรมาภิไทยย่อ ภ.ป.ร. มีขนาดความยาว 14 nm และ มีความสูง 7 nm

ประเภทของนาโนเทคโนโลยี

เราสามารถแบ่งประเภทของนาโนเทคโนโลยีตามการพัฒนา ได้ 2 ประเภท คือ

Bulk Technology เราเรียกว่าเป็นการใช้เทคโนโลยีแบบบนลงล่าง (Top-Down Technology) ซึ่งมีขีดจำกัดสูงเป็นการจัดการหรือผลิตสิ่งต่างๆ โดยอาศัยวิธีกล เช่นตัด กลึง บีบ อัด ต่อ งอ และอื่นๆ หรืออาจใช้วิธีทางเคมีโดยการผสมสารเคมีให้เกิดการทำปฏิกริยา โดยพยายามควบคุมสภาวะต่างๆ ให้เหมาะสม แล้วปล่อยให้สสารทำปฏิกริยากันเองเทคโนโลยีแบบนี้สามารถใช้สร้างสิ่งเล็กๆได้ แต่ขาดความแม่นยำ และมีความบกพร่องสูง ตัวอย่างผลิตภัณฑ์เช่น การสร้างไมโครชิพ

Molecular Technology เป็นการใช้เทคโนโลยีแบบล่างขึ้นบน (Bottom-Up Technology) หรือเป็นการจัดการหรือผลิตสิ่งต่างๆ โดยการนำอะตอมหรือโมเลกุลมาจัดเรียง ณ ตำแหน่งที่ต้องการอย่างแม่นยำ สิ่งที่ผลิตขึ้นมาอาจเป็นสิ่งเล็กๆ หรือ เป็นสิ่งใหญ่ก็ได้ การนำเอาเทคโนโลยีระดับโมเลกุลไปสร้างสิ่งที่ใหญ่ขึ้นมา (เช่น พืชสร้างผนังเซลล์จากการนำเอาโมเลกุลน้ำตาลมาต่อกัน)

(วารสารเทคโนโลยีวัสดุ, ตุลาคม-ธันวาคม 2542)

ตัวอย่างผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้องกับนาโนเทคโนโลยี

ปัจจุบันนี้การนำนาโนเทคโนโลยีเข้ามาปรับปรุง หรือพัฒนาผลิตภัณฑ์ให้มีประสิทธิภาพดียิ่งขึ้น และสร้างจุดขายให้กับสินค้า กำลังเป็นที่นิยมเป็นอย่างมาก ในหัวข้อนี้ เราลองมาดูซิว่า ผลิตภัณฑ์ตามท้องตลาดที่เราพบเห็นทั่วไปในปัจจุบันนี้ มีสินค้าอะไรที่มีการนำนาโนเทคโนโลยีมาประยุกต์ใช้บ้าง

1. เสื้อนาโน

เสื้อนาโน คือ เสื้อที่ได้ประยุกต์เอาเทคโนโลยีระดับนาโน (Nano) ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของเนื้อผ้าธรรมดาให้มีคุณสมบัติเพิ่มขึ้น อันได้แก่ คุณสมบัติกันน้ำ กันรังสียูวี กันแบคทีเรีย กันไฟฟ้าสถิตย์ รวมถึงกันยับ คุณสมบัติข้างต้นจะช่วยให้เนื้อผ้ามีจุดเด่นเพิ่มขึ้น และมีผลต่ออุตสาหกรรมสิ่งทอของประเทศไทยเป็นอย่างมาก อ่านข้อมูลเพิ่มเติม Click

2. ลูกเทนนิสนาโน

ลูกเทนนิสไฮเทคนี้เป็นลูกเทนนิสที่ผลิตโดยใช้เทคโนโลยีระดับนาโน จุดเด่นอยู่ที่การเคลือบแกนในของลูกเทนนิสด้วยพอลิเมอร์วัสดุผสมระดับนาโน (nanocomposite) ที่มีความหนาเพียง 1 นาโนเมตรทีละชั้น โดยเคลือบจนกระทั่งมีความหนาประมาณ 20 ไมครอน ดังนั้นแล้วลูกเทนนิสไฮเทคนี้ สามารถที่จะป้องกันการทรุดตัวของอากาศภายในลูกเทนนิสได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในขณะเดียวกันก็ไม่มีผลข้างเคียงใดๆ ต่อการกระเด้งและน้ำหนักของลูกเทนนิส อีกทั้งลูกเทนนิสนี้สามารถเก็บรักษาไว้ได้นานกว่าลูกเทนนิสธรรมดาหลายเท่าตัว

3. แว่นตานาโนคริสตัล

นาโนคริสตัลเกิดจากการสร้างผลึกของอิเดียมออกซิไนไตรด์ซึ่งเป็นสารประกอบออกซิเจน ไนโตรเจนของอินเดียม ที่มีขนาดเล็ก ประมาณ 25-30 นาโนเมตร เคลือบลงบนเลนส์แก้วหรือพลาสติกด้วยวิธีการไอระเหยทำให้เลนส์นั้น ๆ เกิดคุณสมบัติพิเศษ มีความสามารถในการตัดแสงในช่วงความยาวคลื่นที่แตกต่างกันได้ เช่นความยาวคลื่น 450 นาโนเมตร ให้แสงสีน้ำเงิน ความยาวคลื่น 520 นาโนเมตร ให้แสงสีเขียว และความยาวคลื่น 630 นาโนเมตรให้แสงสีแดงจากคุณสมบัติดังกล่าวสามารถนำมาประยุกต์ใช้งานด้านนิติวิทยาศาสตร์ได้ โดยทำเป็น“แว่นตานาโนคริสตัล” ใช้ในการตรวจหาหลักฐานในสถานที่เกิดเหตุที่ใช้วิธีทางด้านแสงยูวี ทำให้เจ้าหน้าที่นิติวิทยาศาสตร์มองเห็นสารคัดหลั่งอาทิ คราบเลือด คราบน้ำลาย น้ำเหลือง อสุจิหรือลายนิ้วมือ ได้ทันทีด้วยแว่นเพียงอันเดียว

4. ไม้ตีเทนนิสนาโน

ไม้เทนนิสไฮเทคนี้ เป็นไม้เทนนิสที่ถูกผลิตขึ้นจากวัสดุที่เป็นส่วนผสมระหว่างกราไฟต์กับท่อนาโนคาร์บอน (carbon nanotube) ด้วยคุณสมบัติพิเศษทางโครงสร้างของนาโนคาร์บอน จึงทำให้ไม้เทนนิสที่ผลิตขึ้นมาจากวัสดุนี้มีความแข็งแรงและทนทานสูงมาก (กล่าวว่าแข็งแกร่งกว่าเหล็กกล้าเกือบ 100 เท่า) ในขณะเดียวกันก็ทำให้ไม้เทนนิสนั้นมีน้ำหนักที่เบากว่าเดิมมาก และยังมีคุณสมบัติต้านทานต่อการคดงอของไม้ได้ดีมากขึ้นถึง 20% ของไม้เทนนิสแบบเดิมที่ผลิตขึ้นมาจากคาร์บอน อีกทั้งยัง มีประสิทธิภาพในการเพิ่มโมเมนต์ในการบิดหรือการหมุนวงแขนตีลูกได้ดีขึ้นมากกว่าเดิมถึง 50% อีกด้วย ด้วยคุณสมบัติพิเศษเหล่านี้จึงทำให้นักเทนนิสหรือผู้เล่นสามารถเพิ่มแรงส่งลูกได้ดียิ่งขึ้น และสามารถควบคุมทิศทางในการตีได้ง่ายมากขึ้นด้วย

5. ครีมกันแดดนาโน

องค์ประกอบพื้นฐานสำคัญของสารกันแดดคือ ไททาเนียมไดออกไซด์ (TiO2) และซิงค์ ออกไซด์ (ZnO) ซึ่งเป็นแร่ที่มีคุณสมบัติเฉื่อยและไม่ละลายน้ำถ้าบดอนุภาคเหล่านี้ให้เล็กมากๆ ขนาดนาโนเมตร แร่จะโปร่งใส แต่ก็ยังมีความสามารถในการสะท้อนรังสียูวี ทั้งUVA และ UVB ได้อย่างมีประสิทธิภาพและไม่เกิดอาการแพ้

6. ผลิตภัณฑ์เคลือบเงารถยนต์

องค์ประกอบพื้นฐานสำคัญของสารกันแดดคือ ไททาเนียมไดออกไซด์ (TiO2) มีคุณสมบัติในการกันรังสี UV ทำให้ลดแรงตึงผิวของน้ำและสามารถทำลายแบคทีเรียหรือมีคุณสมบัติ Super-hydrophilic ซึ่งทำให้น้ำไม่เกาะเป็นหยด แต่จะเปียกบนแผ่นกระจกและไหลลงในลักษณะเป็นฟิล์มบางกระจายไปทั่วพื้น ผิวกระจก ซึ่งจะช่วยให้มองเห็นทัศนียภาพภายนอกได้ในขณะที่ฝนตก นอกจากนี้ยังช่วยให้น้ำสามารถชะล้างสิ่งสกปรกออกได้ดีขึ้นซึ่งถ้าเคลือบลงบน กระจก จะเรียกว่ากระจกทำความสะอาดตัวเองได้ (self cleaning glass) ด้วยคุณสมบัติดังกล่าวจึงมีการพัฒนา TiO2 นำมาเคลือบผิวรถยนต์ให้มีคุณสมบัติน้ำไม่เกาะตัวเป็นหยดบนพื้นผิวทั้งยัง ช่วยทำความสะอาดพื้นผิวโดยจะนำพาฝุ่น, เศษคินหรือทรายที่ติดอยู่บนพื้นผิว เมื่อสัมผัสกับน้ำไม่ว่าจะเป็นการล้างรถหรือฝนตก ช่วยประหยัดน้ำจากการล้างรถได้ถึงครึ่งหนึ่งจากการล้าง

นาโนเทคโนโลยีในธรรมชาติ

หากจะพูดถึง "นาโน" ที่เกี่ยวข้องในธรรมชาติ เราจะพบว่าที่แท้จริงแล้ว สิ่งมีชีวิตที่เราพบเห็นได้ทั่วไปในชีวิตประจำวัน ธรรมชาติก็ได้สรรค์สร้างนาโนเช่นเดี่ยวกัน เช่น

เหตุใดตุ๊กแกจึงมีเท้าที่เหนียวมาก ???

