นาโนเทคโนโลยี ทางเลือกหรือความเสี่ยง

นาโนเทคโนโลยี ทางเลือกหรือความเสี่ยง

ในยุคสมัยแห่งการทำ “เรื่องใหญ่ให้เป็นเรื่องเล็ก” นี้ นาโนเทคโนโลยี (nanotechnology) ซึ่งหมายถึง “เทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการจัดการ สร้าง หรือสังเคราะห์วัสดุอุปกรณ์ เครื่องจักร หรือ ผลิตภัณฑ์ ที่มีขนาดเล็กมากในระดับนาโนเมตร (ประมาณ 1-100 นาโนเมตร นาโน หมายถึง 1 / (10 ยกกำลัง 9) ในขนาดที่ มิลลิ หมายถึง 1 / (10 ยกกำลัง 3)) ตลอดจนการออกแบบหรือการใช้เครื่องมือสร้างวัสดุที่อยู่ในระดับเล็กมาก หรือการเรียงอะตอมและโมเลกุลในตำแหน่งที่ต้องการได้อย่างถูกต้องแม่นยำ ซึ่งส่งผลให้วัสดุดังกล่าวมีคุณสมบัติพิเศษ และเป็นประโยชน์ต่อผู้ใช้สอย” ได้ทวีความสำคัญขึ้นในหลายๆ ประเทศ

การสำรวจโดย Dang และคณะพบว่า ในช่วงนาโนเทคโนโลยีในประเทศต่างๆ เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ โดยประเทศที่มีจำนวนสิทธิบัตรมากที่สุดสามอันดับแรก ได้แก่ สหรัฐอเมริกา สาธารณรัฐประชาชนจีน และเกาหลีใต้ ส่วนในประเทศไทย ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ และสำนักงานพัฒนาการเศรษฐกิจและสังคมแห่งชาติ ได้จัดทำแผนกลยุทธ์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ พ.ศ. 2550-2556 เพื่อเพิ่มขีดความสามารถพื้นฐานและศักยภาพประเทศไทยด้านนาโนเทคโนโลยี

อนุภาคนาโนจะมีคุณสมบัติทางกายภาพไฟฟ้า แสงและเคมีแตกต่างไปจากวัสดุนั้นๆ เมื่อมีขนาดใหญ่ เนื่องจากอัตราส่วนของอะตอมที่อยู่บริเวณผิวหน้า (surfaces) และผิวสัมผัส (intersurfaces) มีค่ามากขึ้น ยกตัวอย่าง เช่น ทองคำที่ปกติจะมีสีทองและเฉื่อยต่อปฏิกิริยาเคมี เมื่อกลายเป็นอนุภาคนาโนจะมีสีแดงและกลายเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเคมี เป็นต้น ความเปลี่ยนแปลงในคุณสมบัติต่างๆ เหล่านี้ ได้ทำให้นาโนเทคโนโลยีถูกประยุกต์ใช้กับสิ่งต่างๆ รอบตัวเรา เช่น

เสื้อผ้าและสิ่งทอ การสร้างเส้นใยนาโน (nano fibers) ด้ายนาโน (nano yarns) ด้วยท่อนาโนคาร์บอน (carbon nanotube) เพื่อใช้ในการทอผ้าที่ความคงทนและใส่สบาย การปรับโครงสร้างพื้นผิวของเส้นใยสังเคราะห์ เพื่อผลิตผ้าที่ไม่เกิดไฟฟ้าสถิตและมีคุณสมบัติทางกายภาพที่ดี การปรับปรุงผิวของผ้าเพื่อให้ได้ผ้ากันยับ กันน้ำ และมีการระบายอากาศที่ดี ตลอดจนการแทรกอนุภาคนาโนไว้ในเส้นใยของเสื้อผ้า เพื่อทำให้เสื้อผ้าตอบสนองต่ออุณหภูมิของร่างกายผู้สวมใส่

เครื่องสำอาง การใส่นาโนแคปซูล (nano capsule) ที่บรรจุสารบำรุงผิวลงในครีมบำรุงผิว ซึ่งนาโนแคปซูลจะช่วยให้ผิวหนังสามารถดูดซึมสารบำรุงผิวได้ดีขึ้น การใช้อนุภาคนาโนของไททาเนียมออกไซด์ และซิลิกอนเป็นส่วนประกอบของครีมกันแดด

