ท่ามกลางวิกฤตโควิด-19 ที่บุคลากรทางการแพทย์และผู้ที่เกี่ยวข้องซึ่งนับเป็น “ด่านหน้า” หรือกำลังสำคัญในการดูแลผู้ป่วย รับมือสถานการณ์ที่นับว่า มีความเสี่ยงสูงทั้งทางสุขภาพร่างกาย และจิตใจ ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ (นาโนเทค) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) ที่ดำเนินงานวิจัยและพัฒนาด้านนาโนเทคโนโลยีตอบโจทย์ความต้องการที่สำคัญของประเทศอย่างต่อเนื่อง ก็ได้ปรับแผนการทำงานตามนโยบายระดับองค์กรเพื่อให้สอดคล้องกับนโยบายระดับประเทศ ทีมวิจัยร่วมกับหน่วยงานภายใน สวทช. และเครือข่ายความร่วมมือพันธมิตร พัฒนาโครงการวิจัยเฉพาะกิจ จากฐานความรู้และความเชี่ยวชาญด้านนาโนเทคโนโลยี เพื่อรับมือ บรรเทา และฟื้นฟูสถานการณ์วิกฤตโรคระบาดภายในประเทศระยะสั้นและระยะยาว ซึ่งหลายคนอาจเคยเห็นหรือเคยได้ยินทั้ง “ชุดตรวจคัดกรองโควิด-19 (NANO Covid-19 Antigen Rapid Test)” และ“หมวกแรงดันบวก-ลบ (nPHERE Pressurized Helmet)” NANOTEC Newsletter ฉบับนี้ จะพาไปคุยกับ ดร.ณัฐปภัสร วิริยะชัยพร และ ดร.ไพศาล ขันชัยทิศ 2 นักวิจัยหัวหน้าโครงการวิจัยที่เป็นตัวช่วยให้กับบุคลากรด่านหน้า
ชุดตรวจ NANO Covid-19 Antigen Rapid Test เตรียมขยับสู่ Home Use
จากความสำเร็จของ NanoFlu หรือชุดตรวจคัดกรองเชื้อไวรัสไข้หวัดใหญ่ สู่การต่อยอดแพลตฟอร์ม สู่นวัตกรรมชุดตรวจ NANO COVID-19 Antigen Rapid Test ที่ ดร.ณัฐปภัสร วิริยะชัยพร ทีมวิจัยวัสดุตอบสนองระดับนาโน กลุ่มวิจัยวัสดุตอบสนองและเซนเซอร์ระดับนาโน นาโนเทค สวทช. มองเห็นความจำเป็นในการต่อยอดพัฒนาชุดตรวจคัดกรองสำหรับโรคโควิด-19 ได้ จึงได้หารือ ดร.เดือนเพ็ญ จาปรุง ผู้อำนวยการกลุ่มวิจัยวัสดุตอบสนองและเซ็นเซอร์ระดับนาโน และงานวิจัยก็เดินหน้าทันที
ชุดตรวจ NANO COVID-19 Antigen Rapid Test เป็นชุดตรวจอย่างง่ายและรวดเร็วสำหรับบุคลากรทางการแพทย์และสาธารณสุข (Professional Use) ซึ่งผ่านการประเมินเทคโนโลยีจากทางสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยา (อย.) เรียบร้อยแล้ว โดยเป็นชุดตรวจเชื้อโควิด-19 แบบรวดเร็วชนิดการตรวจหาแอนติเจน (เทคนิค LFA) หรือ NANO Covid-19 Antigen Rapid Test อาศัยหลักการไหลในแนวราบ และการจับกันแบบจำเพาะของโมเลกุลที่มีความจำเพาะต่อโปรตีนของเชื้อโคโรนาไวรัส โดยโมเลกุลดังกล่าวจะถูกติดฉลากด้วยวัสดุนาโนตอบสนองชนิดพิเศษ ร่วมกับการพัฒนาและปรับสภาพองค์ประกอบต่างๆในชุดตรวจเพื่อให้สัญญาณ/เพิ่มสัญญาณจนอ่านสัญญาณได้ภายใน 15 นาที
