ไมโครบอทที่ใช้สาหร่ายต่อสู้กับมะเร็ง

ระหว่างการลุกลามของมะเร็ง ก้อนเนื้องอกมักจะพัฒนาบริเวณที่เข้าถึงสารอาหารและออกซิเจนได้อย่างจำกัด โครงสร้างที่ผิดปกติของหลอดเลือดและอัตราการเติบโตที่สูงของเนื้องอกทำให้เซลล์ที่อยู่ห่างจากหลอดเลือดประสบภาวะที่เรียกว่าภาวะขาดออกซิเจนหรือระดับออกซิเจนต่ำ

ภาวะขาดออกซิเจนของเนื้องอกทำให้การรักษามะเร็ง เช่น การฉายแสง การบำบัดด้วยโฟโตไดนามิก และเคมีบำบัดที่อาศัยการสร้าง reactive oxygen species (ROS) มีประสิทธิภาพน้อยลง สาเหตุหลักเป็นเพราะการรักษาเหล่านี้ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของออกซิเจนในเซลล์เนื้องอกเพื่อสร้าง ROS ซึ่งเป็นอนุพันธ์ของออกซิเจนโมเลกุลที่มีปฏิกิริยาสูงซึ่งทำให้เซลล์เสียหาย

ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด นำโดย Utkan Demirci ศาสตราจารย์ภาควิชารังสีวิทยา คณะแพทยศาสตร์ ได้ใช้แนวทางใหม่ในการเปลี่ยนแปลงสภาวะของเนื้องอกด้วยไมโครโรบ็อตไบโอไฮบริดที่เรียกว่า Volbots ซึ่งช่วยลดภาวะขาดออกซิเจนเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของ การรักษามะเร็ง

“แนวทางของเรามีเป้าหมายเพื่อแก้ไขปัญหาที่พบในภาวะขาดออกซิเจนจากมะเร็ง โดยใช้ Volbots เป็นโรงงานขนาดเล็กที่ผลิตออกซิเจนในสถานที่ทำงาน” Demirci กล่าว นักวิทยาศาสตร์ได้ทดสอบกลยุทธ์ต่างๆ เพื่อย้อนกลับภาวะขาดออกซิเจนของเนื้องอก รวมถึงไมโคร/นาโนแคเรียร์โดยใช้เซลล์เม็ดเลือดแดง เฮโมโกลบิน และนาโนบับเบิล ซึ่งแสดงความสามารถในการรับออกซิเจนไม่เพียงพอ

ไบโอไฮบริดไมโครโรบ็อตมีทั้งส่วนประกอบที่มีชีวิตและส่วนประกอบสังเคราะห์ ในขณะที่ “ส่วนที่มีชีวิต” ของหุ่นยนต์มักจะให้การเคลื่อนที่และการขนส่ง นักวิทยาศาสตร์สามารถเพิ่มฟังก์ชันพิเศษเพื่อทำหน้าที่เฉพาะได้ เช่น การปล่อยยาภายในร่างกายเพื่อรักษาเนื้อเยื่อมะเร็ง

ทีมของ Demirci ออกแบบไมโครโรบ็อตไบโอไฮบริดโดยใช้สาหร่าย Volvox ซึ่งทำหน้าที่เป็นเครื่องยนต์และให้ยืมชื่อบอท พวกมันสามารถว่ายผ่านการเคลื่อนไหวที่ประสานกันของเส้นโครงคล้ายขนหลายพันเส้นที่เรียกว่าแฟลกเจลลาที่อยู่บนพื้นผิวของมัน “Volvox ยังมีคุณสมบัติอื่นๆ อีก เช่น ความสามารถในการรับรู้โดยธรรมชาติที่ทำให้พวกมันสามารถย้ายไปยังแหล่งกำเนิดแสง และความสามารถในการสร้างออกซิเจนผ่านการสังเคราะห์ด้วยแสง” Demirci กล่าว