ที่มา : www.teenee.com

ตุ๊กแกสามารถวิ่งได้บนผนัง หรือแม้กระทั่งบนเพดาน ทั้งยังสามารถเกาะติดกับกระจกได้อย่างเหนียวแน่นอีกด้วย ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ค้นพบแล้วว่า การที่เท้าตุ๊กแกเหนียวได้ขนาดนั้นเป็นเพราะโครงสร้างขนาดเล็กระดับนาโนเมตรที่เท้าทั้ง 4 ของมันนั่นเอง

โครงสร้างของเท้าตุ๊กแกถ้ามองปกติจะมองเห็นว่าเท้าของมันมีลักษณะเป็นชั้นมองดูเหมือนเกล็ด ๆ นักวิทยาศาสตร์ตั้งชื่อชั้นเล่านั้นว่า ลาเมเล่ (Lamellae) ซึ่งแต่ละลามาเล่ เมื่อส่องดูด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนจะประกอบด้วยขนเส้นเล็ก ๆ จำนวนมากมายนับล้านเส้นซึ่งชื่อว่า ซีเต้ (setae) แต่ละซีเต้ จะมีบริเวณปลายซึ่งแตกแขนงออกเป็นเส้นขนเล็ก ๆ อีกจำนวนนับร้อยเรียกว่า สปาตูเล่ (Spatulae) ซึ่งมีขนาดประมาณ 200 nm

การที่ตุ๊กแกสามารถเกาะติดวัสดุต่างๆ ไม่ว่าจะราบเรียบหรือขรุขระ ไม่ว่าจะแนวนอน แนวตั้ง แม้กระทั่งกลับหัว อีกทั้งยังคงเกาะติดได้แม้แต่อยู่ใต้น้ำ หรือในสภาวะสุญญากาศ เป็นเพราะแรงดึงของขนเส้นเล็ก ๆ จำนวนมหาศาลเหล่านี้นี่เอง!!!

นาโนเทคโนโลยีกับความปลอดภัย โดย ดร. สุพิณ แสงสุข

ความเจริญก้าวหน้าทางด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี นำมาซึ่งความสะดวกสบาย และความเป็นอยู่ที่ดีขึ้นของมนุษย์ในหลายหลายด้าน ไม่ว่าจะเป็นเรื่องการขนส่ง การเดินทาง หรือการติดต่อสื่อสาร เหล่านี้ล้วนเป็นผลมาจากการคิดค้น และพัฒนาของมนุษย์ทั้งสิ้น และทำให้สังคมเกิดการเปลี่ยนแปลงไปจากสังคมเกษตรสู่สังคมอุตสาหกรรม จากการผลิตเพียงเพื่อการดำรงชีพ สู่การผลิตเพื่อการค้า และจากยุคปฏิวัติอุตสาหกรรม สู่ยุคของนาโนเทคโนโลยี

จากการเปลี่ยนแปลงดังกล่าว มนุษย์ได้ผ่านช่วงของการเรียนรู้มาเป็นระยะเวลายาวนานถึงผลกระทบจากการพัฒนา และการใช้สารเคมีบางอย่าง ที่ก่อให้เกิดโทษในวงกว้างในภายหลัง ไม่ว่าจะเป็นสารคลอโรฟูออโรคาร์บอน (Chlorofluorocarbon;CFC) ซึ่งทำลายชั้นโอโซนหรือสารฆ่าแมลงอย่าง DDT ซึ่งนอกจากจะฆ่าแมลงแล้ว ยังเป็นสารก่อมะเร็งสำหรับมนุษย์ ดังนั้นจึงไม่มีข้อยกเว้นสำหรับอนุภาคนาโนที่ยังต้องเฝ้าระวังในเรื่องของความปลอดภัย แม้ว่าในความเป็นจริงแล้ว อนุภาคนาโนมิใช่เป็นสิ่งที่ไม่เคยมีมาก่อนเลยในโลก แต่จากการเติบโตอย่างรวดเร็วของนาโนเทคโนโลยี อาจทำให้มนุษย์มีโอกาสได้รับอนุภาคนาโนมากกว่าที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน

สำหรับที่มาของอนุภาคนาโนนั้นมาได้จาก 3 ส่วนใหญ่ ๆ คือ จากธรรมชาติ จากกิจกรรมของมนุษย์โดยมิได้ตั้งใจให้เกิดอนุภาคนาโน และจากการเตรียมขึ้นด้วยนาโนเทคโนโลยี (1) สิ่งที่น่าสังเกตสำหรับอนุภาคนาโนคือส่วนใหญ่เป็นสารที่จัดอยู่ในกลุ่มของสารที่ไม่เป็นพิษเช่น โลหะเงิน ไทเทเนียมไดออกไซด์ และซิลิกา อาจเป็นเพราะจุดนี้เองที่ทำให้นักวิจัยด้านนาโนเทคโนโลยีมิได้ตระหนักถึงโทษภัยหรือความเป็นพิษของมัน แต่หากนึกย้อนกลับไปว่าสารเหล่านี้ยังให้สมบัติใหม่ๆ ซึ่งไม่เคยพบในระดับอนุภาคใหญ่ๆ ได้สารเหล่านี้ก็อาจเปลี่ยนจากที่ไม่เป็นพิษเป็นสารที่มีพิษได้เช่นกัน ดังนั้น จึงมีนักวิจัยอีกกลุ่มหนึ่งที่คำนึงถึงขนาดที่เล็กมากจนไม่อาจมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าว่า ความเป็นพิษของอนุภาคนาโนอาจเกิดจากขนาดที่เล็กจิ๋วนั่นเอง

มีตัวอย่างงานวิจัยด้านพิษวิทยาหลายงานวิจัยที่แสดงให้เห็นแล้วว่าหากอนุภาคนาโนเข้าสู่ร่างกายทางหนึ่งทางใดแล้ว เช่น จากการหายใจการรับประทาน หรือผ่านทางผิวหนังอนุภาคเหล่านั้นก่อให้เกิดความเป็นพิษต่อสัตว์ทดลองได้ไม่ว่าจะเป็นความเป็นพิษต่อตับไต และม้าม เนื่องจากอนุภาคนาโนมีขนาดเล็กจึงเคลื่อนตัวไปตามกระแสเลือดสู่อวัยวะต่างในร่างกายได้ (2-6)

เมื่อผลการวิจัยแสดงให้เห็นถึงความเป็นพิษจากอนุภาคนาโนจึงมีหลายหน่วยงานในต่างประเทศเร่งสร้างมาตรฐานความปลอดภัยของนาโนเทคโนโลยี ซึ่งล่าสุดเมื่อวันที่ 27ก.พ. 2550 Innovation Societyเป็นบริษัทที่ให้คำปรึกษาด้านนาโน ที่ประเทศสวิตเซอแลนด์ และ TÜVSÜD (เมืองมิวนิคประเทศเยอรมนี) บริษัทที่ให้การรับรองด้านเทคโนโลยีทั่วโลก ได้พัฒนาสิ่งที่พวกเขาเรียกว่า ระบบการติดตามและจัดการความเสี่ยงเฉพาะด้านนาโนที่ได้รับการรับรองขึ้นเป็นครั้งแรก (Certifiable nanospecific risk management and monitoring system, CENARIOS) เป็นการสร้างมาตรฐานความปลอดภัยตั้งแต่การผลิตการขนส่ง จนถึงผู้บริโภค (7)

สำหรับประเทศไทยความตื่นตัวในแง่ของโทษภัยของนาโนเทคโนโลยียังมีอยู่น้อยมาก เมื่อเทียบกับการวิจัย และพัฒนาด้านการใช้ประโยชน์จากนาโนเทคโนโลยี ดังจะเห็นได้จากการวิจัยหลักสูตรการเรียนการสอนด้านนาโนเทคโนโลยีในระดับมหาวิทยาลัยหรือสินค้า ซึ่งใช้คำว่านาโนที่เพิ่มขึ้นมาก ซึ่งสถานการณ์เช่นนี้ถือว่าเป็นความเสี่ยงของประเทศไทยเป็นอย่างมาก ที่ทั้งงานวิจัยและการใช้ผลิตภัณฑ์จากนาโนเทคโนโลยี เกิดการแพร่กระจายเป็นอย่างมากในวงกว้าง โดยไม่มีมาตรการในการควบคุมด้านความปลอดภัยให้กับผู้ที่เกี่ยวข้องกับนาโนเทคโนโลยีทั้งหมด ไม่ว่าจะเป็นนิสิตนักศึกษา นักวิจัย คนงานในโรงงาน หรือแม้แต่ผู้บริโภค