“ความท้าทายหลัก คือ ไบโอโมเลกุลที่จำเพาะกับเชื้อไวรัสโคโรนา ซึ่งต้องใช้เวลาในการคัดเลือก และการปรับสภาวะขององค์ประกอบต่างๆรวมทั้งน้ำยาในการวิเคราะห์ให้เหมาะสม ด้วยพันธมิตรที่ดีอย่างศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ (ไบโอเทค) ที่สามารถผลิตโปรตีนสังเคราะห์ และโมเลกุลที่มีความจำเพาะเพื่อใช้ทดสอบได้” ดร.ณัฐปภัสรกล่าว
จากความพยายามหลายครั้งในการคัดเลือกไบโอโมเลกุลที่จำเพาะกับเชื้อไวรัสโคโรนา และพัฒนาจนได้องค์ประกอบและสภาวะที่เหมาะสม จนกระทั่งเป็นชุดตรวจต้นแบบล่าสุด และด้วยพันธมิตรอย่างคณะแพทยศาสตร์โรงพยาบาลรามาธิบดี มหาวิทยาลัยมหิดล ในการทดสอบเพื่อยื่นขอจดทะเบียนผู้ผลิต และขึ้นทะเบียนเครื่องมือแพทย์กับคณะกรรมการอาหารและยา (อย.) โดยผลการทดสอบประสิทธิภาพเทียบกับวิธีทางอณูวิทยา พบว่า สามารถตรวจหาแอนติเจนหรือตัวเชื้อไวรัสโคโรนาสายพันธุ์ใหม่ 2019 (COVID-19) ได้ในเวลาเพียง 15 นาที และมีความไวถึง 98% และความจำเพาะสูงถึง 100% สามารถใช้ตรวจคัดกรองผู้ป่วยโควิด-19 ในเบื้องต้นได้
จุดเด่นของ NANO Covid-19 Antigen Rapid Test คือ สามารถแสดงผลที่ชัดเจนโดยไม่ต้องอาศัยขั้นตอนหรือเครื่องมือในการแปลผลที่ยุ่งยากเทียบกับวิธีทางห้องปฏิบัติการอื่นๆ และยังสามารถใช้งานได้ง่าย สะดวก รวดเร็ว รู้ผลภายในเวลา 15 นาที ทำให้สามารถใช้ได้ทุกสถานที่ (Point of Care) ในการตรวจคัดกรองกับคนจำนวนมาก ซึ่งจะช่วยลดปริมาณผู้ป่วยที่ต้องตรวจด้วยวิธีการ Real-Time RT-PCR (Real-Time Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction) ที่ต้องใช้เวลาประมาณ 24 – 48 ชั่วโมง ในการแปลผลให้กับผู้ตรวจ โดยผู้ที่ให้ผลบวกด้วยวิธี Antigen Rapid Test นี้ ต้องได้รับการตรวจยืนยันด้วยวิธี RT-PCR เพื่อยืนยันอีกครั้ง ซึ่งนับว่า เป็นการลดค่าใช้จ่าย ขั้นตอน ลดภาระงานในระบบสาธารณสุขรวมทั้งเจ้าหน้าที่ได้