อุปกรณ์กีฬา การใช้กราไฟต์เนื้อเหนียวผสมกับท่อนาโนคาร์บอนเป็นวัสดุสร้างไม้เทนนิส ทำให้ไม้เทนนิสแข็งแกร่งขึ้น แต่เบากว่าไม้เทนนิสปกติ

อาหาร การใส่อนุภาคนาโนของไททาเนียมออกไซด์ลงในฟิล์มพลาสติกห่ออาหาร ทำให้ฟิล์มห่ออาหารเป็นบรรจุภัณฑ์แอคทีฟ (active packaging) ซึ่งสามารถเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมรอบๆ อาหารให้อยู่ในสภาพที่เหมาะสมต่อการเก็บอาหาร

ความเสี่ยงจากนาโนเทคโนโลยี

แม้ว่านาโนเทคโนโลยีจะทำให้คุณสมบัติของวัสดุที่ใช้ในชีวิตประจำวันดีขึ้น นำมาสู่การสร้างนวัตกรรมใหม่ๆ แต่ความเล็กของอนุภาคนาโน ก็ทำให้เกิดความวิตกกังวลต่อการที่ร่างกายสัมผัสกับอนุภาคเหล่านี้ ว่าจะมีความปลอดภัยหรือไม่ นักวิจัยเริ่มตระหนักถึงผลกระทบในด้านลบของอนุภาคนาโนเมื่อปี พ.ศ.2533 นับแต่นั้นมา งานวิจัยทางพิษวิทยาของอนุภาคนาโนก็มีมาเรื่อยๆ จนกระทั่งตั้งแต่ ปี พ.ศ.2543 เป็นต้นไป งานวิจัยในเรื่องนี้เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อเทียบกับคริสต์ศตวรรษก่อน คุณสมบัติที่ถือว่าเป็นข้อดีของวัสดุนาโน เช่น อัตราส่วนของอะตอมต่อผิวสัมผัสที่เพิ่มขึ้น คุณสมบัติทางกายภาพที่เปลี่ยนแปลง การเป็นตัวกระตุ้นปฏิกิริยา เป็นต้น ในอีกด้านหนึ่งก็เป็นสาเหตุของความเสี่ยงต่อสุขภาพของนาโนเทคโนโลยี

อนุภาคนาโนสามารถเข้สู่ภายในร่างกายผ่าน 3 ทาง ดังนี้

ทางระบบทางเดินหายใจ การศึกษาในสัตว์ทดลองพบว่าอนุภาคนาโนสามารถกระจายไปทั่วร่างกายผ่านเส้นทางนี้ เช่น ไปสมองส่วนที่เกี่ยวข้องกับการรับกลิ่น (olfactory bulb) โดยผ่านเส้นประสาทรับกลิ่นในจมูก นอกจากนี้ยังสามารถเข้าสู่ระบบไหลเวียนเลือดไปยังอวัยวะอื่นๆ เช่น ตับ ไต ม้าม หัวใจ หัวใจ เป็นต้น

ทางผิวหนัง อนุภาคนาโนหลายชนิดไม่สามารถทะลุหนังกำพร้า (epidermis) ในขณะที่อนุภาคนาโนบางชนิด เช่น fullerenes และ quantum dots ที่มีขนาดและการเคลือบผิวหน้าที่เหมาะสม สามารถทะลุผ่านชั้นหนังแท้

ทางระบบทางเดินอาหาร การดูดซิมอนุภาคนาโนโดยลำไส้ขึ้นอยู่กับขนาดและลักษณะผิวหน้าของอนุภาค ดังกล่าว อนุภาคนาโนที่มีขนาดเล็ก ไม่เข้ากับน้ำ และไม่มีประจุจะถูกดูดซึมได้มากขึ้น

อนุภาคนาโนสามารถเกิดความเป็นพิษต่ออวัยวะและระบบต่างๆ ในร่างกายจากการที่อนุภาคนาโนสามารถเหนี่ยวนำให้เกิดการอักเสบ หรือการทำลายเนื้อเยื่อด้วยปฏิกิริยาอ๊อกซิเดชั่น ดังนี้