และที่ยิ่งไปกว่านั้นคือการแพร่กระจายสู่อากาศ แหล่งดิน และแหล่งน้ำสาธารณะซึ่งจะก่อให้เกิดผลเสียที่ตามมาอีกมากมาย คือการปนเปื้อนของอนุภาคนาโนในสิ่งแวดล้อม (8-9) ผลที่ตามคือการกระทบต่อระบบนิเวศน์ของสิ่งมีชีวิตโดยรวม เช่นการปนเปื้อนของอนุภาคนาโนในแหล่งน้ำจะทำให้การผลิตน้ำเพื่อการบริโภคเป็นไปได้ยากขึ้น เนื่องจากระบบปัจจุบันยังไม่รองรับกับการปนเปื้อนจากอนุภาคที่มีขนาดเล็กอย่างอนุภาคนาโน หรืออาจเกิดการปนเปื้อนของอนุภาคนาโนในผลิตผลทางการเกษตรเนื่องจากพืชดูดน้ำที่มีอนุภาคนาโนไปเลี้ยงลำต้นและใบหากเป็นเช่นนี้สินค้าเกษตรซึ่งเป็นสินค้าส่งออกหลักของไทยไม่ว่าจะเป็นข้าวหรือผลไม้อาจขายไม่ได้ถ้าสินค้าเหล่านี้มีการปนเปื้อนจากอนุภาคนาโน

เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าหลายสิ่งหลายอย่างมีทั้งคุณและโทษ ไม่ว่าจะเป็นการผลิตไฟฟ้าจากโรงงาน ผลิตไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานที่ดีแหล่งหนึ่ง แต่หากมีการรั่วไหลของสารกัมมันตรังสีก็จะก่อให้เกิดอันตรายกับสิ่งมีชีวิตได้มาก ส่วนการใช้พลังงานจากน้ำมันแม้ว่าจะไม่มีความเสี่ยงจากสารกัมมันตรังสี แต่พลังงานที่ได้จากการเผาไหม้น้ำมันเชื้อเพลิง ก็ก่อให้เกิดปัญหาในเรื่องปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ถูกปล่อยขึ้นสู่บรรยากาศในปริมาณมาก ซึ่งก่อให้เกิดปัญหาโลกร้อนตามมาในช่วง 1 ทศวรรษที่ผ่านมาคงปฏิเสธไม่ได้

ซิลเวอร์นาโน โดย ดร. สุพิณ แสงสุข

อนุภาคขนาดนาโนของซิลเวอร์หรือโลหะเงินพบได้มากขึ้นในผลิตภัณฑ์อุปโภคบริโภคต่างๆ เช่น การบรรจุหีบห่ออาหารสิ่งทอที่ต้านทานการเกิดกลิ่นอุปกรณ์เครื่องใช้ในบ้าน และอุปกรณ์ทางการแพทย์ รวมถึงผ้าปิดแผลในระยะเวลาไม่กี่เดือนมานี้เริ่มมีการตระหนักถึงความเสี่ยงของอนุภาคซิลเวอร์นาโนต่อการเป็นพิษต่อสุขภาพของมนุษย์และสิ่งแวดล้อม มีความเป็นไปได้ที่อนุภาคซิลเวอร์นาโนจะส่งผลกระทบต่อแบคทีเรียที่มีประโยชน์ในสิ่งแวดล้อม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในดินและน้ำ หรือทำให้แบคทีเรียที่มีโทษเกิดการต้านทานในการยับยั้งต่อซิลเวอร์นาโน

ด้วยเหตุที่ซิลเวอร์นาโนมีประสิทธิภาพในการฆ่าเชื้อแบคทีเรียได้เป็นอย่างดี จึงเป็นไปได้ว่าซิลเวอร์นาโนอาจทำลายแบคทีเรียที่มีประโยชน์ที่อยู่ในระบบนิเวศน์ ไม่ว่าจะเป็นแบคทีเรียในดินที่มีบทบาทสำคัญในการตรึงไนโตรเจนและย่อยสลายสารอินทรีย์ แบคทีเรียที่ช่วยรักษาน้ำให้สะอาดด้วยการนำไนเตรตออกจากการปนเปื้อนในแหล่งน้ำจากการใช้ปุ๋ยมากเกินไปนอกจากนี้แบคทีเรียก่อให้เกิดความสัมพันธ์ในการอยู่ร่วมกันกับสัตว์ตั้งแต่แมลงจนถึงมนุษย์ แบคทีเรียหลายชนิดช่วยในเรื่องการย่อยอาหารให้กับสัตว์ที่มันอาศัยอยู่ และบางชนิดยังทำหน้าที่มากไปกว่านั้นแบคทีเรียบางชนิดผลิตสารปฏิชีวนะช่วยป้องกันตัวต่อจากโรคที่เกิดจากเชื้อรา แบคทีเรียบางชนิดผลิตแสงได้ซึ่งช่วยปลาหมึกฮาวายในการพรางตัวจากศัตรู

สำหรับแบคทีเรียที่มีโทษมีความเป็นไปได้ว่าซิลเวอร์นาโนอาจเพิ่มความต้านทานในการฆ่าเชื้อของแบคทีเรียที่เป็นอันตรายได้ และอาจต้านทานต่อยาฆ่าเชื้อที่มีอยู่ในปัจจุบันด้วย

ซิลเวอร์เกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมแบบต่างๆ ส่วนใหญ่เกิดขึ้นในรูปของแร่ที่เกี่ยวข้องกับธาตุอื่นๆ ซึ่งแม้แต่ในรูปแบบของก้อนซิลเวอร์ก็เป็นอันตรายอย่างมากต่อปลา สาหร่าย สัตว์น้ำพวกกุ้ง ปู พืชบางชนิดรา และแบคทีเรีย ซิลเวอร์ยับยั้งการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ด้วยระดับความเข้มข้นที่ต่ำกว่าโลหะหนักชนิดอื่นๆ และความเป็นพิษของซิลเวอร์นาโนมากกว่าของซิลเวอร์ในรูปแบบก้อนซิลเวอร์มีความเป็นพิษสูงกว่าโลหะอื่นที่อยู่ในรูปของอนุภาคนาโนเหมือนกัน การศึกษาในหลอดทดลอง(in vitro)แสดงให้เห็นว่าซิลเวอร์นาโนมีความเป็นพิษต่อเซลของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมไม่ว่าจะเป็นเซลตับ สเต็มเซล และแม้แต่เซลสมอง

ไทเทเนียมไดออกไซด์ โดย ดร. สุพิณ แสงสุข

ไทเทเนียมไดออกไซด์ (TiO2) เป็นสารเก่าแก่ชนิดหนึ่งเท่าๆกับโลกของเรา และเป็นหนึ่งใน 50 ชนิดของสารที่ผลิตมากที่สุดทั่วโลก ลักษณะโดยทั่วไปมีสีขาว ทึบแสง เกิดเองตามธรรมชาติมี 2 รูปแบบ ใหญ่ คือ รูไทล์และอานาเทสทั้ง 2 รูปแบบมีไทเทเนียมไดออกไซด์บริสุทธิ์อยู่กับสารปนเปื้อน ต้องผ่านกระบวนการทางเคมีจึงจะนำสารปนเปื้อนออกได้ เหลือไว้แต่ไทเทเนียมไดออกไซด์บริสุทธิ์ไทเทเนียมไดออกไซด์เป็นสารสีที่มีสีขาวมีประโยชน์สำหรับการใช้งานได้หลากหลาย เนื่องจากมันไม่มีกลิ่นและมีความสามารถในการดูดซับแร่ชนิดนี้พบได้ในหลายผลิตภัณฑ์ตั้งแต่สีทาบ้านไปถึงอาหารและเครื่องสำอางในกลุ่มเครื่องสำอางใช้เพื่อหลายวัตถุประสงค์ไทเทเนียมไดออกไซด์เป็นสารสีที่มีสีขาวเป็นตัวที่ทำให้เกิดการทึบแสง และเป็นตัวป้องกันแสงแดด

ไทเทเนียมไดออกไซด์ถูกจัดอยู่ในกลุ่มของสารสีที่ปลอดภัยไม่ใช่สารที่อยู่ในกลุ่มของสารก่อมะเร็งสารที่ก่อให้เกิดการกลายพันธุ์สารที่ทำให้ตัวอ่อนในครรภ์เกิดความผิดปกติหรือสารที่มีพิษ ด้วยเหตุนี้จึงสรุปได้ว่าไทเทเนียมไดออกไซด์ไม่ใช่สารที่มีพิษโดยทั่วไปมีความปลอดภัยในการใช้กับอาหารยาสี และเครื่องสำอางแต่นี่ไม่ใช่ข้อยุติสำหรับการโต้แย้งความปลอดภัยของไทเทเนียมไดออกไซด์ในอีกรูปแบบหนึ่งยังไม่ได้กล่าวถึง

หนึ่งในรูปแบบของแร่ หรือการสกัดแร่รวมถึงไทเทเนียมไดออกไซด์ที่ควรคำนึงถึงคือ อนุภาคขนาดเล็กหรืออนุภาคขนาดนาโนด้วยความก้าวหน้าทางด้านเทคโนโลยีทำให้สามารถทำแร่ให้มีขนาดเล็กได้อย่างที่ไม่เคยเป็นมาก่อนขณะที่หลายส่วนชื่นชมกับเทคโนโลยีใหม่บางส่วนเตือนถึงอันตรายที่ซ่อนอยู่ภายในที่มาถึงร่างกายของเรามีการศึกษาพบว่าอนุภาคขนาดเล็กของไทเทเนียมไดออกไซด์รูปแบบอนาเทส ซึ่งมีขนาดเล็กกว่า 0.1 ไมโครเมตร ก่อให้เกิดโรคได้