“ปัจจุบัน ผู้บริหารและทีมวิจัยกำลังเร่งผลักดันเรื่องของถ่ายทอดเทคโนโลยีและรูปแบบการนำไปใช้ประโยชน์ของชุดตรวจฯ หลังจากที่นวัตกรรมนี้ผ่านการประเมินเทคโนโลยีจากทางสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยา (อย.) เรียบร้อยแล้ว เพื่อให้เกิดการนำไปใช้ได้เร็วที่สุด ตอบสนองความต้องการใช้งานในช่วงเวลาวิกฤต ด้วยเชื่อว่า การตรวจคัดกรอง ยิ่งทำได้เร็ว ยิ่งช่วยให้คนเข้าถึงการรักษาได้เร็ว ถือเป็นเครื่องมือหนึ่งที่ช่วยให้วิกฤตนี้คลี่คลายได้เร็วขึ้น” นักวิจัยนาโนเทค สวทช. กล่าวว่า นวัตกรรมนี้จะมีส่วนช่วยลดภาระและค่าใช้จ่ายในการพึ่งพาการนำเข้าจากชุดตรวจจากต่างประเทศ โดยเป็นนวัตกรรมที่พึ่งพาตนเองที่ตอบโจทย์เรื่องความมั่นคงทางด้านสาธารณสุขของประเทศ โดยเป็นราคาแข่งขันได้ในท้องตลาด (Competitive price) แต่เราสามารถผลิตได้เองในประเทศ
ขณะนี้ นาโนเทค สวทช. มีความพร้อมและกำลังสรรหาภาคเอกชนเข้ามารับอนุญาตใช้สิทธิ์ผลงานวิจัยเพื่อผลิตและจำหน่ายเชิงพาณิชย์ ซึ่งมีเอกชนทั้งในและต่างประเทศให้ความสนใจ และเข้ามาเจรจาในเบื้องต้นแล้ว 4 ราย ในขณะเดียวกัน ก็เตรียมต่อยอดพัฒนาชุดตรวจฯ สำหรับผู้ใช้ทั่วไป (Home Use) ที่อยู่ระหว่างเตรียมเอกสารยื่นขอประเมินประสิทธิภาพจาก อย. ภายในเดือนสิงหาคมนี้
nSPHERE หมวกแรงดันบวก-ลบ ส่งต่อเทคโนโลยีสู่เอกชน
นวัตกรรม nSPHERE Pressurized Helmet หมวกควบคุมแรงดัน (บวกและลบ) โดย ดร. ไพศาล ขันชัยทิศ พร้อมทีมวิจัยเข็มระดับนาโน เป็นอุปกรณ์ส่วนบุคคลที่สามารถใช้งานได้สะดวกและมีประโยชน์ต่อการลดความเสี่ยงในการแพร่กระจายเชื้อ เนื่องจากหมวกฯ สามารถป้องกันฝุ่นละอองไอจามได้ด้วยการควบคุมแรงดันให้เหมาะกับประเภทของกลุ่มผู้ใช้งานผ่านการกรองที่มีประสิทธิภาพ โดยที่หมวกแรงดันบวกเหมาะสำหรับบุคลากรทางการแพทย์หรือด่านหน้า (แรงดันภายในหมวกสูงกว่าภายนอก) ในทางกลับกันหมวกแรงดันลบสำหรับผู้ป่วยที่ติดเชื้อหรือกลุ่มเสี่ยงที่มีอาการ (แรงดันภายในหมวกต่ำกว่าภายนอก) การพัฒนายึดแนวคิด ที่มุ่งเน้นให้การประกอบง่าย ผลิตได้เร็ว ราคาไม่แพง จัดเป็นอุปกรณ์ส่วนบุคคลที่สามารถใช้งานได้สะดวก มีน้ำหนักเบาและสามารถนำส่วนควบคุมกลับมาใช้ซ้ำได้
