ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์แห่งปี 2015

ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเกิดขึ้นตลอดเวลา นั่นเป็นเพราะมนุษย์ต้องการคิดค้นวิธีการและอุปกรณ์ต่างๆ เพื่อพัฒนาคุณภาพชีวิตของประชากรโลกให้ดียิ่งขึ้น

ตลอดปี 2558 ที่ผ่านมา หลายเรื่องราวเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์นำผู้อ่านหลายท่านเข้าร่วมเป็นส่วนหนึ่งบนเว็บไซต์ วิชาการ.คอม ที่ทั้งศึกษาข้อมูล และร่วมแสดงความคิดเห็น และนี่คือเรื่องราวความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ 12 เรื่องที่จะมาช่วยทบทวนคุณผู้อ่านอีกครั้งว่าวิทยาศาสตร์เปลี่ยนโลกไปถึงไหนแล้ว!

12. เทคโนโลยีชีวภาพที่ทำให้การฉีดวัคซีนนั้นไม่เจ็บอีกต่อไป
คนกลัวเข็มคงไม่หน้าซีดเป็นไก่ต้ม เป็นลมล้มพับอีกต่อไปเวลาที่ต้องฉีดวัคซีน เมื่อกลุ่มนักวิจัยประเทศญี่ปุ่นได้คิดค้นและทดสอบ “เข็มละลายได้” (MicroHyala) หรือจริงๆ แล้วมันคือแผ่นปะวัคซีน ที่ใช้งานได้ง่ายและไม่สร้างความเจ็บปวดใดๆ เลยแม้แต่นิดเดียว และขณะนี้แพทย์หลาย ๆ คนเริ่มนำเทคโนโลยีเข็มละลายได้นี้มาใช้กับคนไข้จริงๆ แล้ว ซึ่งผลที่ได้เป็นที่น่าพอใจทีเดียว ที่สำคัญแผ่นปะวัคซีนนี้ยังใช้ได้กับทุกเพศทุกวัยอีกด้วย

11. เซลล์พลังงานแสงอาทิตย์ชนิดโปร่งใส
ด้วยเทคโนโลยี transparent luminescent solar concentrator (TLSC) ทำให้นักวิจัยสามารถสร้างเซลล์พลังงานแสงอาทิตย์ชนิดโปร่งใสได้ และนั่นอาจทำให้บ้านที่ประกอบไปด้วยกระจกที่ทำจากเซลล์พลังงานแสงอาทิตย์ หรือตึกระฟ้าที่มีกระจกเป็นเซลล์พลังงานแสงอาทิตย์ทั้งหมดอาจจะสร้างพลังงานไฟฟ้าในระดับที่มากพอดู

10. การผ่าตัดปลูกถ่ายใบหน้าแบบเต็มรูปแบบ

นี่เป็นอีกหนึ่งตัวอย่างที่วิทยาศาสตร์เปลี่ยนโลกของผู้ป่วยให้สดใสยิ่งขึ้น
นักดับเพลิง Patrick Hardison ผู้สูญเสียใบหน้าจากการปฏิบัติหน้าที่ในรัฐมิสซิสซิปปี เขาตกลงปลูกถ่ายใบหน้าแบบเต็มรูปแบบกับศัลยแพทย์ตกแต่งที่ New York University Langone Medical Center ซึ่งใบหน้าที่จะใช้ในการปลูปถ่ายนั้นเป็นใบหน้าของผู้บริจาคนามว่า David Rodebaugh ที่ประสบอุบัติเหตุเสียชีวิตจากการแข่งขันจักรยาน โดยการผ่าตัดครั้งนี้นั้นศัลยแพทย์ใช้เวลา 26 ชั่วโมงกับทีมแพทย์กว่า 100 คน ในการผ่าตัดลอกใบหน้าและเชื่อมใบหน้าของผู้บริจาคเข้ากับใบหน้านักดับเพลิงผู้สูญเสีย ซึ่งความสำเร็จในหารปลูกถ่ายใบหน้าครั้งนี้คือสามารถทำให้ Patrick กลับมาสามารถกระพริบตาได้เองอีกครั้ง แม้การปลูกถ่ายใบหน้าแบบเต็มรูปแบบจะมีการดำเนินการก่อนหน้านี้ แต่นี่เป็นอีกครั้งที่แสดงให้เห็นว่าความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์การแพทย์ทำให้มนุษย์เรามีชีวิตที่ดีขึ้นจริงๆ