นอกจากนี้การบาดเจ็บต่อเซลขึ้นอยู่กับขนาดอนุภาคของไทเทเนียมไดออกไซด์ยิ่งขนาดอนุภาคเล็กความเป็นพิษก็ยิ่งมากขึ้นโดยขนาด 70 นาโนเมตร สามารถแทรกผ่านถุงลมในปอดได้ขนาด 50 นาโนเมตร สามารถแทรกผ่านเซลได้ และขนาด 30 นาโนเมตร สามารถแทรกเข้าสู่ระบบประสาทส่วนกลางได้

ผลการสรุปนี้เกี่ยวข้องโดยตรงกับผู้บริโภค เนื่องจากอุตสาหกรมเครื่องสำอางกำลังใช้สารสีขนาดเล็กเพิ่มขึ้นเป็นอย่างมาก ในสารกันแดดและเครื่องสำอางที่ให้สีอนุภาคนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์ถูกใช้ในสารกันแดด เนื่องจากไม่มีสี และแม้ว่าจะมีขนาดเล็กก็ยังสามารถดูดกลืนรังสีอุลตร้าไวโอเลตได้ มีบริษัทเครื่องสำอางหลายบริษัทที่เพิ่มทุนในการใช้อนุภาคนาโนของโลหะออกไซด์

อย่างไรก็ตาม อนุภาคไทเทเนียมไดออกไซด์ที่ใช้ในฐานะที่เป็นสารกันแดดมีขนาดเล็ก อาจจะสามารถแทรกผ่านเซล และนำไปสู่การเกิดกระบวนการโฟโตคะตะไลซิสภายในเซลได้ และก่อให้เกิดความเสียหายแก่ DNA เมื่อได้รับแสง และเป็นที่น่ากลัวว่าจะก่อให้เกิดมะเร็งผิวหนังการศึกษาโดยการใช้สารกันแดดที่มีไทเทเนียมไดออกไซด์ขนาดเล็กทุกวันเป็นเวลา 2-4 สัปดาห์ แสดงให้เห็นว่า ผิวหนังสามารถดูดซับอนุภาคไทเทเนียมไดออกไซด์ขนาดเล็กได้ อนุภาคเหล่านี้พบได้ในชั้นของผิวหนังภายใต้แสงอุลตร้าไวโอเลต สำหรับอนุภาคไทเทเนียมไดออกไซด์ที่มีขนาดใหญ่มีความปลอดภัย และมีประสิทธิภาพในการสะท้อนหรือดูดกลืนแสงอุลตร้าไวเลตได้ เพื่อปกป้องผิว ดังนั้นผู้บริโภคจึงควรหลีกเลี่ยงการใช้ผลิตภัณฑ์ที่อนุภาคของสารสีขนาดเล็กไม่ว่าจะเป็นสารกันแดดหรือเครื่องสำอางที่ให้สี

นาโนเทคโนโลยีในธรรมชาติ 2

ทำไมน้ำจึงกลิ้งบนใบบัว ???

หลายคนคงจะเคยสงสัยว่าทำไมใบบัวจึงไม่เปียกน้ำ หากเราลองหยดน้ำลงบนใบบัว ก็จะพบว่าหยดน้ำก็จะไม่ไหลกระจายออก แต่จะมีลักษณะเป็นหยดกลิ้งไหลลงไปรวมกันที่กึ่งกลางใบบัว 

เมื่อนักวิทยาศาสตร์ศึกษาโดยใช้กล้อง Scanning Electron Microscope (SEM) ส่องดูพบว่า ผิวหน้าของใบบัวประกอบด้วยโครงสร้างขนาดเล็ก คล้ายหนามจำนวนมหาศาลและมีการกระจายตัวอย่างเป็นระเบียบ โดยหนามแต่ละอันมีความเล็กขนาดนาโนเมตร และเป็นสารที่มีคุณสมบัติคล้ายขี้ผึ้งซึ่งไม่ชอบน้ำเคลือบอยู่ภายนอกอีกด้วยจึงทำให้น้ำที่ตกลงมาบนใบบัวมีพื้นที่สัมผัสน้อยมาก และไม่สามารถซึมผ่านหรือกระจายตัวแผ่ขยายออกในแนวกว้างบนใบบัวได้ นอกจากนี้สิ่งสกปรกทั้งหลายไม่ว่าจะเป็นผงฝุ่น เชื้อแบคทีเรีย และ เชื้อราก็ไม่สามารถเกาะติดแน่นอยู่กับใบบัวได้เช่นเดียวกัน

ที่มา :http://www.oknation.net

คุณสมบัติเด่นของใบบัว จึงเป็นจุดริเริ่มในการพัฒนาเสื้อนาโน ซึ่งมีคุณสมบัติกันน้ำ กันเหงื่อ หรือแบคทีเรียนั่นเอง รวมทั้งสีทาบ้านที่มีคุณสมบัติในการทำความสะอาดได้เมื่อมีสิ่งสกปรกมาเกาะที่พื้นผิวยามฝนตก

 มหัศจรรย์ ใยแมงมุม!!!

นักเรียนทุกคนคงจะเคยพบเห็นใยแมงมุม ใยแมงมุมมีไว้ทำอะไร???

การสร้างเส้นใยของแมงมุม นั้นมีวิวัฒนาการมานานมากกว่า 400 ล้านปีแล้ว แมงมุมสร้างใยของมันเพื่อเป็นที่อยู่ ดักเหยื่อ วางไข่ และเป็นเส้นใยที่มีความแข็งแรงและเหนียวมาก ใยแมงมุมสามารถหยุดแมลงที่บินด้วยความเร็วได้โดยไม่ขาด ยกตัวอย่างเช่น สามารถดักผึ้งซึ่งบินด้วยความเร็ว 32 กิโลเมตร ต่อชั่วโมงได้โดยที่ใยแมงมุมไม่ขาด 

จากการทดสอบพบว่ามีความแข็งแรงมากกว่าเหล็กที่มีน้ำหนักเท่ากันถึง 6 เท่าเปรียบเทียบได้ว่า ถ้าหากใยแมงมุมมีความหนาเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากับขนาดดินสอ ใยแมงมุมสามารถ หยุดการเคลื่อนที่ของเครื่องบินโบอิ้ง 747 ที่กำลังบินอยู่ได้!!!

เส้นใยของแมงมุม บางชนิดเช่น Araneus diadematus สามารถยืดยาว ได้ร้อยละ 30-40 ก่อนจะขาด ในขณะที่โลหะสามารถยึดได้เพียง ร้อยละ 8เท่านั้น และไนลอนสามารถยืดได้ประมาณร้อยละ 20 จากการทดสอบในห้องทดลองนักวิทยาศาสตร์ พบว่า เส้นใยแมงมุมมีความทนทานต่อการย่อยสลายได้สูง อีกทั้งยังสามารถปั่นทอเส้นใย ได้ทั้งในอากาศ เส้นใยแมงมุมกว่าร้อยละ 50 ประกอบด้วยโปรตีน ที่เรียกว่า ไฟโปรอิน (fibroin)ซึ่งมีน้ำหนักโมเลกุลประมาณ 200,000 -300,000 ดาลตัน โดยสร้างจากต่อมสร้างใยของแมงมุม ใน ปี 2002 นักวิทยาศาสตร์ในแคนนาดาได้คัดแยกยีนจากแมงมุม และนำไปใส่ในเซลล์ของแพะ โดยใช้เทคนิคทาง พันธุวิศวกรรม และพบว่าแพะ สามารถผลิตน้ำนมที่มี fibroin ซึ่งเป็นโปรตีนชนิดเดียวกันกับที่พบในใยแมงมุมได้

ภาพแสดงเส้นใยของแมงมุมขนาด 20 นาโนเมตรที่พุ่งออกมาจากท่อเล็กๆ หลายท่อแล้วบิดรวมกัน เป็นเส้นขนาดใหญ่ขึ้น (ระดับไมโครเมตร)

ที่มา :http://www.thai-nano.com

เซลล์พลังงานเนื้อแมงกะพรุนสำหรับอุปกรณ์นาโน โดย มาริสา คุณธนวงศ์

Zackary Chiragwandi นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีชาลเมอร์ (Chalmers University of Technology) ในรัฐโกเธนเบิร์ก ประเทศสวีเดน ค้นพบว่า โปรตีนในเนื้อแมงกะพรุนเรืองแสงที่อาศัยอยู่แถบชายฝั่งตะวันตกของทวีปอเมริกาเหนือมีสมบัติดูดกลืนแสงคล้ายสีย้อมในเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดสีย้อมไวแสง (dye-sensitized solar cell ; DSSC/DSC/DYSC) หรือที่รู้จักกันในชื่อ Grätzel cells ซึ่งเป็นเซลล์แสงอาทิตย์ที่เลียนแบบการสังเคราะห์แสงของพืช ด้วยสมบัติดังกล่าวทำให้พวกเขาเห็นว่าโปรตีนชนิดนี้น่าจะนำมาพัฒนาเป็นส่วนประกอบของเซลล์กำเนิดพลังงานสำหรับอุปกรณ์ขนาดจิ๋วได้

