เป็นเวลาเกือบ 50 ปีแล้วที่บิดาแห่งนาโนเทคโนโลยีแสดงปาฐกถาต่อสาธารณชนและทำให้เกิดการตื่นตัวและก่อให้เกิดปรากฎการณ์ใหม่ในการศึกษาค้นคว้าทางด้านวิทยาศาสตร์ต่อมาจวบจนถึงทุกวันนี้ นักวิทยาศาสตร์ต่างสาขาร่วมมือทำวิจัยกันอย่างที่ไม่เคยเป็นมาก่อนศึกษาหาคำตอบในสิ่งที่มีขนาดเล็กจิ๋วมองไม่เห็นด้วยตา

ทุกวันนี้มีผลิตภัณฑ์ที่ใช้ในชีวิตประจำหลายอย่างที่ใช้นาโนเทคโนโลยีในการผลิตออกมาจำหน่ายแล้วและมีแนวโน้มว่าจะเพิ่มมากขึ้นตามการคิดค้นที่ยังก้าวต่อไปไม่หยุดยั้ง คำว่า “นาโน” ได้กลายเป็นคำโฆษณาสินค้าหลายอย่างปรากฎให้เห็นในสื่อเกือบทุกประเภท ในร้านค้าของไทยหรือแม้แต่ในบางประเทศที่มีผลิตภัณฑ์ประเภทที่เอ่ยอ้างว่าใช้นาโนเทคโนโลยีหรือเรียกว่า “สินค้านาโน” พนักงานขายรู้ว่าสินค้าที่กำลังเสนอขายใช้นาโนเทคโนโลยีเท่าที่แจ้งในใบโฆษณาแต่ไม่สามารถให้ข้อมูลอื่นได้เมื่อมีคำถามเกี่ยวกับสินค้านาโนชนิดที่กำลังเสนอขายให้ลูกค้า การใช้ชีวิตในโลกวันนี้และในอนาคตอันใกล้กล่าวได้ว่านาโนเทคโนโลยีจะเกี่ยวข้องกับผู้บริโภคอย่างถ้วนทั่วไม่เกิดขึ้นโดยทางตรงก็โดยทางอ้อม เคยมีปราชญ์กล่าวไว้ว่าการเรียนรู้และเข้าใจเทคโนโลยีจะช่วยให้มนุษย์เป็นผู้ควบคุมเทคโนโลยีก็น่าจะนำมาประยุกต์กับกรณีของนาโนเทคโนโลยีได้ด้วยเช่นกัน การเรียนรู้วิทยาการใหม่นี้จึงไม่ใช่สิ่งที่ไกลตัวอีกต่อไป

ผู้ที่จุดประกายความคิดให้นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกในปี ค.ศ. 1959 ด้วยชื่อของคำปาฐกถาต่อสาธารณชนที่โด่งดังว่า “ยังมีที่ว่างอีกมากมายอยู่ข้างใต้ (There’s plenty of room at the bottom)” และการแสดงความคิดราวกับเห็นอนาคตอย่างแม่นยำที่ว่า "สักวันหนึ่ง มนุษย์เราจะสามารถประดิษฐ์สิ่งต่างๆ และ/หรือผลิตสิ่งต่าง ๆ ด้วยการเอาอะตอมมาจัดเรียงอย่างแม่นยำ..” [1] คือศาสตราจารย์ริชาร์ด ฟายน์แมน (Prof. Richard Feynman) ซึ่งต่อมาในปี ค.ศ. 1965 ท่านได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์และได้รับสมญานามว่าบิดาแห่งนาโนเทคโนโลยีด้วยคำกล่าวที่ว่าเทคโนโลยีนี้เป็นสิ่งที่ต้องเกิดขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ และก็เป็นจริงตามที่ท่านได้กล่าวไว้