9. สมุนไพรเอเชียอาจช่วยป้องกันอีโบลา

ในปี 2015 ที่ผ่านมา เชื่อว่าไม่มีใครไม่ทราบข่าวการระบาดของเชื้อไวรัสอิโบลาที่คร่าชีวิตของผู้คนไปกว่า 9,400 รายทั่วโลก และระบาดหนักในแอฟริกาตะวันตก โดยที่ไม่มีวิธีการรักษาใดจะสามารถหยุดยั้งได้ ซึ่งการระบาดของเชื้อไวรัสในครั้งนี้สร้างความตื่นตัวให้กับทั้งประชาชนและนักวิจัยเป็นอย่างยิ่ง และผลงานวิจัยของนักวิทยาศาสตร์จากสถาบันวิจัยชีวการแพทย์เท็กซัส ได้ทำการศึกษากระบวนการแพร่ของเชื้ออีโบลาเข้าสู่เซลล์ และค้นพบว่าโมเลกุล Tetrandrine จากสมุนไพรเอเชียเป็นโมเลกุลที่ช่วยยับยั้งการติดเชื้อของเซลล์เม็ดเลือดขาวที่เลี้ยงในหลอดแก้วหรือจานเพาะเชื้อ และช่วยป้องกันการติดเชื้ออีโบลาในหนูได้ โดยไม่มีผลข้างเคียง ซึ่งนี่นับเป็นการค้นพบที่มีค่ามากสำหรับการพัฒนาวัคซีนที่มีประสิทธิภาพสำหรับการป้องกันเชื้ออีโบลในอนาคต

8. พัฒนาหน้าจอม้วนพับเก็บได้

ปฏิเสธไม่ได้ว่าอุปกรณ์อิเล็กโทรนิกส์พวกสมาร์โฟน แท็บเล็ต หรือคอมพิวเตอร์แบบพกพานั้นแทบจะเป็นอวัยวะอีกชิ้นหนึ่งของคนเราไปแล้ว ขาดไปสักวันหนึ่งหลายคนคงวุ่นวายใจน่าดู และด้วยความต้องการการใช้งานที่สูงมากขึ้นนี่เอง นำไปสู่การพัฒนาวัสดุที่ดีขึ้น โดยเฉพาะในเรื่องของการประหยัดพื้นที่การจัดเก็บและความสะดวกในการพกพา

นักวิจัยจากประเทศอิสราเอล ได้พัฒนาหน้าจออิเล็กทรอนิกส์ม้วนเก็บได้ ซึ่งมีแนวคิดจากการใช้โครงสร้างดีเอ็นเอ-เปปไทด์มาสร้างวัสดุใหม่ ที่อาจพัฒนาไปสู่การสร้างหน้าจอที่ยืดหยุ่น โปร่งแสง และบางได้ นับเป็นนาโนเทคโนโลยีของดีเอ็นเอที่น่าตื่นเต้นมาก และเป็นอีกทางเลิกหนึ่งในการพัฒนาหน้าจอแสดงผลต่อไปในอนาคต

7. มอเตอร์ขนาดจิ๋วดักจับคาร์บอน

วิศวกรนาโนได้ออกแบบมอเตอร์จิ๋วทรงกระบอกสำหรับกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งเป็นสาเหตุหลักที่ก่อให้เกิดปรากฏการณ์เรือนกระจก โดยมอเตอร์ขนาดไมครอนนี้ มีการดัดแปลงพื้นผิวด้วยเอนไซม์คาร์บอนิกแอนไฮเดรส (enzyme carbonic anhydrase) ช่วยให้มอเตอร์เปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์ไปเป็นแคลเซียมคาร์บอเนตซึ่งอยู่ในรูปของแข็งที่สามารถนำไปใช้ประโยชน์ต่อได้ ทั้งยังเคลื่อนตัวอย่างรวดเร็วภายในน้ำ ซึ่งช่วยให้มอเตอร์มีประสิทธิภาพในการกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์จากน้ำได้ดียิ่งขึ้น

ในอนาคต อุปกรณ์ขนาดเล็ก ซึ่งเล็กกว่าความกว้างของเส้นผมมนุษย์อาจจะช่วยกำจัดมลพิษจากคาร์บอนไดออกไซด์ในมหาสมุทรก็เป็นไปได้

6. กระดาษจุพลังงานไฟฟ้า

จะเป็นอย่างไรหากวันหนึ่งคุณโดนกระดาษช๊อต?