เช่นเดียวกับสาหร่ายอื่นๆ Volvox ใช้คลอโรฟิลในการดูดซับพลังงานจากแสง พวกมันแสดงกิจกรรมการสังเคราะห์แสงและการผลิตออกซิเจนที่สูงขึ้นเมื่อสัมผัสกับแสงสีแดง ซึ่งทีมของ Demirci ใช้เพื่อปรับความเข้มข้นของออกซิเจนที่ผลิตโดยสาหร่ายในเซลล์เนื้องอก

Volbots ได้รับการออกแบบโดยใช้อนุภาคนาโนแม่เหล็กบนพื้นผิวด้านนอก ซึ่งช่วยให้ทีมนำทางการเคลื่อนที่โดยใช้สนามแม่เหล็กภายนอก อนุภาคนาโนเหล่านี้ยังเปิดใช้งานการตรวจจับด้วยการถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็ก (MRI) และการถ่ายภาพด้วยความร้อนจากแสง ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถติดตามพวกมันภายในร่างกายได้อย่างง่ายดาย “อนุภาคนาโนบนไมโครโรบ็อตไบโอไฮบริดยังสามารถนำพาสารรักษาโรคและสร้างความร้อนเมื่อสัมผัสกับแสงอินฟราเรดใกล้ ซึ่งสามารถใช้เป็นการบำบัดด้วยโฟโตเทอร์เมียหรือควบคุมการปลดปล่อยยา” Demirci อธิบาย

ทีมงานได้ประเมินความสามารถของ Volbot ก่อนโดยประเมินการสร้างออกซิเจนในหลอดทดลองก่อนที่จะทดสอบในการบำบัดมะเร็งแบบกำหนดเป้าหมาย “เราทดสอบการใช้ Volbots ในแบบจำลองสัตว์ ซึ่งหนูที่ได้รับการรักษามีขนาดเนื้องอกลดลง” Demirci กล่าว ผลลัพธ์ของพวกเขายืนยันว่า Volvox ช่วยลดภาวะขาดออกซิเจนของเนื้องอกในหนู

ในเอกสารของพวกเขา นักวิทยาศาสตร์ยังระบุด้วยว่าไม่มีความเป็นพิษใดๆ อันเป็นผลจากการรักษาด้วย Volbots อย่างไรก็ตาม กลไกการกำจัดและการนำส่งสาหร่ายก่อให้เกิดความท้าทายที่อาจเกิดขึ้น ซึ่งจะต้องมีการตรวจสอบก่อนการใช้งานทางคลินิก

“แม้จะมีหลายแง่มุมที่จะเพิ่มประสิทธิภาพเพิ่มเติมสำหรับเส้นทางการแปลทางคลินิกในแพลตฟอร์มปัจจุบัน แต่กลยุทธ์ไบโอไฮบริดที่หลากหลายนี้น่าจะนำเสนอเส้นทางที่เป็นนวัตกรรมใหม่ในการสร้างการออกแบบหุ่นยนต์ช่วยทางชีวภาพสำหรับการแพทย์ชีวภาพ การรักษา และการถ่ายภาพในมะเร็งที่หลากหลาย และ โรคอื่นๆ” ทีมงานเขียนไว้ในเอกสารของพวกเขา

สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน

สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน (ไซยาโนแบคทีเรีย) สามารถก่อตัวขึ้นในน้ำจืดหรือน้ำทะเลหากอุณหภูมิของน้ำ สภาวะแสง และระดับสารอาหารเพิ่มขึ้น และการไหลของน้ำต่ำ บางครั้งทำให้เกิดคราบหรือ ‘ดอกไม้’ บนพื้นผิวที่มีสีสดใส

สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินบางชนิดสร้างสารพิษที่อาจเป็นอันตรายต่อทั้งมนุษย์และสัตว์

แหล่งน้ำสาธารณะหลายแห่ง เช่น แม่น้ำ Murray และแม่น้ำ Torrens ได้รับการตรวจสอบเป็นประจำเพื่อหาสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน หากผลิบานเกิดขึ้น ถือเป็นแนวทางปฏิบัติมาตรฐานสำหรับกรมอนามัยและผู้สูงอายุหรือรัฐบาลท้องถิ่นในการให้ข้อมูลและคำแนะนำแก่ประชาชน

สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินคืออะไร?

สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน (ไซยาโนแบคทีเรีย) เป็นแบคทีเรียสังเคราะห์แสงที่มีคุณสมบัติบางอย่างร่วมกับสาหร่าย และมีอยู่ในระบบนิเวศทางน้ำส่วนใหญ่ รวมทั้งน้ำจืดและน้ำทะเล

สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินสามารถอยู่ในจำนวนที่ต่ำได้โดยไม่ก่อให้เกิดอันตราย แต่เมื่อสภาวะการเจริญเติบโตเอื้ออำนวย จำนวนจะทวีคูณและผลิดอกออกผล

สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินในน้ำจืดและน้ำทะเล

ดอกไม้มักจะมองเห็นได้ในรูปของฟิล์มสีหรือผิวฝาด สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินบางชนิดสร้างสารพิษซึ่งอาจเป็นอันตรายต่อทั้งมนุษย์และสัตว์โดยการสัมผัสหรือกินเข้าไป

ในน้ำจืด ดอกไม้มักจะเป็นสีเขียวอมฟ้า แต่ในน้ำทะเลจะมีสีตั้งแต่สีเขียวอมฟ้าไปจนถึงสีเหลือง สีส้ม และสีน้ำตาลแดง

ทำให้เกิดสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน

การป้อนสารอาหาร

การเพิ่มคุณค่าสารอาหารหรือยูโทรฟิเคชันกระตุ้นการเจริญเติบโตของสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน ฟอสฟอรัสและไนโตรเจนเป็นสารอาหารหลักที่ทำให้เกิดยูโทรฟิเคชัน โดยเข้าสู่ทางน้ำจากแหล่งต่างๆ เช่น น้ำทิ้ง ของเสียจากสัตว์ และมลพิษทางการเกษตร

อุณหภูมิ

โดยทั่วไปแล้วสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินจะบานในเดือนที่อากาศอบอุ่นของปี เนื่องจากอุณหภูมิของน้ำและสภาพแสงที่เพิ่มขึ้น

สภาพที่มั่นคง

สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินชอบน้ำนิ่งเพื่อให้เคลื่อนไหวได้ตลอดแนวน้ำ การไหลที่ช้าและความปั่นป่วนต่ำทำให้สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินเคลื่อนที่จากผิวน้ำซึ่งได้รับพลังงานจากดวงอาทิตย์ไปยังระดับความลึกที่ต่ำกว่าซึ่งระดับสารอาหารสูงกว่า การเคลื่อนไหวนี้ทำให้สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินได้เปรียบเหนือจุลินทรีย์อื่นๆ ที่แย่งชิงอาหารชนิดเดียวกัน

ความขุ่น

ความขุ่นเกิดจากการมีสารแขวนลอยและสารอินทรีย์ในคอลัมน์น้ำ ความขุ่นต่ำสามารถเกิดขึ้นได้เมื่อน้ำที่เคลื่อนที่ช้าช่วยให้ของแข็งไหลออกจากคอลัมน์น้ำ สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินชอบความขุ่นต่ำเนื่องจากช่วยให้แสงส่องผ่านน้ำได้มากขึ้น

สภาวะแห้งแล้งสามารถเพิ่มปัจจัยต่างๆ เช่น การไหลที่ลดลงและความขุ่นต่ำ และอาจนำไปสู่การเกิดสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน

สุนทรียศาสตร์

สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินมักจะทำให้น้ำเปลี่ยนสีและก่อตัวเป็นขยะที่ไม่น่าดูบนพื้นผิวและตามแนวชายฝั่ง บุปผายังสามารถส่งผลให้เกิดกลิ่นและรสชาติที่ไม่พึงประสงค์เหมือนดินหรือเหม็นอับ

ควรใช้ความระมัดระวังเมื่อสงสัยว่าสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินจะบานจากลักษณะ กลิ่น หรือรสชาติของน้ำ

ผลกระทบต่อสุขภาพ

สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินสร้างสารพิษหลายชนิด ซึ่งแต่ละชนิดมีคุณสมบัติเฉพาะ สารพิษมักถูกจัดกลุ่มตามรูปแบบการกระทำ

hepatotoxins – ทำให้ตับเสียหาย

neurotoxins – ก่อให้เกิดผลเสียต่อระบบประสาท

สารระคายเคือง/สารอักเสบ – ทำให้เกิดผื่นที่ผิวหนัง ระคายเคืองตา และกระเพาะและลำไส้อักเสบ

พิษของสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินสามารถเกิดขึ้นได้หลังการกลืนกินหรือสัมผัสกับน้ำที่ได้รับผลกระทบ

อาการ

อาการจะแตกต่างกันไปตามชนิดและจำนวนของสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินที่มีอยู่ แต่โดยทั่วไปรวมถึง:

ผื่นที่ผิวหนัง

ระคายเคืองตา

ปวดท้อง

อาการคล้ายไข้หวัด

หอยที่ปนเปื้อน

สารพิษจากสาหร่ายสามารถสะสมในหอย ส่งผลให้เกิดความเสี่ยงต่อสุขภาพของผู้บริโภค

ไม่ควรบริโภคหอยแมลงภู่ หอยแครง หอยนางรม และหอยอื่นๆ ที่จับได้ในน้ำที่มีสาหร่ายรบกวน

มีการห้ามอย่างถาวรในการเก็บหอยจาก West Lakes และส่วนของ Port River ระหว่าง Causeway และ North Arm พื้นที่เหล่านี้อาจมีการเจริญเติบโตของสาหร่ายขนาดเล็กที่เป็นพิษเป็นครั้งคราว

พิษหอยอัมพาต

อาการพิษจากหอยเป็นอัมพาต (PSP) เกิดขึ้นหลังจากการบริโภคหอยที่ปนเปื้อนสาหร่ายพิษ รวมทั้งสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินหรือสาหร่ายขนาดเล็ก

PSP อาจทำให้ปากและคอรู้สึกเสียวซ่าหรือจุก วิงเวียน อ่อนแรง อาเจียน และกล้ามเนื้อเป็นอัมพาต

การบริโภคหอยที่ปนเปื้อนเชื้อ PSP ส่งผลให้มนุษย์เสียชีวิต แต่จนถึงขณะนี้มาตรการติดตามและควบคุมที่เหมาะสมได้ป้องกันการระบาดในออสเตรเลีย ผลกระทบด้านสุขภาพอื่น ๆ ที่ร้ายแรงน้อยกว่าจากการบริโภคหอยที่ปนเปื้อน ได้แก่ การเจ็บป่วยของระบบทางเดินอาหาร

ป้องกันการเจ็บป่วย

วิธีป้องกันการป่วยจากสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน ได้แก่

หลีกเลี่ยงการสัมผัสกับฟิล์มผิวสีหรือขยะในแหล่งน้ำจืดหรือน้ำทะเล

หากคุณสงสัยว่ามีการปนเปื้อนของน้ำประปาด้วยสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน ห้ามใช้น้ำที่สงสัยเพื่อวัตถุประสงค์ใดๆ รวมถึงการดื่ม ทำอาหาร ซักผ้า หรืออาบน้ำ

การต้มน้ำจะไม่ทำให้ดื่มได้อย่างปลอดภัย

ห้ามบริโภคหอยจากแหล่งน้ำที่มีหรือสงสัยว่ามีสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน

จำกัดการเข้าถึงสัตว์เลี้ยงและปศุสัตว์ในแหล่งน้ำที่มีหรือสงสัยว่ามีสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน

อย่าให้สัตว์อาบน้ำหรือดื่มน้ำที่ปนเปื้อน

สุนัขควรได้รับการดูแลเป็นพิเศษเนื่องจากสุนัขสามารถกินสิ่งมีชีวิตที่มีความเข้มข้นสูงมากได้จากการตัดแต่งขนหลังจากสัมผัส

หากไม่สามารถหลีกเลี่ยงการรดน้ำด้วยน้ำที่ปนเปื้อนสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินได้ อย่าใช้น้ำที่ปนเปื้อนโดยตรงกับพืชที่ปลูกเพื่อการบริโภคของมนุษย์

สามารถอัพเดตข่าวสารเรื่องราวต่างๆได้ที่ lacapilladelabolsa.com