นาโนเทคโนโลยีเป็นเทคโนโลยียุคใหม่ที่มาแทนที่เทคโนโลยีแบบเดิม เทคโนโลยีแบบเดิมอาศัยการจัดการกับวัตถุด้วยแรงกล เช่น ตัด กลึง บีบ อัด งอ ฯ หรือปฏิกิริยาเคมีที่ปล่อยให้สสารผสมทำปฏิกิริยากันเอง การควบคุมเงื่อนไขหรือปัจจัยทำจากภายนอก ผลิตผลที่ได้ใช้งานได้ระดับหนึ่งแต่ขาดความแม่นยำ มีขีดจำกัดและมีความบกพร่องสูง  นาโนเทคโนโลยีใช้หลักการประกอบสิ่งของขึ้นมาจากการจัดเรียงอะตอมหรือโมเลกุลเข้าด้วยกันอย่างแม่นยำในระดับนาโนเมตร [2,3] ดังนั้นความบกพร่องของผลผลิตที่ใช้นาโนเทคโนโลยีจึงลดลงจากเทคโนโลยีแบบเดิม อุตสาหกรรมผลิตไมโครชิพที่ใช้เทคโนโลยีแบบเดิมใช้อะตอมจำนวนมากได้ไมโครชิพขนาดระดับไมโครเมตรที่เกิดความบกพร่องได้  แต่เมื่อใช้วิธีการจัดเรียงอะตอมทำให้ลดปริมาณการใช้วัตถุดิบในการผลิตลงไปได้มากได้ชิพที่มีขนาดระดับนาโนเมตรมีความแม่นยำสูงเพราะปลอดจากการรบกวนของสารเจือปนอื่นแบบที่เกิดขึ้นได้ในไมโครชิพ ศัลยแพทย์ใช้มีดผ่าตัดมี

ริชาร์ด ฟายน์แมน (ค.ศ. 1918-1988) ผู้เปิดศักราชของนาโนเทคโนโลยีด้วยปาฐกถาเรื่อง There's plenty of room at the bottom เมื่อปี ค.ศ. 1959 ซึ่งยังสามารถติดตามฟังปาฐกถาที่ทรงคุณค่าและอื่นของท่านผู้นี้ได้จาก www.feynmanlectures.info ด้วยบุคลิกที่เต็มเปี่ยมไปด้วยความสดใส อยากรู้อยากเห็น กล้าคิดกล้าทำกล้าแสดงความคิดอ่าน ท่านเป็นแบบอย่างที่ดีของนักวิทยาศาสตร์ยุคใหม่ สนใจที่จะเรียนรู้จักท่านมากขึ้นติดตามได้ใน www.feynman.com

ผลข้างเคียงจากการผ่าตัดมากมาย ปัจจุบันมีการใช้แสงเลเซอร์แทนมีดผ่าตัดในบริเวณเนื้อเยื่อที่เป็นจุดสำคัญ ลดการทำลายเนื้อเยื่อที่ไม่เกี่ยวข้อง ลดเวลาในการพักฟื้นจากการผ่าตัด เทคโนโลยีแบบเดิมอาจเรียกว่าเทคโนโลยีแบบบนลงล่าง (Top-down technology) และนาโนเทคโนโลยีเป็นเทคโนโลยีแบบล่างขึ้นบน (Bottom-Up Technology) หรือ

เทคโนโลยีระดับโมเลกุล(molecular technology)

กลศาสตร์ควอนตัม..จุดเปลี่ยนของเทคโนโลยี
จุดเปลี่ยนของเทคโนโลยีจากระดับไมโครเมตรหรือแบบเดิมมาเป็นระดับนาโนเมตรหรือนาโนเทคโนโลยี นำความเปลี่ยนแปลงมา

สู่วิทยาศาสตร์และอนาคตของวิถีชีวิตของมนุษย์  จุดเปลี่ยนที่สำคัญที่ช่วยให้มนุษย์ได้พื้นฐานความรู้จนนำมาสู่จุดเปลี่ยนของเทคโนโลยีคือกลศาสตร์ควอนตัม ช่วง ค.ศ. 1900-1950 เป็นช่วงเวลาของพัฒนาการที่ทำให้สามารถอธิบายการเปลี่ยนแปลงของสสารได้ในระดับของอะตอม เมื่อเข้าใจในระดับอะตอมการที่จะอธิบายปรากฎการณ์ในระดับโมเลกุลก็ทำได้ไม่ยากอีกทั้งยังมีความแม่นยำสูง ความรู้นี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถสร้างโปรแกรมคำนวณทางกลศาสตร์ควอนตัมสำเร็จรูปไว้ใช้ศึกษาคุณสมบัติของสารต่าง ๆ ในระดับจุลภาค เมื่อเทียบผลควบคู่ไปกับการทำการทดลองในห้องปฏิบัติการก็พบความแม่นยำที่น่าพอใจ การทำนายปฏิกิริยาทางเคมีหรือชีวเคมีระดับโมเลกุลด้วยโปรแกรมคอมพิวเตอร์(computational chemistry) ทำให้งานวิจัยค้นคว้าก้าวหน้ารวดเร็วยิ่งกว่ายุคสมัยใด คำอธิบายปรากฎการณ์ที่เกิดขึ้นกับชีวิตในระดับโมเลกุลทำได้อย่างง่ายดายและรวดเร็ว ไม่ต้องรอพึ่งการทำการทดลองในห้องปฏิบัติการเพียงอย่างเดียวดังแต่ก่อน ทำนองเดียวกับการเปลี่ยนแปลงจากแบบบนลงล่างไปสู่แบบล่างขึ้นบน

การมองเห็นในระดับอะตอม...เข้าใจนาโนเทคโนโลยีดีขึ้น

นาโนเทคโนโลยีอาจกลายเป็นเหมือนนิยายวิทยาศาสตร์เท่านั้นถ้าอธิบายด้วยภาพไม่ได้ ไม่มีใครที่จะเชื่อมั่นการจัดเรียงอะตอมจนกว่าจะได้เห็นด้วยตา การประดิษฐ์กล้องที่ใช้ช่วยให้มองเห็นอะตอมทำให้รู้ว่าเข้าใจการจัดเรียงอะตอมหรือโมเลกุล สร้างความเชื่อมั่นให้นาโนเทคโนโลยี ทำให้ไม่ใช่นิยายวิทยาศาสตร์อีกต่อไป  กล้องที่ใช้ช่วยให้มองเห็นได้ถึงระดับอะตอม ได้แก่ Atomic Force Microscope (AFM)  Scanning Tunnelling Microscope (STM)  Tunnelling Electron Microscope (TEM)