โปรตีนเรืองแสงสีเขียว (Green Fluorescent Protein) เป็นโปรตีนที่ประกอบด้วยกรดอะมิโน 238 ตัว ถูกค้นพบเมื่อปี พ.ศ. 2499 โดยโอซามุ ชิโมมุระ (Osamu Shimomura) โปรตีนชนิดนี้พบได้ในสัตว์ทะเลหลายชนิด แต่โดยมากแล้วจะหมายถึงโปรตีนที่สกัดได้จากแมงกะพรุนสายพันธุ์ Aequorea victoria โปรตีนที่สกัดได้นี้มีส่วนประกอบที่ทำให้เกิดสี (chromophore) ชนิดพิเศษที่สามารถดูดกลืนแสงสีอื่นเอาไว้และเปล่งแสงที่อยู่ในช่วงความยาวคลื่นสีเขียวออกมาเมื่อได้รับแสงยูวีจึงทำให้มันสามารถเรืองแสงสีเขียวได้เมื่ออยู่ภายใต้แสงยูวี

เชื่อมต่อวงจรด้วยเนื้อแมงกะพรุน

ในการวิจัยครั้งนี้ ทีมวิจัยต้องปั่นแมงกะพรุนนับพันชีวิตให้กลายเป็นแมงกะพรุนสมูทตี้เพื่อนำไปสกัดให้ได้โปรตีน GFP จากนั้นนำโปรตีนที่ได้หยดลงบนขั้วไฟฟ้าในเซลล์พลังงานที่เตรียมเอาไว้ โปรตีนดังกล่าวจะจัดเรียงตัวได้เอง (self-assembly) จนเกิดเป็นสายเชื่อมต่อกับขั้วไฟฟ้า และเมื่อมีแสงยูวีตกกระทบโปรตีนดังกล่าวก็จะดูดซับโฟตอนและปล่อยอิเล็กตรอนให้เคลื่อนที่ไปรอบวงจรทำให้มีกระแสไฟฟ้าเกิดขึ้น

ปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ได้จากเซลล์พลังงานชีวภาพนี้แม้ว่าจะมีปริมาณน้อยเพียงแค่ในระดับนาโนแอมแปร์ แต่ปริมาณเท่านี้ก็เพียงพอที่จะใช้เป็นพลังงานให้กับอุปกรณ์นาโน และ ถ้าในอนาคต ทีมวิจัยสามารถปรับขนาดของเซลล์นี้ให้ใหญ่ขึ้นได้อีก มันก็จะเป็นเซลล์พลังงานแสงที่มีประสิทธิภาพกว่าเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีอยู่ในปัจจุบันอีกด้วย Chiragwandi หัวหน้าทีมวิจัยกล่าว

All in one : สมบูรณ์ได้ในหนึ่งเดียว

ส่วนประกอบของเซลล์พลังงานที่ทีมออกแบบเอาไว้นอกจากจะมีส่วนที่เป็นขั้วไฟฟ้าอะลูมิเนียมจำนวนสองขั้ววางไว้อยู่บนแผ่นบางของซิลิกอนออกไซด์ที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพทั้งในด้านการจับแสงและการแปลงพลังงานแล้ว ทีมยังเพิ่มสารผสมที่ได้จากสิ่งมีชีวิตเรืองแสงเพื่อใช้เป็นแหล่งกำเนิดแสงภายในเซลล์เอาไว้อีกด้วย สารดังกล่าวคือ เอนไซม์ลูซิเฟอเรส (luciferase) ที่ได้จากหิ่งห้อย (Lampyridae) และ sea pansy (Renilla reniformis) ผสมกับแมกนีเซียม และสารอื่นๆที่จำเป็นต่อกระบวนการเปล่งแสง (bioluminescence) แสงที่ได้จากกระบวนการเปล่งแสงจะกระตุ้นให้โปรตีนGFPทำงานได้เองโดยไม่ต้องอาศัยแหล่งกำเนิดแสงที่ต้องเชื่อมต่อจากภายนอก ทำให้การทำงานของเซลล์เนื้อแมงกะพรุนมีความสมบูรณ์มากยิ่งขึ้น นอกจากนี้การออกแบบเซลล์ดังกล่าวก็ง่ายและประหยัดกว่าเซลล์พลังงานแสงชนิดอื่นเพราะไม่ต้องใช้วัสดุที่มีราคาแพงอย่างไทเทเนียมไดออกไซด์เหมือนใน Grätzel cells อีกด้วย

ด้วยความสมบูรณ์ทั้งด้านการทำงานและขนาดทำให้เซลล์พลังงานเนื้อแมงกะพรุนนี้เหมาะที่จะใช้เป็นแหล่งพลังงานให้กับอุปกรณ์นาโน โดยเฉพาะในหุ่นยนต์จิ๋วรักษาโรค (medical nanobot) หรือใช้กับอุปกรณ์สื่อสารจำพวกชิพที่ฝังอยู่ในสิ่งมีชีวิต อย่างไรก็ตาม พวกเขาคาดการณ์ว่า เทคโนโลยีนี้จะผลิตออกมาใช้ได้จริงภายในหนึ่งถึงสองปีข้างหน้าเท่านั้น แต่ไม่ต้องห่วงเรื่องแมงกะพรุนจะสูญพันธุ์นะ! เพราะนักวิจัยกำลังพัฒนาวิธีการสังเคราะห์โปรตีน GFP จากแบคทีเรียในห้องปฏิบัติการและถ้าหากสำเร็จเราคงไม่ต้องปั่นแมงกะพรุนจำนวนมหาศาลแบบนี้อีกแล้ว

เข็มจิ๋วต่อสู้มะเร็ง โดย มาริสา คุณธนวงศ์

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยนอร์ทแคโรไลนาพัฒนาเข็มพลาสติกกลวงจิ๋วให้เป็นพาหนะนำพาสีย้อมเรืองแสงที่ทำจากควอนตัมดอทผ่านเข้าไปใต้ผิวหนังเพื่อใช้วินิจฉัยและรักษามะเร็งผิวหนังรวมทั้งโรคเรื้อรังอื่นๆ

เป็นเวลากว่า 15 ปีที่มีการพัฒนาเทคโนโลยีเข็มจิ๋ว ให้เป็นวิธีการให้ยาและติดตามระดับน้ำตาลในเลือดของผู้ป่วยเบาหวานแบบไม่เจ็บปวด โดยจะมีการเคลือบยาหรือสารที่ต้องการไว้ที่ด้านนอกของเข็ม ในกรณีที่เข็มมีลักษณะตัน หรืออาจบรรจุสารไว้ที่ด้านในเข็ม ในกรณีที่เข็มมีลักษณะกลวง เข็มที่ใช้จะมีขนาดเล็กเพียงสองถึงสามร้อยไมโครเมตรซึ่งเล็กเกินกว่าที่ผู้ป่วยจะรู้สึกเจ็บเมื่อแทงเข้าใต้ผิวหนัง

เข็มแบบดั้งเดิมจะทำจากซิลิคอนหรือพอลิเมอร์ชนิดต่างๆซึ่งผลิตขึ้นด้วยเทคนิคลิโทกราฟี (lithography) เทคนิคเดียวกับการผลิตชิปในคอมพิวเตอร์ แต่เข็มแบบใหม่ในงานวิจัยชิ้นล่าสุดของโรเจอร์ นารายาน ศาสตราจารย์สาขาวิศวกรรมชีวการแพทย์นั้นใช้วิธีการขึ้นรูปต้นแบบรวดเร็วด้วยเลเซอร์ (laser-based rapid-prototype) ที่ง่ายต่อการควบคุมรูปร่างและขนาดของเข็ม เขากล่าวว่า เทคนิคนี้เป็นเทคนิคที่ง่ายกว่าวิธีเดิมเพราะทำได้ในขั้นตอนเดียว เหมาะกับโรงงานทั่วไปที่มีกำลังการผลิตสูงแต่ต้นทุนต่ำเพราะไม่จำเป็นต้องใช้ห้องสะอาดที่ปราศจากฝุ่นและจุลชีพหรือห้องที่ปรับสภาพพิเศษต่างๆ

วัสดุที่คณะวิจัยใช้ทำเข็มจิ๋วนี้ก็คือเรซินที่ใช้ทำเครื่องช่วยฟังและเครื่องมือแพทย์ต่างๆ เป็นวัสดุที่หาได้ง่ายและมีราคาถูก การขึ้นรูปต้นแบบรวดเร็วด้วยเลเซอร์นี้อาศัยหลักการพอลิเมอไรเซชั่นแบบสองโฟตอน (two-photon polymerization) โดยฉายแสงเลเซอร์ชนิด femtosecond laser (ชนิดเดียวกับที่โรงพยาบาลศิริราชใช้ผ่าตัดเปลี่ยนเลนส์กระจกตา) ลงบนเรซินเหลวที่ไวต่อแสงเพื่อให้เกิดการพอลิเมอไรเซชั่นจนได้เข็มพลาสติกกลวงจิ๋วที่สามารถบรรจุควอนตัมดอทได้

ควอนตัมดอท เป็นผลึกนาโนของเซมิคอนดักเตอร์เช่น ซิงก์ซัลไฟด์ และ แคดเมียมเซเลไนด์ สามารถเรืองแสงได้หลายสีเหมาะที่จะนำมาใช้เป็นเครื่องมือช่วยส่งยาเข้าสู่เซลล์หรือใช้สำหรับติดตามการเจริญของเนื้องอกหรือมะเร็งโดยอาศัยเทคนิคการสร้างภาพ

โดยทั่วไปการสร้างภาพของเนื้องอกมักใช้สีย้อมอินทรีย์เรืองแสงแต่เมื่อเทียบสีย้อมชนิดนี้กับควอนตัมดอทแล้วพบว่าควอนตัมดอทจะเรืองแสงสว่างกว่าสีย้อมแบบเดิมถึง 20 เท่าและมีความเสถียรกว่า 100 เท่าเมื่ออยู่ในร่างกาย ความเสถียรทางแสงที่สูงเป็นพิเศษจะช่วยให้ควอนตัมดอทสามารถติดตามการเปลี่ยนแปลงของเซลล์ได้ตามเวลาจริง (real time) ตลอดระยะเวลาที่เฝ้าติดตาม ทั้งยังให้ภาพในระนาบโฟกัสที่ต่อเนื่องเพื่อสร้างเป็นภาพสามมิติได้อีกด้วย