ระบบทางเดินหายใจ การศึกษาในสัตว์ทดลองพบว่าอนุภาคนาโนหลายชนิด เช่น ท่อนาโนคาร์บอน และไทเทเนียมไดออกไซด์ สามารถทำให้ปอดของสัตว์ทดลองอักเสบ

ระบบการไหลเวียนเลือด อนุภาคนาโนบางชนิดทำให้หลอดเลือดผิดปกติ เช่น ทำให้การขยายตัวและผนังหลอดเลือดผิดปกติ ทำให้เกิดลิ่มเลือด

อวัยวะอื่นๆ เช่น ทำให้เกิดความผิดปกติต่อตับไต และม้ามในสัตว์ทดลอง

“อนุภาคนาโนจะมีคุณสมบัติทางกายภาพ ไฟฟ้า แสง และเคมี แตกต่างไปจากวัสดุนั้นๆ เมื่อมีขนาดใหญ่ เนื่องจากอัตราส่วนของอะตอมที่อยู่บริเวณผิวหน้าและผิวสัมผัสมีค่ามากขึ้น เช่น ทองคำที่ปกติจะมีสีทองและเฉื่อยต่อปฏิกิริยาเคมี เมื่อกลายเป็นอนุภาคนาโนจะมีสีแดงและกลายเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเคมี ความเปลี่ยนแปลงในคุณสมบัติต่างๆ เหล่านี้ ได้ทำให้นาโนเทคโนโลยีถูกประยุกต์ใช้ในสิ่งต่างๆ รอบตัวเรา”

อย่างไรก็ตามอนุภาคนาโนถือว่าเป็นสิ่งประดิษฐ์ที่มีความหลากหลายอันเนื่องมาจากปัจจัยต่างๆ เช่น ขนาดของอนุภาค รูปร่าง คุณสมบัติในการเกาะกลุ่ม ประจุที่พื้นผิว การเคลือบพื้นผิวอนุภาค เป็นต้น และผลการศึกษาทางพิษวิทยาของอนุภาคนาโนจะมาจากการศึกษาในสัตว์ทดลอง ซึ่งปริมาณของอนุภาคนาโนที่ได้รับอาจจะต่างกับที่มนุษย์ได้รับจริง ประกอบกับสัตว์ทดลองมีปัจจัยที่แตกต่างกันในการศึกษา อาจทำให้ผลของอนุภาคนาโนชนิดเดียวกันแตกต่างกัน เช่น การศึกษาในหลอดทดลองพบความเป็นพิษของอนุภาคนาโนของไทเทเนียมไดออกไซด์ ในขณะที่การศึกษาในสัตว์ทดลอง อนุภาคนาโนดังกล่าว กลับช่วยป้องกันสัตว์ทดลองจากการเกิดมะเร็งที่ถูกเหนี่ยวนำด้วยแสง พิษวิทยาของอนุภาคนาโน จึงต้องมีการศึกษาต่อไป

ดาบสองคม

จากที่กล่าวมาข้างต้น นาโนเทคโนโลยีจึงเป็นเหมือนกับสิ่งต่างๆ ที่มนุษย์ใช้ในชีวิตประจำวัน คือ มีทั้งด้านที่เป็นคุณและด้านที่เป็นโทษ สิ่งต่างๆ ที่มีสองด้านนั้น เราสามารถใช้สติปัญญาเลือกเอาด้านที่เป็นคุณมาใช้ เพื่อความสะดวกในชีวิตประจำวัน และป้องกันด้านที่เป็นโทษ ดังเช่น การใช้ไฟและไฟฟ้าในการดำรงชีวิตประจำวัน นาโนเทคโนโลยีก็เช่นเดียวกัน ขอเพียงเราทำความรู้จักกับมันให้มากขึ้น หมั่นศึกษาข้อมูล ตลอดจนการเลือกใช้ผลิตภัณฑ์นาโนเทคโนโลยีที่มีมาตรฐาน ก็ย่อมจะช่วยให้เราได้ประโยชน์จากนาโนเทคโนโลยี โดยได้รับผลเสียน้อยที่สุด หรือไม่เกิดผลเสียเลย