ไม่ธรรมดาเลยทีเดียว หากเราจะมีตัวเก็บประจุที่บางเบาคล้ายแผ่นกระดาษ เมื่อนักวิจัยได้พัฒนากระดาษจุพลังงานไฟฟ้า ซึ่งนี่จะเป็นวัสดุชนิดใหม่ที่มีความสามารถในการกักเก็บพลังงาน โดยกระดาษชนิดนี้ทำมาจากนาโนเซลลูโลส และโพลิเมอร์นำไฟฟ้า มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 15 เซนติเมตร หนาเพียง 0.2-0.3 มิลลิเมตร และสามารถจุไฟฟ้าได้มากถึง 1 ฟารัด สามารถนำมาชาร์จไฟได้ใหม่หลายร้อยครั้ง และแต่ละครั้งใช้เวลาเพียงไม่กี่วินาทีเท่านั้น นับเป็นวัสดุแห่งอนาคตที่มีอยู่ในปัจจุบันจริงๆ แล้วอีกหนึ่งชิ้น

5. ผ้าคลุมล่องหน

พ่อมดน้อยแฮรี่พอตเตอร์ก็เถอะ! เจอนักวิทยาศาสตร์เข้าไปก็ต้องร้องว้าว ~ เมื่อผ้าคลุมล่องหนที่คิดว่าจะมีแต่ในภาพยนตร์กำลังจะเป็นจริงขึ้นมาแล้วในวันนี้

ล่าสุดนักวิทยาศาสตร์ที่เบิร์กลีย์ ได้คิดค้นผ้าคลุมบางพิเศษที่สามารถเลียนแบบรูปร่างของวัตถุและปกปิดไม่ให้มองเห็นได้ ซึ่งผ้าคลุมนี้ถูกสร้างมาจาก "นาโนแอนเทนนา" (ทองคำ) โดยพื้นผิวของผ้าคลุมถูกออกแบบให้สามารถเปลี่ยนทิศทางของคลื่นแสงสะท้อนเพื่อให้วัตถุนั้นถูกมองเห็นราวกับว่ามันล่องหนอยู่จริง แม้ในขณะนี้ขนาดของผ้ายังอยู่ในระดับไมโครเมตร แต่หลักการดังกล่าวจะอยู่เบื้องหลังเทคโนโลยีในการสร้างผ้าคลุมล่องหนในสเกลที่ใหญ่ต่อไปได้

4. ท่อนำเส้นประสาทจากเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ

ดูเหมือนว่าปีนี้เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติจะค่อนข้างมาแรง เพราะนอกจากจะเป็นอะไรที่น่าตื่นเต้นสำหรับงานด้านสถาปัตยกรรมและการออกแบบแล้ว งานด้านวิศวกรรมเนื้อเยื่อก็เป็นที่น่าจับตามองไม่ใช่น้อย

นักวิจัยได้นำเทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติมาใช้ในการสร้างท่อนำเส้นประสาท เพื่อช่วยในการรักษาอาการบาดเจ็บของเส้นประสาท โดยนักวิจัยได้ทดลองนำท่อนำเส้นประสาทที่ได้จากเทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติปลูกถ่ายเข้าไปในหนูทดลองที่ถูกตัดเส้นประสาท ปรากฏว่าหนูสามารถกลับมาเดินได้อีกครั้ง ซึ่งนี่นับเป็นความสำเร็จอีกขั้นหนึ่งทางการแพทย์

ในอนาคตความสามารถในการพิมพ์รูปทรงที่แม่นยำของเทคโนโลยีการพิมพ์สามมิตินี้อาจช่วยผู้ป่วยที่มีอาการบาดเจ็บทางเส้นประสาทได้มากกว่า 200,000 คนต่อปีเลยทีเดียว

3. พัฒนาแก้วแข็งแรงพอกับเหล็ก

วัสดุแห่งอนาคตหลายๆ ชิ้นถูกพัฒนาขึ้นจนเรารู้สึกว่าอนาคตที่เราคิดว่ายังอีกไกลนั้นใกล้เข้ามาแค่นิดเดียว หนึ่งในวัสดุที่ถูกนำเสนอให้คุณผู้อ่านได้รู้อีกหนึ่งชิ้นนั่นคือ แก้วชนิดใหม่ที่มีความแข็งแรงพอๆ กับเหล็กและแข็งแรงมากกว่าโลหะหลายชนิด ซึ่งใช้วิธีการเพิ่มออกไซด์ของอลูมิเนียมมากขึ้นในส่วนผสมโดยเฉพาะอลูมินา (alumina) เนื่องจากเป็นหนึ่งในหมู่ออกไซด์ที่ต้องใช้พลังงานสูงในการสลายพันธะ ด้วยเทคนิคที่เรียกว่า aerodynamic levitation และแม้ว่าขณะนี้การพัฒนาแก้วชนิดใหม่นี้ให้มีขนาดที่ใหญ่มากขึ้นยังคงอยู่ในห้องปฏิบัติการ แต่เชื่อได้เลยว่าในอนาคตวัสดุชิ้นนี้จะกลายเป็นหนึ่งในส่วนประกอบของอุปกรณ์ในชีวิตประจำวันหลายๆ อย่างที่ตกแล้วไม่แตกง่ายๆ แน่นอน

2. วัสดุควบคุมคลื่นกลอัจฉริยะ

ปีนี้เป็นปีแห่งการสร้างวัสดุล้ำๆ หลายชิ้นจริงๆ หนึ่งในวัสดุที่ถูกนำเสนอบนวิชาการ.คอมที่ขาดไม่ได้นั่นก็คือ วัสดุอัฉริยะควบคุมคลื่นกล

คลื่นเสียงเดินทางผ่านอากาศ การตกกระทบพื้นน้ำของวัตถุทำให้เกิดระลอกคลื่น หรือแม้กระทั่งคลื่นกระแทกที่เกิดจากแผ่นดินไหว ทั้งหมดนี้ถือว่าเป็นคลื่นยืดหยุ่น ซึ่งคลื่นกลหรือคลื่นยืดหยุ่น (elastic waves) นี้เป็นคลื่นที่อาศัยตัวกลางในการเคลื่อนที่โดยไม่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างถาวรที่ตัวกลางเหล่านั้น

แม้คลื่นเหล่านี้จะมีวิธีการควบคุมและจัดการได้ยาก แต่นักวิจัยก็สามารถคิดค้นวัสดุในการควบคุมคลื่นกลเหล่านี้ได้แล้ว โดยโครงสร้างของวัสดุสร้างขึ้นจากเหล็กกล้าเพียงชั้นเดียว ใช้เลเซอร์แกะรอย "ไคร์ล" หรือรูปแบบเรขาคณิตระดับไมโครที่ไม่สมมาตรกันแบบสะท้อนกระจก และแน่นอนเมื่อสามารถจัดการคลื่นเหล่านี้ได้ วัสดุชิ้นนี้ก็อาจนำไปพัฒนาต่อยอดเป็นอุปกรณ์ที่มีประโยชน์ต่อสังคมได้ในหลายวงการ เช่น อุปกรณ์ช่วยฟังทางการแพทย์ เซนเซอร์ความละเอียดสูง และแม้กระทั่งเลนส์ ถ่ายภาพความละเอียดสูง

1. มือเทียมอัจฉริยะ

มันคงจะดีไม่น้อย หากผู้คนในโลกนี้ที่ต้องอยู่กับแขนขาที่เป็นอัมพาตหรือขาดหายไปกลับมาสามารถควบคุมอวัยวะเหล่านั้น และสามารถรับรู้ความรู้สึกสัมผัสได้อีกครั้ง

ล่าสุด DARPA หน่วยงานวิจัยทางทหารของสหรัฐอเมริกา ได้พัฒนาเทคโนโลยีทางระบบประสาทในการสร้างมือเทียมที่เชื่อมต่อเข้ากับสมองของผู้ป่วยโดยตรง ซึ่งช่วยให้ผู้ป่วยรับความรู้สึกสัมผัสได้อีกครั้ง และจากการทดสอบกับอาสามัครแล้วพบว่า อาสาสมัครสามารถรายงานการสัมผัสได้ถูกต้องเกือบ 100%

นี่เป็นความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่น่าประทับใจ โดยเฉพาะอย่างยิ่งผู้ป่วยที่จำเป็นต้องใช้มัน

ใครว่าวิทยาศาสตร์ไม่สำคัญ ก็ลองศึกษาดูใหม่ว่า วิทยาศาสตร์เปลี่ยนแปลงโลกไปถึงไหนแล้ว!