ความสำเร็จของเข็มจิ๋วกับควอนตัมดอท

 เข็มจิ๋วพลาสติกกลวงสำหรับส่งควอนตัมดอท

หลังจากคณะวิจัยผลิตเข็มจิ๋วด้วยเทคโนโลยีดังกล่าวได้สำเร็จแล้ว พวกเขาก็นำมาทดสอบกับผิวหนังของสุกรซึ่งมีลักษณะใกล้เคียงกับผิวหนังของมนุษย์โดยใช้สารละลายควอนตัมดอทที่มีน้ำเป็นองค์ประกอบเป็นสีย้อมเรืองแสง จากนั้นใช้เทคนิค multiphoton microscopy จับภาพที่แสดงถึงกลไกการส่งควอนตัมดอทเข้าไปใต้ผิวหนังซึ่งสามารถใช้ยืนยันประสิทธิภาพของเข็มจิ๋วได้

โรเจอร์ นารายาน ผู้นำคณะวิจัย กล่าวว่า “แรงจูงใจในการศึกษาครั้งนี้ก็คือ พวกเราอยากเห็นว่า สามารถใช้เข็มจิ๋วนี้ส่งควอนตัมดอทเข้าสู่ผิวหนังได้และเทคโนโลยีดังกล่าวน่าจะเป็นประโยชน์ต่อการวินิจฉัยและรักษาโรคมะเร็งผิวหนังมากกว่าวิธีอื่นๆ เพราะว่ามีความเป็นไปได้ที่นักวิจัยจะสามารถส่งควอนตัมดอทเข้าสู่ผิวหนังได้ในระดับที่ลึกขึ้นกว่าเดิม และอาจนำเทคโนโลยีการผลิตที่เราใช้นี้ไปประยุกต์ใช้กับอุปกรณ์การแพทย์ขนาดเล็กอื่นๆได้อีกด้วย”

วัสดุนาโนแกรฟีน สามารถยับยั้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย E. coli ได้

นักวิทยาศาสตร์พบว่าแผ่นแกรฟีน สามารถนำมาทำเป็นกระดาษต้านแบคทีเรียได้ จากการศึกษาล่าสุดของ Chinese Academy of Sciences เมืองเซียงไฮ้ ประเทศจีน พบว่า โครงสร้างสองมิติของแผ่นแกรฟีนมีสมบัติในการยับยั้งการเจริญเติบโตของแบ คทเรีย E. coli โดยที่ไม่ส่งผลต่อเซลล์ของมนุษย์

ภาพการยับยั้งแบคทีเรีย E. coli ของแผ่นแกรฟีน โดยภาพทางด้านซ้ายคือเซลล์ E. coli ปกติ และภาพทางด้านขวา คือเซลล์ E. coli ที่แตกออก เมื่อสัมผัสกับแผ่นแกรฟีน ออกไซด์ ที่อุณหภูมิ 37 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 2 ชั่วโมง

ภาพจากกล้องอิเล็กตรอนแบบส่องผ่านแสดงให้เห็นว่า เยื่อหุ้มเซลล์ของ แบคทีเรีย E. Coli ที่สัมผัสกับแผ่นแกรฟีนนั้นถูกทำลาย และจากรายงานการวิจัย ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นเนื่อง

จากแกรฟีน ได้เข้าไปในส่วนของ เอนโดโซม ภายในไซโตพลาสซึมของเซลล์ และดันให้ของแหลวในเซลล์ไหลออกมา จากผลการทดลองพบว่า 99% ของเซลล์ ถูกทำลายหลังจากที่สัมผัสกับของเหลวที่มีแกรฟินออกไซด์ ความเข้มข้น 85 กรัม ต่อมิลลิลิตร ที่อุณหภูมิ 37 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 2 ชั่วโมง ในทางตรงกันข้าม แผ่นนาโนแกรฟีนนี้ ไม่เป็นพิษต่อเซลล์สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมภายใต้สภาวะเดียวกัน

แผ่นแกรฟีน ประกอบด้วยอะตอมของธาตุคาร์บอนที่จัดเรียงกันแบบรูปรังผึ้งเพียงชั้นเดียว ซึ่งจัดอยู่ในวัสดุนาโนกลุ่ม 1 มิติ คือมีความหนาในระดับนาโนเมตร แต่มีความกว้าง และความยาวได้ไม่จำกัด ลักษณะคล้ายแผ่นฟิลม์ แผ่นแกรฟีนแบบชั้นเดียวนี้ถูกสร้างขึ้นครั้งแรก ในปี 2004 ซึ่งมีลักษณะพิเศษเชิงอิเล็กทรอนิกส์ และเชิงกล ที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์แปลกใจ ซึ่งอาจสามารถนำมาใช้ประโยชน์ทางด้านอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ หรือแม้กระทั่งทดแทน ซิลิคอน และเป็นวัสดุทางเลือกเกี่ยวกับ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในอนาคต

ตอนนี้ นักวิจัยจากประเทศจีน Chunhai และเพื่อนร่วมงาน ได้ค้นพบสมบัติเพิ่มเติมของแผ่นแกรฟีน โดยพบว่า อนุพันธ์ของแกรฟีน เช่น แกรฟีนออกไซด์ และส่วนประกอบของแกรฟีนออกไซด์ สามารถยับยั้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรียได้ ซึ่งเป็นการค้นพบที่มีความสำคัญ เนื่องจากการศึกษาก่อนหน้านี้พบว่าแกรฟีน และแกรฟีนออกไซด์นั้นมีความเข้ากันได้ทางชีวภาพกับเซลล์ และเซลล์สามารถเจริญเติบโตได้ดีบนแผ่นแกรฟีน ซึ่งอนุภาคนาโนชนิดอื่น ๆ เช่น อนุภาคเงินซึ่งมีสมบัติในการต้านแบคทีเรียนั้น บางครั้งพบว่าเป็นพิษต่อเซลล์ในห้องทดลอง

ที่มา :http://www.thai-nano.com และ http://www.nanotec.or.th

นาโนเทคโนโลยีในธรรมชาติ 4

เปลือกหอยเป๋าฮื้อ (นาโนเซรามิกส์)

สารเคมีที่เป็นองค์ประกอบหลักของเปลืยกหอยเป๋าฮื้อคือ แคลเซียม คาร์บอเนต (CaCO3) ซึ่งเป็นสารชนิดเดียวกันกับชอล์คเขียนกระดาน อย่างไรก็ตาม ลักษณะทางกายภาพและ คุณสมบัติทางเคมีของเปลือกหอย และชอล์คมีความแตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง โดยที่ชอล์คจะเปราะหักง่ายเป็น ผงฝุ่นสีขาว แต่เปลือกหอยจะมีลักษณะเป็นมันวาว และมีความแข็งแรงสูงมาก ที่เป็นเช่นนี้ก็เพราะการจัดเรียงตัว ในระดับโมเลกุลของแคลเซียมคาร์บอเนตที่พบในชอล์ค และเปลือกหอยมีความแตกต่างกันมาก

เมื่อใช้กล้อง ขยายกำลังสูงส่องดูโครงสร้างระดับโมเลกุลของ เปลือกหอยเป๋าฮื้อพบว่าการจัดเรียงตัวของ โมเลกุลแคลเซียม คาร์บอเนต มีลักษณะคล้ายเป็นกำแพงอิฐก่อที่เรียงตัวกันอย่างเป็นระเบียบโดยที่ก้อนอิฐขนาด นาโนแต่ละก้อน นี้จะเชื่อมติดกันด้วยกาวที่เป็น โปรตีนและพอลิแซคคาไรด์ จากโครงสร้างที่จัดเรียงกันอย่างเป็น ระเบียบนี้จึงทำให้ เปลือกหอยเป๋าฮื้อทนทานต่อแรงกระแทกมากยกตัวอย่างเช่น ให้ค้อนทุบไม่แตก เป็นต้น

บทความโดย เวฬุรีย์ ทองคำ

แบตเตอรี่กระดาษจากสาหร่าย

แบตเตอรี่จัดเป็นหนึ่งในอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานในชีวิตประจำวันของเรา ตั้งแต่เครื่องคอมพิวเตอร์แบบพกพา โทรศัพท์มือถือ นาฬิกา ของเล่น กล้องภ่ายภาพ แม้กระทั่งไฟฉาย แบตเตอรี่และถ่านที่ให้พลังงานเหล่านี้เป็นสาเหตุหนึ่งของมลพิษในสิ่งแวดล้อม มีการประมาณการว่าการบ้านหนึ่งหลังใช้แบตเตอรี่ถึง 20 หน่วยต่อปี และผลกระทบที่เกิดขึ้นแบตเตอรี่ที่หมดอายุการใช้งานจำนวนนับแสนตันกลายเป็นขยะอันตราย เมื่อแบตเตอรี่และถ่านเหล่านี้เสื่อมประสิทธิภาพสารเคมีโลหะหนักที่เป็นอันตรายเช่น ตะกั่ว และแคดเมี่ยม จะไหลออกมาบนปื้นเปื้อนในดิน และแหล่งน้ำใต้ดิน