พัฒนาการของนาโนเทคโนโลยี...ที่เกี่ยวกับสุขภาพ
นาโนเทคโนโลยีนำความก้าวหน้ามาสู่การผลิตสินค้าใหม่ ๆ การลดขนาดจากระดับมิลลิเมตรหรือไมโครเมตรมาเป็นาโนเมตรสามารถทำให้อุตสาหกรรมลดปริมาณการใช้วัตถุดิบลงโดยที่ยังคงมีประสิทธิภาพเท่าเดิมหรืออาจจะเพิ่มมากกว่าเดิมด้วย เหตุนี้อุตสาหกรรมต่าง ๆ สนใจการนำเทคโนโลยีใหม่นี้มาใช้กันมากขึ้น อุตสาหกรรมที่ผลิตสินค้าเกี่ยวกับสุขภาพเป็นอุตสาหกรรมแรก ๆ ที่ส่งสินค้านาโนเข้าสู่ตลาด เราอาจจะได้ใช้สินค้านาโนแล้วโดยที่ไม่รู้ตัวเลยก็เป็นได้ ถ้าเรียนรู้และเข้าใจนาโนเทคโนโลยีจะช่วยให้ผู้บริโภคกลายเป็นผู้ควบคุมเทคโนโลยีนี้อย่างถูกต้อง บทความชุดนี้จึงเน้นผลิตภัณฑ์สุขภาพที่ใช้นาโนเทคโนโลยีในการผลิตหรือมีส่วนเกี่ยวข้อง ตัวอย่างเช่น 1) Nano-biosensors การประดิษฐ์อุปกรณ์หรือเครื่องมือตรวจสุขภาพให้มีขนาดเล็กลง ราคาถูกต้อง ผู้ป่วยพกพาสะดวก ใช้งานง่าย บันทึกข้อมูลการตรวจไว้ทำประวัติได้ ฯ  2) วิศวกรรมโปรตีนดีเอ็นเอและการศึกษาจักรกลเชิงโมเลกุลที่มีอยู่แล้วในธรรมชาติทำให้ดัดแปลงโปรตีนหรือดีเอ็นเอให้ทำงานตามที่ต้องการได้อาจกลายเป็นหุ่นยนต์จิ๋วในร่างกายของเราในอนาคตก็ได้  3) อนุภาคที่มีขนาดนาโนเมตรช่วยให้การนำส่งยาหรือสารที่ออกฤทธิ์เข้าสู่ร่างกายผ่านเข้าสู่เซลล์หรือหน่วยย่อยของเซลล์ต่าง ๆ รวมทั้งเชื้อจุลชีพเปลี่ยนแปลงไปเป็นโอกาสให้นำยาที่เคยเข้าถึงจุดออกฤทธิ์ไม่ได้กลายมาเป็นยาที่ใช้ได้ผล  4) อนุภาคนาโนเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของสารต่าง ๆ ที่ใช้ในเครื่องสำอาง ทำให้เปลี่ยนรูปลักษณ์ เฉดสี การใช้งานของเครื่องสำอางให้มีความหลากหลายได้มากขึ้น เป็นต้น  นอกจากส่วนดีของนาโนเทคโนโลยีในการนำมาใช้กับผลิตภัณฑ์สุขภาพอย่างที่กล่าวมาแล้ว อีกด้านหนึ่งคือความกังวลของภาคส่วนต่าง ๆ เกี่ยวกับความปลอดภัยจากอนุภาคนาโน ส่วนใหญ่จะเชื่อว่าถ้าสารมีขนาดเล็กระดับนาโนเมตรจะผ่านเข้าสู่ร่างกายได้ง่ายดาย ทำให้คิดกันต่อไปได้ว่าอาจเกิดพิษภัยจากอนุภาคนาโนใด ๆ สินค้านาโนจำพวกเครื่องสำอางจึงกลายเป็นสินค้าควบคุมในบางประเทศ องค์กรสิ่งแวดล้อมต่าง ๆ ในบางประเทศเริ่มใส่ใจการควบคุมดูแลการผลิตอนุภาคนาโนเนื่องจากอาจมีผลกระทบต่อสุขภาพของคนได้ รัฐบาลบางประเทศเริ่มมีกฎหมายควบคุมการผลิตและการใช้นาโนเทคโนโลยีบ้างแล้ว

เหล่านี้แสดงให้เห็นว่า นาโนเทคโนโลยีไม่ได้อยู่ไกลตัว ทุกคนอาจมีส่วนเกี่ยวข้องไม่ทางตรงก็ทางอ้อม ความเข้าใจพื้นฐานโดยเฉพาะในส่วนที่จะเกี่ยวกับประโยชน์และโทษที่มีต่อสุขภาพจะช่วยให้สังคมมีคุณภาพและส่งเสริมการเรียนรู้อย่างน้อยก็รองรับการเปลี่ยนแปลงใหม่ ๆ ที่กำลังก้าวต่อไปอย่างไม่หยุดยั้ง

บรรณานุกรม

R. P. Feynman, in: Miniaturization, ed. H. D. Gilbert (Reinhold, New York, 1961).

E. S. Raymond, The New Hacker's Dictionary (MIT Press, Cambridge, 1993).

K. Eric Drexler, Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology (Anchor Books, 1986).