จากจุดเริ่มต้นของหมวกแรงดันลบ ที่ดร.ไพศาลและทีมวิจัย ตั้งใจพัฒนาสำหรับใช้ในผู้ติดเชื้อหรือ PUI ที่มีโอกาสแพร่เชื้อ จนกระทั่งนำหมวกแรงดันลบต้นแบบไปสาธิตการใช้งานให้กับบุคลากรทางการแพทย์ในสถานพยาบาล และได้โจทย์ใหม่ขึ้นมาว่า ทำไมจึงไม่ทำหมวกแรงดันบวกที่มีฟังก์ชันคล้าย PAPR ทีมวิจัยจึงต่อยอดสู่หมวกแรงดันบวกเพิ่มขึ้นมา
“หากถามว่า ความท้าทายของการพัฒนาหมวกแรงดันบวก-ลบ อยู่ตรงจุดไหน ตอบได้เลยว่า แทบจะทุกจุด เริ่มจากปัญหารูปแบบใหม่ที่เกิดเฉพาะสถานการณ์ฉุกเฉินที่มีความพิเศษมาก เช่นเราเจอสถานการณ์ที่ดุเดือด มีความต้องการเกิดขึ้นแบบฉับพลัน แต่ก็เหมือนจะควบคุมได้ ลักษณะ demand มันก็จะลุ่มๆ ดอนๆ ซาไป จนถอดใจไปแล้ว จู่ ๆ ก็เกิดความต้องการใหม่ขึ้น เป็นระลอก พร้อมความคาดหวังที่อยู่บนความเป็นความตาย ปัญหาที่ตามมาก็เนื่องด้วยความเป็นนวัตกรรมที่ใหม่ในด้านการใช้งานที่สามารถประกอบได้ง่ายๆ ผู้ใช้ก็เกิดคำถามมากพอสมควร เป็น barrier กับสิ่งที่ไม่เคยมีมาก่อน ทำให้การผลักดันสู่การใช้งานจริงยากพอสมควร คู่ขนานไปกับความท้าทายคลาสสิกคือระบบจัดซื้อจัดจ้างของราชการที่ยิ่งทำยิ่งเสี่ยงนั่นแหล่ะครับ ถือเป็นระบบที่กระด้างแต่เสถียรมาก” ดร.ไพศาลกล่าว
แต่ความพยายามบวกกับความมุ่งมั่นทำให้ “หมวกควบคุมแรงดัน (บวกและลบ)” ออกมาสู่มือผู้ใช้ได้สำเร็จในที่สุด แต่ก็เจอความท้าทายต่อมาคือ กำลังการผลิตไม่เพียงพอ เมื่อเทียบกับจำนวนผู้ป่วยที่มีจำนวนมาก ด้วยนักวิจัยมองว่า หากจะใช้นวัตกรรมนี้ให้มีประสิทธิภาพ ต้องผลิตให้เพียงพอต่อความต้องการใช้งาน ซึ่งการออกแบบให้สามารถประกอบได้เองแก้ปัญหานี้ได้ แต่ก็มีความกังวลเรื่องของประสิทธิภาพหากนำไปประกอบเอง ในช่วงแรก จึงรวมทีมทั้งนักวิจัย และกลุ่มพ่อบ้านแม่บ้าน มีอาสาสมัครมาช่วยนิดหน่อย ประกอบหมวกฯ เพื่อนำไปแจกจ่ายยังสถานพยาบาลที่แสดงความจำนงค์ขอรับไปใช้ในพื้นที่
“จุดนี้เราพยายามจะตอบเรื่อง speed และ scale ให้ได้ครับ จากเริ่มแรกเราก็ผลิตได้ไม่กี่สิบใบต่อวัน จนตอนนี้เราได้กว่าร้อยใบครับ กำลังขยายกำลังผลิตสู่พันธมิตรเช่น วิทยาลัยเทคนิคในแต่ละภูมิภาค ซึ่งปัจจุบัน ติดต่อแล้ว 5 แห่ง คือ วิทยาลัยเทคนิคสุราษฎร์ธานี, วิทยาลัยเทคนิคเชียงใหม่, วิทยาลัยเทคนิคหนองคาย, วิทยาลัยเทคนิคอยุธยา และวิทยาลัยเทคนิคธัญญบุรี ตั้งเป้าไว้ที่ 700 ใบต่อวันครับ” ดร.ไพศาลโม้
พร้อมกันนั้น ทีมวิจัยยังส่งนวัตกรรม nSPHERE นี้ไปทดสอบมาตรฐานที่มีความท้าทายสูงเนื่องจากการทดสอบยังไม่มีมาตรฐานรองรับชัดเจนเพราะมีลักษณะเป็นนวัตกรรมที่มีข้อบ่งใช้ใหม่ จึงต้องมีการประยุกต์ใช้มาตรฐานใกล้เคียง ตามข้อมูลที่ทาง CDC และ OSHA กำหนดเป็นไกด์ไลน์เอาไว้ อาทิ มาตรฐานคลีนรูม (Clean Room) ซึ่งเป็นมาตรฐานที่สูงมาก สร้างขึ้นมาเพื่อใช้กับพื้นที่ขนาดใหญ่ แต่หมวกของเรามีปริมาตรช่องอากาศไม่ถึงลูกบาศก์ฟุต ดังนั้นในทางปฏิบัติจริง เราจึงต้องของความร่วมมือจากผู้ทดสอบ และต้องใช้ set up เฉพาะเป็นกรณีพิเศษ กว่าจะผ่านได้ก็แทบแย่ครับ แต่ก็ได้ผลที่ดีมาก ๆ มากกว่าที่กำหนด จาก CDC หลายเท่าตัวครับสามารถตอบคำถามที่ถูกถามมาก่อนหน้านี้ด้านความปลอดภัย
นอกจากนี้ยังได้นำหมวกไปทดสอบความปลอดภัยด้านไฟฟ้า และ การแผ่รังสีรบกวน กับ PTEC ในมุมของวัสดุก็ทำเพิ่มเติมเพื่อ เพิ่มความเชื่อมั่นให้กับโครงสร้างกระดาษเคลือบกันน้ำ เมื่อรวบรวมผลการทดสอบมาตรฐานเหล่านี้ไปใช้อ้างอิงพร้อมกับการทดสอบที่ศน.สร้างขึ้นเองเช่น เทคนิคการใช้การกระเจิงแสงเลเซอร์ต่อละอองฝุ่นจำลอง และ การใช้กล้อง thermal camera ช่วยระบุตำแหน่งจุดอับทำให้ร้อนเมื่อสวมใส่ (อันนี้เราได้รับอนุเคราะห์เครื่องมือจาก NECTEC) ก็ทำให้สร้างความเชื่อมั่นได้มากเลยครับ ทำให้ปัจจุบัน มีการนำไปใช้งาน รวมถึงการใช้ในเชิงสาธิตกว่า 800 ชุด ใน 25 สถานพยาบาลทั่วประเทศแล้วครับ
ในด้านความคุ้มค่า หากเทียบกับ PAPR ของนำเข้าที่ประมาณ 50,000-150,000 บาทต่อชุด หรือ PAPR ของไทยที่ราคาราว 10,000 บาทต่อชุด ที่สามารถใช้งานได้หลายครั้ง กับเจ้าหน้าที่หลายคน แต่สิ่งที่คนมักมองข้ามคือ การใช้งานแต่ละครั้ง ต้องมีกระบวนการทำความสะอาดให้หมดจด โดยเฉพาะส่วนที่เป็นคำถามเช่นบริเวณในฟิลเตอร์ หรือพัดลม PAPR ส่วนใหญ่จึงกำหนดเป็นอุปกรณ์ส่วนบุคคล ทีนี้พอ PAPR ขาดแคลน การใช้ซ้ำก็ต้องมีมาตรการทำความสะอาด ซึ่งค่อนข้างยุ่งยาก และมีต้นทุนการทำสะอาดต่อครั้งประมาณ 350 บาท จากการสอบถามพี่ ๆ พยาบาล ตรงนี้เองเลยกลายเป็นจุดที่เราพยายามคุมต้นทุนให้ nSPHERE ต่ำที่สุด โดยออกแบบให้สามารถทิ้งได้ทั้งใบ ใช้เฉพาะบุคคลได้อย่างแท้จริง เพิ่มประสิทธิภาพในการลดการแพร่กระจายเชื้อ ด้วยคำนึงถึงความเสี่ยงดังกล่าว