รูปที่ 1 Polypyrrole

นักวิจัยได้พัฒนาแบตเตอรี่ที่ไม่มีสารโลหะเป็นองค์ประกอบ โดยใช้สารประกอบโพลิเมอร์ที่ชื่อว่า Polypyrroleทดแทน แต่ประสิทธิภาพที่ได้ยังไม่ดีเพียงพอที่จะนำมาใช้ในระดับอุตสาหกรรม วิธีการหนึ่งที่จะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของแบตเตอรี่โดยปลอดโลหะ ทำได้โดยการใช้สารโพลิเมอร์ที่มีสมบัติในการนำไฟฟ้ามาใช้เป็นอิเล็กโทรด รวมทั้งการสร้างฟิลม์บางที่เหมาะสม และมีพื้นที่ผิวจำนวนมากบนวัสดุรองรับ Maria Stomme

นักวิจัยกล่าวว่า เซลลูโลสเป็นวัสดุรองรับที่ดี เนื่องจากเป็นวัสดุที่หาได้ง่ายในธรรมชาติ และเป็นวัสดุที่ถูกนำมาใช้ในระดับอุตสาหกรรม ยิ่งไปกว่านั้นเส้นใยของเซลลูโลสสามารถใช้ร่วมกับสาร Polypyrrole ทำให้สามารถเคลือบโพลิเมอร์ลงบนเส้นใยได้ดี การใช้สารประกอบแต่งระหว่างเซลลูโลส และโพลิเมอร์นำไฟฟ้านั้นมีความเป็นไปได้สูงในการนำกลับมาใช้ใหม่ มีน้ำหนักเบา และมีความทนทานสูง รวมทั้งมีต้นทุนในการผลิตที่ราคาถูก ทีมวิจัยจาก Uppsala University ได้พัฒนาสารประกอบแต่ง polypyrrole- cellulose ที่สามารถนำไฟฟ้าได้ มีความคงทน น้ำหนักเบา และมีความยืดหยุ่นสูงอย่างไรก็ตามนักวิทยาศาสตร์ยังต้องคำนึงถึงโครงสร้างระดับนาโนเมตรของพื้นที่ผิวของเซลลูโลสอีกด้วยโดยนักวิจัยได้ทำการค้นหาพืชที่สามารถสร้างเซลลูโลสที่มีพื้นที่ผิวมากตามที่ต้องการ

นักวิจัยค้นพบว่า Cladophoraสาหร่ายสายสีเขียว ในทะเลบอลติก สามารถสร้างเซลลูโลสที่แตกต่างจากเซลลูโลสที่ได้จากพืช และฝ้ายทั่ว ๆ ไป ที่ใช้อุตสาหกรรมผลิตกระดาษ เนื่องจากเมื่อเปรียบเทียบโครงสร้างและพื้นที่ผิวแล้วเซลลูโลสธรรมดามีพื้นที่ผิว 1 ตารางเมตรต่อ 1 กรัม แต่โครงสร้างเซลลูโลสของสาหร่ายมีพื้นที่ผิวมากกว่าถึง 100 เท่า

เมื่อทำการเคลือบแผ่นเซลลูโลสจากสาหร่ายด้วย Polypyrroleที่มีความหนาประมาณ 50 นาโนเมตร นักวิจัยชาวสวีเดนก็สามารถผลิตแบตเตอรี่ที่มีน้ำหนักเบามาก และสร้างสถิติใหม่ของระยะเวลาในการประจุไฟฟ้า และความความสามารถในการเก็บประจุไฟฟ้า ของแบตเตอรี่ประเภทนี้เลยทีเดียว โดยแบตเตอรี่ชนิดนี้ใช้เวลาในการอัดประจุเพียงแค่ 11 วินาที และมีความจุกระแสถึง 38-50 Ah/kg ซึ่งเป็นค่าสุงสุดของแบตเตอรี่กระดาษที่เคยมีการรายงานก่อนหน้านี้ ในการทดลองได้มีการใช้กระแสไฟในการประจุไฟฟ้า 600 มิลลิแอมแปร์ต่อ 1 ตารางเซนติเมตร และหลังจากการทดลองอัดประจุไฟฟ้า 100 ครั้ง พบว่าแบตเตอรี่มีประสิทธิภาพลดลงเพียงแค่ 6 เปอร์เซ็นต์เท่านั้น

แบตเตอรี่กระดาษชนิดใหม่นี้เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม สามารถย่อยสลายได้ มีน้ำหนักเบา มีราคาถูก สามารถนำไปประยุกต์ใช้กับบรรจุภัณฑ์อัจฉริยะ แผงอิเล็กทรอนิกส์ ผลิตภัณฑ์กระดาษ และสิ่งทอได้อีกด้วย ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่จากสาหร่ายนี้สูงกว่าแบตเตอรี่กระดาษที่ได้มีการวิจัยมาก่อนหน้า และยังมีข้อดีเกี่ยวกับอายุการใช้งานอีกด้วย เนื่องจากสามารถทำการอัดประจุ และคายประจุได้หลายครั้งโดยแทบจะไม่สูญเสียประสิทธิภาพในการเก็บประจุไฟฟ้าเลย

บทความโดย เวฬุรีย์ ทองคำ

หมึกนาโนเปลี่ยนสี บ่งชี้ระดับน้ำตาลในเลือด

นักวิทยาศาสตร์จากห้องวิจัย Draper แมสซาชูเซส ได้พัฒนารอยสักพิเศษจากหมึกนาโนที่สามารถเปลี่ยนสีได้เมื่อระดับน้ำตาลกลูโคสในเลือดเปลี่ยนแปลง หวังช่วยตรวจสอบระดับน้ำตาลในเลือดของผู้ป่วยโรคเบาหวานแทนการทดสอบแบบเดิม ๆ ที่เจ็บปวด

นักวิทยาศาสตร์เจ้าของงานวิจัย Heather Clark กล่าวว่ารอยสักนี้มีขนาดเพียงแค่ไม่กี่มิลลิเมตร และไม่จำเป็นต้องสักลึกเหมือนกับรอยสักโดยทั่วไป เธอกล่าวว่าตอนแรกนั้นเธอไม่คิดด้วยซ้ำว่ามันจะเป็นไปได้ เนื่องจากเบื้องต้นนั้นทีมวิจัยได้พัฒนาหมึกที่มีความไวต่อปริมาณโซเดียมเพื่อนำมาใช้ในการตรวจสุขภาพ เช่นการศึกษาระดับอิเล็กโทรไลต์ในร่างกาย หรือตรวจสอบระดับน้ำที่เหมาะสมในร่างกายของนักกีฬา และหลังจากที่มีการปรึกษาหารือกันในทีมวิจัย จึงเกิดความคิดในการพัฒนาหมึกที่มีความสามารถในการตรวจวัดระดับกลูโคสในร่างกาย โดยเริ่มต้นด้วยระบบเบื้องต้นในการวัดระดับโซเดียมจากนั้นก็ดัดแปลงเพื่อใช้ในการวัดระดับน้ำตาลกลูโคส

หมึกพิเศษชนิดนี้มีอนุภาคเล็กมากเป็นรูปทรงกลมมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 120 นาโนเมตรและมีองค์ประกอบ 3 ส่วนด้วยกัน

• ส่วนแรกคือส่วนที่ตรวจจับน้ำตาลกลูโคส
• ส่วนที่สองคือโมเลกุลที่สามารถเปลี่ยนสีได้
• ส่วนที่สามเป็นโครงสร้างโมเลกุลเลียนแบบน้ำตาลกลูโคส

อนุภาคสีนาโนนี้จะมองดูคล้ายกับสีผสมอาหารถ้าหากผสมอยู่ในน้ำ หลักการทำงานของหมึกนาโนนี้คือ ส่วนที่ตรวจจับน้ำตาลกลูโคสนั้นจะจับกับกลูโคสหรือสารที่เลียนแบบกลูโคส เมื่อใดที่ระดับน้ำตาลในเลือดสูงส่วนตรวจจับกลูโคสจะจับกับกลูโคสและสีรอยสักจะเปลี่ยนเป็นสีเหลือง แต่ถ้าระดับกลูโคสในเลือดต่ำโมเลกุลนี้จะจับกับโมเลกุลที่เลียนแบบน้ำตาลและเปลี่ยนเป็นสีม่วง แต่ถ้าหากระดับน้ำตาลในเลือดมีความเหมาะสมพอดีรอยสักจะมีสีส้ม ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นระหว่างโมเลกุลน้ำตาล และหมึกนาโนนี้ใช้เวลาเพียงแค่เสี้ยววินาที อย่างไรก็ตามระยะเวลาในการเปลี่ยนสีนั้นยังมีช่วงห่างระหว่างระดับน้ำตาลในเลือด เนื่องจากการที่ระดับน้ำตาลต้องให้เวลาเดินทางจากเลือดมาถึงผิวที่บริเวณรอยสักเพื่อทำให้เกิดการเปลี่ยนสีจะใช้เวลาประมาณ 20 นาที แต่ประสิทธิภาพของหมึกก็มีความแม่นยำเป็นอย่างมาก ในการแสดงระดับน้ำตาลในเลือดที่เปลี่ยนแปลงไป แม้การทดลองในหนูจะให้ผลที่น่าทึ่ง แต่การทดลองกับกลุ่มอาสาสมัครนั้นยังต้องใช้เวลาอย่างน้อยสองปี และเหมือนกับการทดลองอื่น ๆ เกี่ยวกับโรคเบาหวานที่ต้องใช้เวลา 5-10 ปีจึงจะสามารถนำเข้าสู่ท้องตลาดได้ อย่างน้อยทีมวิจัยก็หวังว่ารอยสักหมึกนาโนนี้จะเป็นทางเลือกหนึ่งที่จะช่วยให้ผู้ป่วยโรคเบาหวานที่ต้องการควบคุมน้ำตาลในเลือด ไม่ต้องใช้วิธีการเดิม ๆ ที่เจ็บปวดสำหรับการตรวจวัดในอนาคต

