รายงานพิเศษ /งานวิจัย ‘แคปซูลฝังเซ็นเซอร์’ ขนาดจิ๋ว ส่งสัญญาณผ่านระบบไร้สาย อัจฉริยะช่วยตรวจในลำไส้

รายงานพิเศษ / โชคชัย บุณยะกลัมพ

https://www.facebook.com/ChokCyberAIEntertainment/

 

งานวิจัย ‘แคปซูลฝังเซ็นเซอร์’ ขนาดจิ๋ว

ส่งสัญญาณผ่านระบบไร้สาย

อัจฉริยะช่วยตรวจในลำไส้

 

ภาวะเลือดออกในทางเดินอาหารเป็นสัญญาณเตือนอันตรายของโรคทางเดินอาหารที่สำคัญหลายโรค

มีวิธีการสังเกตเบื้องต้น โดยการสังเกตสีของอุจจาระของเราเองทุกวัน ถ้าลักษณะอุจจาระมีสีดำเป็นมูกๆ มีกลิ่นเหม็นคาวผิดปกติ แสดงว่าน่าจะมีความผิดปกติที่ทางเดินอาหารส่วนต้นๆ เช่น เป็นโรคแผลในกระเพาะอาหาร หรือลำไส้เล็ก จนมีเลือดออกในบริเวณนี้

เพราะเลือดต้องใช้เวลานานในการเดินทางผ่านลำไส้ก็อาจจะถูกขับออกมากับอุจจาระ จึงถูกแบคทีเรียหรือกรดในกระเพาะและทางเดินอาหาร เปลี่ยนสีเลือดจากสีแดงกลายเป็นสีดำ

แต่ถ้าลักษณะของอุจจาระออกมาเป็นสีแดงสดๆ โดยมีอุจจาระสีปกตินำออกมาก่อนแล้วมีเลือดสดๆ ออกตามมา แสดงว่าน่าจะมีโรคอยู่ที่บริเวณลำไส้ใหญ่ ซึ่งลักษณะนี้จะพบโรคที่เป็นบ่อยๆ ได้แก่ ริดสีดวงทวาร เนื้องอก มะเร็ง แผลที่ลำไส้ใหญ่ และผนังลำไส้ใหญ่โป่งพอง

ในปัจจุบันนี้หากผู้ป่วยสงสัยว่ามีเลือดออกจากแผลในกระเพาะอาหารพวกเขาจะต้องได้รับการส่องกล้องเพื่อวินิจฉัยปัญหา ซึ่งมักต้องการให้ผู้ป่วยนอน ตรวจหาสาเหตุที่ดีที่สุด สำหรับการตรวจระบบทางเดินอาหารส่วนต้น ซึ่งรวมถึงหลอดอาหาร กระเพาะอาหาร และลำไส้เล็ก

โดยการใช้กล้องส่องที่มีลักษณะยาว เล็ก และโค้งงอได้ มีกล้องวิดีโอขนาดเล็กและหลอดไฟอยู่ที่ส่วนปลาย ซึ่งแพทย์จะสามารถขยับกล้องเพื่อให้เข้าไปและทำการตรวจสอบผนังของระบบทางเดินอาหารส่วนต้น

ภาพที่กล้องบันทึกได้จะปรากฏบนจอโทรทัศน์มองเห็นรายละเอียด

 

นักวิจัยจาก MIT ได้สร้างยาเเคปซูลเซ็นเซอร์ที่กลืนได้พร้อมกับแบคทีเรียดัดแปลงพันธุกรรมให้เรืองแสงเมื่อสัมผัสกับโมเลกุลในเลือดที่มีธาตุเหล็กอยู่ภายใน

ซึ่งสามารถวินิจฉัยภาวะเลือดออกในกระเพาะอาหารหรือปัญหาระบบทางเดินอาหารอื่นๆ ได้สำเร็จ เพื่อตรวจจับอาการผิดปกติภายในช่องท้องที่อาจเป็นอันตรายถึงแก่ชีวิต ซึ่งจะช่วยให้ตรวจโรคได้อย่างรวดเร็วขึ้น

ฟิลลิป นาโด (Phillip Nadeau) วิศวกรไฟฟ้าแห่งสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ หรือเอ็มไอที (MIT) กล่าวว่า องค์ประกอบทั้งหมดนี้ถูกบรรจุอยู่ด้วยกันในเเคปซูลที่ยาว 3 เซนติเมตร กว้าง 1 เซนติเมตร และส่วนประกอบทางอิเล็กทรอนิกส์ของแคปซูลยานี้ มีทั้งตัววัดเเสงขนาดจิ๋ว ชิพคอมพิวเตอร์ แบตเตอรี่

ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมานักชีววิทยาสังเคราะห์มีความก้าวหน้าอย่างมากในด้านแบคทีเรียด้านวิศวกรรมเพื่อตอบสนองต่อสิ่งเร้า เช่น สารมลพิษในสิ่งแวดล้อมหรือเชื้อโรค แบคทีเรียดัดแปลงพันธุกรรมออกแบบมาเพื่อเรืองแสงเมื่อตรวจพบความผิดปกติ แต่ต้องใช้อุปกรณ์ช่วยในการตรวจจับ

เพื่อให้แบคทีเรียดัดแปลงพันธุกรรมเหล่านี้มีประโยชน์มากขึ้นสำหรับการใช้งาน ทีม MIT จึงตัดสินใจที่จะรวมกับชิพอิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถแปลการตอบสนองของแบคทีเรียดัดแปลงพันธุกรรมเป็นสัญญาณไร้สายได้

 

สําหรับการสาธิตครั้งแรกของพวกเขานักวิจัยมุ่งเน้นไปที่การตกเลือดในทางเดินอาหาร พวกเขา ออกแบบสายพันธุ์โปรไบโอติกของ E. coli เพื่อแสดงวงจรทางพันธุกรรมที่ทำให้แบคทีเรียเปล่งแสงเมื่อตรวจพบสิ่งผิดปกติ

จะใส่แบคทีเรียไว้ในบ่อสี่หลุมบนเซ็นเซอร์ที่ออกแบบมาซึ่งปกคลุมด้วยเมมเบรนแบบ semipermeable ซึ่งช่วยให้โมเลกุลเล็กๆ จากสิ่งแวดล้อมโดยรอบสามารถแพร่กระจายได้ ภายใต้แต่ละหลุมเป็น phototransistor ที่สามารถวัดปริมาณแสงที่ผลิตได้จากเซลล์แบคทีเรียและถ่ายทอดข้อมูลไปยังไมโครโปรเซสเซอร์ที่ส่งสัญญาณไร้สายไปยังคอมพิวเตอร์หรือสมาร์ตโฟนในบริเวณใกล้เคียง นักวิจัยยังได้สร้างแอป Android ที่สามารถใช้ในการวิเคราะห์ข้อมูลได้

โดยโครงการนี้ตั้งเป้าที่จะลดขั้นตอนทางการแพทย์ที่ยุ่งยาก ในการตรวจหาโรคที่ไม่ซับซ้อน เช่น อาการเลือดออกภายใน ซึ่งผู้ป่วยจะได้รับผลวินิจฉัยภายในระยะเวลาไม่นาน หลังจากการกลืนแคปซูลไปเพียงเม็ดเดียว

นักวิจัยกล่าวว่าเซ็นเซอร์นี้ยังสามารถออกแบบแบคทีเรียได้หลายสายพันธุ์เพื่อช่วยในการวินิจฉัยโรคต่างๆ ได้ด้วย

 

อุปสรรคหลักของการใช้แคปซูลเซ็นเซอร์เพื่อตรวจหาความผิดปกติในลำไส้ของคน คือพื้นที่ในลำไส้มีจำกัด Nadeau กล่าวว่า หากทีมงานเดินหน้าพัฒนาทางวิศวกรรมต่อไป พวกเขาจะสามารถทำให้ขนาดของยาแคปซูลนี้เล็กลงมาจากขนาดปัจจุบันได้

จากการทดสอบหลายครั้งในห้องทดลอง แคปซูลเซ็นเซอร์ลำไส้แบบกลืนได้นี้ สามารถแยกได้สำเร็จว่าหมูทดลองตัวใดได้กินเลือดในปริมาณเล็กน้อยกับหมูทดลองตัวที่ไม่ได้กินเลือดเลย

อุปกรณ์นี้ยังไม่ได้รับการทดสอบในร่างกายคน แต่ทีมนักวิจัยตั้งเป้าหมายว่าจะนำไปทดลองในคนภายใน 1 ถึง 2 ปีข้างหน้านี้?

 

ที่มา http://news.mit.edu/2018/ingestible-bacteria-on-a-chip-help-diagnose-disease-0524