“ในขั้นตอนของการพัฒนาเทคโนโลยี เราผ่านมาแล้ว เหลือแค่ขั้นตอนของการถ่ายทอดเทคโนโลยีให้ผู้อื่นสามารถนำไปผลิตได้ ซึ่งเป็นขั้นตอนที่ยากที่สุด แต่ก็สำคัญที่สุด เพราะมองว่า หากสามารถถ่ายทอดเทคโนโลยีไปสู่การใช้จริง จะตอบความตั้งใจที่ริเริ่มนวัตกรรมนี้ขึ้น สามารถช่วยลดความเสี่ยง ลดการแพร่กระจายเชื้อ เกิดประโยชน์กับประชาชน ในขณะเดียวกัน นวัตกรรมไทยในราคาที่เอื้อมถึง ก็จะเป็นเม็ดเงินที่ส้างรายได้กับผู้ผลิตไทย รวมถึงกลายเป็นเงินภาษีกลับคืนให้ประเทศ ส่งต่อเป็นงบประมาณให้เกิดงานวิจัยไทยได้อีก แบบนี้ก็น่าจะทำให้ยั่งยืนได้นะครับ”
ดร.ไพศาลแย้มว่า ปัจจุบันมีผู้ประสงค์ขอรับถ่ายทอดเทคโนโลยีแล้ว 2 ราย อยู่ในขั้นตอนของการเจรจา คาดว่าจะทราบผลเร็วๆ นี้ ซึ่งเราพยายามทำให้เป็นนวัตกรรมที่ราคาไม่แพง และเปิดถ่ายทอดสิทธิแบบ Non Exclusive เพื่อให้เกิดการกระจาย เพิ่มจำนวนการผลิตไปสู่ผู้ใช้ได้มาก และเร็ว ทันสถานการณ์และความต้องการ
“รางวัลของงานนี้ ไม่ใช่เงินทองหรือชื่อเสียง แต่เป็นคำขอบคุณจากบุคลากรด่านหน้า และผู้เกี่ยวข้อง ที่ใช้หมวก nSPHERE แล้วมั่นใจ อยู่รอดปลอดภัยเมื่อเกิดความเสี่ยงติดเชื้อ มีหลายครั้งที่คุณหมอ พยาบาล โทรมาบอกว่า ถ้าไม่ได้หมวกน่าจะติดไปแล้ว เป็นการยืนยันเบื้องต้นว่า นวัตกรรมที่เราทำน่าจะมีประโยชน์จริงๆ และสิ่งที่เราคิดก็เป็นจริงได้ ซึ่งหลังจากนี้ ถ้าเราถ่ายทอดเทคโนโลยีเสร็จ เราก็อยากทดสอบผลสัมฤทธิ์ของการใช้งานในเชิงสถิติในกลุ่มตัวอย่างขนาดใหญ่ร่วมกับสถาบันบำราศนราดูร รวมถึงการผลักดันให้เป็นอุปกรณ์เครื่องมือแพทย์ตามนิยามของ อย. ซึ่งเราจำเป็นต้องทดสอบความสามารถในการป้องกันการแพร่กระจายเชื้อ ไม่ใช่เพียงละอองไอจาม จุดนี้เองเราร่วมมือกับ รพ.เวชศาสตร์เขตร้อน ม.มหิดลในการทำการทดสอบอยู่ครับ” ดร.ไพศาลเล่าถึงแผนอนาคต
“เราเป็นนักวิจัย แต่ในขณะเดียวกันก็เป็นมนุษย์ ผมไม่อยากละเลยหรือเพิกเฉย ผมไม่รอและเริ่มลงมือทำ แม้จะหนักหรือเหนื่อย ทั้งรู้อยู่แล้วว่า ไม่ใช่เรื่องง่าย แต่ทำแล้วยิ่งรู้สึกดีครับ ยิ่งกระตุ้นให้เราอยากเป็นนักวิจัยที่ดีขึ้น เป็นประโยชน์มากขึ้น”