บทความโดย เวฬุรีย์ ทองคำ

นาโนไฮโดรเจล (Nanohydrogels) เจลมหัศจรรย์

ไฮโดรเจล (Hydrogels) มีชื่อเรียกอื่น ๆ อีกหลายชื่อ เช่น Water gel, Water crystal, Gel crystal มีคุณสมบัติหรือความสามารถพิเศษในการดูดซับน้ำ โดยสามารถดูดซับน้ำไว้ได้ถึงประมาณ 600 เท่าของน้ำหนักตัวเอง ซึ่งลักษณะของ ไฮโดรเจล ก่อนจะดูดซับน้ำจะคล้ายผลึกควอร์ซ ชิ้นเล็ก ๆ แต่เมื่อดูดซับน้ำแล้ว จะพองตัวและอ่อนนุ่มคล้ายกับเจลลี่

ด้วยความสามารถในการดูดซับน้ำ จึงถูกนำมาใช้ในหลายๆ ด้าน เช่น ด้านเกษตรกรรม โดยเติมลงในดินทำให้ดินมีคุณสมบัติที่เอื้ออำนวยต่อการเจริญเติบโตของพืช ช่วยอุ้มน้ำในดิน ทำให้ดินมีความชุ่มชื้นสูง เมื่อพืชใช้น้ำในดินหมด ไฮโดรเจลจะค่อย ๆ ปล่อยน้ำที่ดูดไว้ออกมา นอกจากนี้ยังช่วยดูดซับแร่ธาตุต่างๆ ในดินไม่ใช้ถูกชะลงไปที่ดินชั้นล่างทำให้พืชสามารถได้รับประโยชน์จากแร่ธาตุหรือปุ๋ยในดินได้ดีขึ้น ทั้งยังสามารถนำมาใช้แทนดินในการเลี้ยงต้นไม้ประเภทไม้กระถาง และพลูด่าง

ไฮโดรเจล ถูกนำมาไปประยุกต์ใช้ในด้านการแพทย์ เนื่องจาก สามารถเข้ากันได้กับร่างกายมนุษย์ เช่น การใช้เป็นแผ่นปิดแผลไฟไหม้ น้ำร้อนลวก เนื่องจากมีความชุ่มชื้นสูง ช่วยดูดซับน้ำเหลือง และของเหลวที่ไหลออกมาจากแผลได้ดี ในขณะเดียวกันออกซิเจนสามารถผ่านรูพรุนของเจลได้ ทำให้ร่างกายสามารถสร้างเนื้อเยื่อได้ดีกว่าปกติ และด้วยความใสทำให้สังเกตความเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นกับแผลได้เป็นอย่างดี

ศาสตราจารย์ ดร. Zhibing Hu ผู้เชี่ยวชาญสาขาฟิสิกส์แห่งมหาวิทยาลัย North Texas ซึ่งเป็นหนึ่งในนักวิทยาศาสตร์ 100 คนของโลกที่ทำการศึกษา และพัฒนาไฮโดรเจลมาตั้งแต่ปี 1990 ได้ทำการสังเคราะห์ นาโนไฮโดรเจล (Nanohydrogel) ขึ้น เพื่อใช้ นาโนไฮโดรเจล เป็นสารนำส่งยาที่สามารถตอบสนองสภาวะต่าง ๆ ที่เปลี่ยนไปได้ เนื่องจากนาโนไฮโดรเจล สามารถดูดซับยาได้ในปริมาณมากและมีความเข้ากันได้ทางชีวภาพกับร่างกาย (Biocompatibility) และร่างกายสามารถย่อยสลายหรือกำจัดออกไปได้เอง

นาโนไฮโดรเจล บางชนิดมีความฉลาดเพียงพอที่จะรอจนกระทั่งผ่านกระเพาะอาหารซึ่งมีความเป็นกรดสูงเมื่อไปยังลำไส้เล็กซึ่งค่าความเป็นด่างเพิ่มขึ้นแล้วจึงจะทำการปลดปล่อยยาออกมา เพื่อป้องกันผลข้างเคียงไม่พึงประสงค์จากการใช้ยา หรือแม้กระทั่งการนำนาโนไฮโดรเจลไปประยุกต์ใช้ในการผลิตผ้าอ้อมสำเร็จรูป

ที่มา :ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ http://www.nanotec.or.th 

นักวิจัยนาโนไทย ใช้นาโนคริสตัลทองคำวาดลายไทยบนผ้าไหม

ศูนย์นวัตกรรมนาโนเทคโนโลยีจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยและหน่วยปฏิบัติการวิจัยอุปกรณ์รับรู้ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยแสดงผ้าไหมวาดลายบรรลัยจักรจากนาโนคริสตัลทองคำบริสุทธิ์ 99.99% ครั้งแรกของโลก ชี้เป็นใบเบิกทางการใช้งานวิจัยพัฒนางานศิลปะ เพิ่มมูลค่าผลงานมาสเตอร์พีช ชี้งานศิลป์ในตลาดโลกยังโต เตรียมต่อยอดงานวิจัยสู่งานศิลปะแขนงอื่น

รศ.ดร.สนอง เอกสิทธิ์ และ รศ.ชูชาติ ธรรมเจริญ พร้อมด้วย นายสุพีระ นุชนารถ นิสิตปริญญาเอก ภาควิชาเคมีจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยและคณะนักวิจัยสังกัดหน่วยปฏิบัติการวิจัยอุปกรณ์รับรู้ ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยหลังจากประสบความสำเร็จในการสร้างดอกมะลิทองคำนาโน (Gold Nano-Jasmine) รวมถึงการนำเครื่องดื่ม เครื่องปรุงในครัวมาใช้เป็นส่วนหนึ่งในการสังเคราะห์อนุภาคนาโน ล่าสุดคิดค้นนาโนคริสตัลทองคำบริสุทธิ์ 99.99% และนาโนคริสตัลเงินบริสุทธิ์ 99.99% ได้เปิดเผยถึงผลงานศิลปะที่ได้นำนาโนคริสตัลทองคำบริสุทธิ์ วาดลายไทยบนผ้าไหมเป็นครั้งแรกของโลก ชี้นอกจากทองที่ต้องนำเข้าแล้ว ทุกขั้นตอนและวัตถุดิบทั้งหมดในการผลิตเป็นไทย 100%

ปัจจุบันความต้องการผลงานศิลปะที่ทีมวิจัยผลิตขึ้นจากนาโนคริสตัลทองคำบริสุทธิ์ยังไม่มี เพราะไม่มีใครรู้ว่างานในลักษณะนี้สามารถทำได้ แต่ถ้าเผยแพร่ออกไปให้ทั่วโลกรู้ว่ามีคนทำได้ ผลงานที่เขียนด้วยทองคำสามารถผลิตขึ้นมาได้ และมีความสวยงาม มีการอนุรักษ์ศิลปวัฒนธรรมมีคุณค่าจากทองคำ จะสร้างความต้องการของตลาดเพิ่มขึ้น โดยหลังจากนี้จะต่อยอดในการสร้างผลิตภัณฑ์ต้นแบบในทุกงาน ทั้งการเขียนภาพศิลปะอาหรับ ภาพวาด เทพเจ้าต่างๆ ที่วาดด้วยทองคำ หน้าปัดนาฬิกา และสร้างเครือข่ายธุรกิจเพื่อเปิดตลาดรองรับเรื่อยๆ เป็นการสร้างงาน สร้างอาชีพในประเทศไทย ที่สำคัญนาโนคริสตัลทองคำบริสุทธิ์ ยังเป็นงานวิจัยจากห้องทดลองที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม (Green Lab) และสังเคราะห์อนุภาคด้วยแป้งข้าวโพด ทำให้สารที่ได้ไม่เป็นพิษต่อสิ่งแวดล้อม ทั้งยังเป็นอีกหนึ่งจุดเด่นของงานวิจัยชิ้นนี้ด้วย

ด้านนายทชณิตร เธียรทณัท นิสิตเก่าภาควิชาศิลปะ ดนตรีและนาฏศิลป์ศึกษา หนึ่งในทีมนักวิจัย ผู้รังสรรค์ภาพลายเส้นบรรลัยจักรบนผืนผ้าไหมเป็นคนแรก กล่าวว่า ผลงานชิ้นนี้มีความยากในการวาดเพราะหากวาดหรือลากเส้นผิด จะไม่สามารถแก้ไขได้ ต้องทำใหม่ทั้งผืน ขณะเดียวกันในมุมมองของงานศิลปะไทย ในฐานะที่ตนอยู่ในแวดวงของศิลปะมาได้ระยะหนึ่ง เห็นว่างานวิจัยดังกล่าวจะทำให้เยาวชนคนรุ่นใหม่หันมาให้ความสนใจศิลปวัฒนธรรมไทยมากขึ้น หลังจากที่ไปให้ความสำคัญกับงานด้านการออกแบบตกแต่งผ่านคอมพิวเตอร์ซึ่งมีผู้ให้ความสนใจเข้าศึกษาจำนวนมากกว่าคนเรียนด้านศิลปะ

สำหรับผู้สนใจภาพลายเส้นบรรลัยจักรที่วาดจากนาโนคริสตัลทองคำบริสุทธิ์ จะมีการจัดแสดงที่งานจุฬาฯ วิชาการ พ.ศ.2554 ที่จะจัดขึ้น 23-27 พฤศจิกายน 2554 ที่จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย