ทีมนักวิทยาศาสตร์จากสถาบันเทคโนโลยีแห่งสหพันธ์สวิสในซูริก (ETH Zurich) ได้สร้างความก้าวหน้าครั้งสำคัญในวงการแพทย์อวกาศและชีววิศวกรรม ด้วยการพิมพ์เนื้อเยื่อกล้ามเนื้อ (Muscle Tissue) แบบ 3 มิติ ในสภาวะแรงโน้มถ่วงต่ำ (Microgravity) ความสำเร็จนี้ไม่เพียงแต่เป็นความหวังใหม่ในการผลิตอวัยวะทดแทนสำหรับผู้ป่วยบนโลกเท่านั้น แต่ยังอาจเป็นคำตอบสำหรับการดูแลสุขภาพของนักบินอวกาศในการเดินทางระยะยาวในอนาคตด้วย
ทำไมต้องพิมพ์ 3 มิติในอวกาศ? ไขปริศนาตัวร้ายความโน้มถ่วง
การผลิตอวัยวะและเนื้อเยื่อมนุษย์แบบ 3 มิติ (3D Printing) หรือที่เรียกว่า “ไบโอพรินติง (Bioprinting)” ถือเป็นความฝันอันยิ่งใหญ่ของวงการแพทย์ เพื่อแก้ปัญหาการขาดแคลนอวัยวะสำหรับปลูกถ่าย แต่การสร้างเนื้อเยื่อที่มีเส้นใยละเอียดอ่อนและซับซ้อน เช่น เส้นใยกล้ามเนื้อหรือหลอดเลือด บนโลกนั้นเป็นเรื่องที่ท้าทายอย่างมาก
ความโน้มถ่วง (Gravity) คือตัวการสำคัญที่ทำให้กระบวนการนี้ยากลำบาก การที่โลกมีแรงโน้มถ่วงนั้นจะไปเพิ่มความเครียด (Stress) ให้กับวัสดุที่ใช้ในการพิมพ์ ซึ่งเรียกกันว่า “ไบโออิงค์ (Bioink)” ทำให้ยากต่อการเรียงตัวของเส้นใยกล้ามเนื้อให้เหมือนกับในร่างกายมนุษย์จริงๆ
เพื่อหลีกเลี่ยงอุปสรรคนี้ นักวิจัยจึงหันไปใช้เที่ยวบินพาราโบลา (Parabolic Flights) ในการจำลองสภาวะ Microgravity และใช้ระบบไบโอแฟบริเคชันที่พวกเขาพัฒนาขึ้นเอง ชื่อว่า G-FLight (Gravity-independent Filamented Light) เพื่อดำเนินการพิมพ์เนื้อเยื่อกล้ามเนื้อให้สำเร็จภายใต้สภาวะดังกล่าว
ความหวังใหม่สำหรับผู้ป่วยและการแพทย์อวกาศ
ความสำเร็จนี้ถือเป็นอีกก้าวที่นำไปสู่ความเป็นจริงที่มนุษย์สามารถสร้างอวัยวะที่ใช้งานได้จริง (Functional Organs) สำหรับการปลูกถ่าย (Transplantation) ซึ่งจะช่วยลดปัญหาผู้รอการปลูกถ่าย (Transplant Wait Lists) ที่ยาวเหยียดลงได้มหาศาล เพราะปัจจุบันการปลูกถ่ายยังต้องพึ่งพาผู้บริจาคและความเข้ากันได้ของหมู่เลือดเท่านั้น
นอกจากนี้ การวิจัยดังกล่าวยังเปิดประตูสู่การแพทย์อวกาศ (Space Medicine) โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับนักบินอวกาศที่เผชิญกับปัญหามวลกล้ามเนื้อลดลงอย่างรวดเร็วในสภาพไร้น้ำหนัก การมีความสามารถในการผลิตและทดสอบเนื้อเยื่อกล้ามเนื้อในอวกาศ อาจเป็นประโยชน์อย่างยิ่งในการพัฒนามาตรการป้องกันและรักษาในระหว่างภารกิจอวกาศระยะยาวในอนาคต
ตัวอย่างการวิจัยที่เกี่ยวข้องในการใช้สภาวะไร้น้ำหนัก
- การศึกษาเพื่อผลิตจอตาเทียม (Artificial Retinas) ในอวกาศ เพื่อใช้ประโยชน์จากสภาวะ Microgravity ในการสร้างรากฟันเทียมที่ดีขึ้นและช่วยให้ผู้คนกลับมามองเห็นได้
- เนื้อเยื่อที่มีหลอดเลือด (Vascularized Tissue) ชนิดอื่น เช่น เนื้อเยื่อตับก็เคยประสบความสำเร็จในการพิมพ์ 3 มิติมาแล้ว
- ด้านการบริจาคอวัยวะ นักวิทยาศาสตร์เคยสามารถปลูกกระเพาะปัสสาวะทดแทนและปลูกถ่ายหลอดลมที่พิมพ์ 3 มิติ ได้สำเร็จมาแล้วเช่นกัน
โดยสรุป ความสามารถในการควบคุมแรงโน้มถ่วงเพื่อสร้างวัสดุชีวภาพที่มีคุณภาพสูงกว่าบนโลก ได้กลายเป็นอีกหนึ่งความหวังที่ขับเคลื่อนวงการวิทยาศาสตร์ให้ก้าวหน้าไปอย่างไม่หยุดยั้ง เพื่อให้มนุษย์สามารถอยู่รอดและใช้ชีวิตได้ดีขึ้นทั้งบนโลกและในห้วงอวกาศอันไกลโพ้น
ข้อมูลอ้างอิง: Space. com
- Scientists 3D printed muscle tissue in microgravity. The goal is to make human organs from scratch
