นักวิจัยนาโนเทค สวทช. พัฒนา "กระบวนการผลิตเข็มขนาดไมครอนบนผืนผ้าแบบรวดเร็วและสามารถปรับเปลี่ยนฟีเจอร์" ด้วยเทคนิคการรวมลำแสง สู่กระบวนการผลิตไมโครนีดเดิลแบบอัจฉริยะที่สามารถผลิตได้อย่างรวดเร็วบนผืนผ้า เพิ่มกำลังการผลิตมากกว่า 20 เท่า และผลิตผลิตภัณฑ์ได้ขนาดใหญ่กว่าถึง 100 เท่าจากการผลิตด้วยเทคโนโลยีเดิม สร้างโอกาสทางนวัตกรรมสุขภาพ ความงาม และการแพทย์
ดร.ไพศาล ขันชัยทิศ และคณะจากทีมวิจัยเข็มระดับนาโน กลุ่มวิจัยวัสดุตอบสนองและเซ็นเซอร์ระดับนาโน ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ (นาโนเทค) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) กล่าวว่า “กระบวนการผลิตเข็มขนาดไมครอนบนผืนผ้าแบบรวดเร็วและสามารถปรับเปลี่ยนฟีเจอร์ (Ultra Fast Production of Microneedle Fabrics with Customizable Features)” ที่คว้ารางวัล Silver Medal และรางวัล Special Prize จาก Korea Invention Promotion Association (KIPA) จากงาน “The International Trade Fair – Ideas, Inventions and New Products” (iENA 2022) ที่จัดขึ้นระหว่างวันที่ 27 – 30 ตุลาคม 2565 ณ เมืองนูเรมเบิร์ก สหพันธ์สาธารณรัฐเยอรมนี โดย AFAG Messen und Ausstellungen GmbH โดยการสนับสนุนจากสำนักงานการวิจัยแห่งชาติ (วช.) กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (อว.) นั้น เป็นนวัตกรรมกระบวนการผลิตไมโครนีดเดิลแบบอัจฉริยะที่สามารถผลิตได้อย่างรวดเร็วบนผืนผ้า ถูกคิดค้นเพื่อปลดล็อคขีดจำกัดการผลิตด้วยเทคโนโลยีเดิม ให้มีประสิทธิภาพมากกว่า ด้วยกระบวนการผลิตแผงเข็มที่รวดเร็วกว่า 20 เท่า และสามารถผลิตผลิตภัณฑ์ให้มีขนาดพื้นที่ใหญ่กว่าถึง 100 เท่า ขณะเดียวกันก็ยกระดับประสิทธิภาพให้เหนือชั้น ด้วยความสามารถในการปรับเปลี่ยนพารามิเตอร์ต่าง ๆ ได้ตามวัตถุประสงค์การใช้งาน สร้างความยืดหยุ่นในการออกแบบแผงเข็มไมโครนีดเดิลได้ตามจินตนาการ
“เราพัฒนาการผลิตไมโครนีดเดิลใช้เทคนิคการรวมลำแสง เกิดเป็นโครงสร้างคล้ายเข็มด้วยกระบวนการ photopolymerization จึงทำให้สามารถผลิตไมโครนีดเดิลได้อย่างรวดเร็ว บนฐานรองรับที่เป็นผ้าหรือวัสดุโค้งงอ นอกจากนี้ด้วยเทคนิคดังกล่าวให้ทำสามารถผลิตไมโครนีดเดิลที่มีรูปร่างเชิงลึกตามความสูงได้ ซึ่งรูปร่างเชิงลึกตามความสูงนี้เป็นเหมือนช่องเปิดที่ช่วยให้สาระสำคัญไหลเข้าสู่ชั้นใต้ผิวหนังได้ดีขึ้น” ดร.ไพศาลกล่าว
จุดเด่นของงานวิจัยนี้คือ กระบวนการผลิตภายใต้เทคโนโลยีนี้มีข้อเด่นด้านกำลังการผลิต เนื่องจากเป็นการขึ้นรูปเข็มมีลักษณะคล้ายเทคโนโลยีการพิมพ์แบบดิจิทัล โดยที่ระยะเวลาที่ใช้ในการเกิดเป็นโครงสร้างปลายแหลมคล้ายเข็มดังกล่าว จะใช้เวลาเร็วมาก (1–10 วินาที, แล้วแต่ลักษณะไมโครนีดเดิลที่ต้องการ) นอกจากนั้นยังครอบคลุมพื้นที่ขนาดใหญ่ถึง 2,000 ตารางเซนติเมตร เมื่อเทียบกับเทคโนโลยีการผลิตที่เร็วที่สุดในโลกปัจจุบันคือประมาณ 10 นาที โดยมีขนาดแผงเข็มไม่เกิน 20 ตารางเซนติเมตร
นอกจากนี้ ด้วยกระบวนการผลิตแบบดิจิทัลทำให้แทบจะไม่จำเป็นต้องมีต้นทุนเพิ่มเติมเมื่อต้องการปรับเปลี่ยนรูปแบบผลิตภัณฑ์ ทิ้ง foot print น้อยมาก ๆ ทั้งในแง่ของเสียที่จะเกิดขึ้น หรือ เครื่องจักรที่มีขนาดกะทัดรัด ไม่จำเป็นต้องลงทุนเพิ่มเติมในการเตรียมพื้นที่ให้เป็นห้องสะอาด จึงใช้งบประมาณการลงทุนในระยะสั้นและระยะยาวน้อย การควบคุมการผลิตทำได้ง่าย ไม่จำเป็นต้องใช้บุคคลากรเชี่ยวชาญ และ สามารถดำเนินการผลิตได้ด้วยแรงงานจำนวนน้อย แตกต่างจากกระบวนการผลิตระดับไมครอนทั่วไปที่มีอัตราการใช้จ่ายด้านสาธารณูปโภคและแรงงานจำนวนมาก
ในขณะเดียวกัน จากพื้นฐานเทคโนโลยีแบบดิจิตัลทำให้กระบวนการผลิตเข็มขนาดไมครอนบนผืนผ้า สามารถปรับเปลี่ยนฟีเจอร์ต่าง ๆ ได้ ใน 6 ด้านใหญ่ ๆ ดังนี้ คือ (1) การสร้างรูปแบบและรูปทรงหลากหลายของเข็ม (2) การปรับเปลี่ยนความยาวของเข็ม (3) การปรับเปลี่ยนจำนวนความหนาแน่นต่อพื้นที่ของแผงเข็ม (4) การออกแบบและสร้างรูปแบบและลักษณะของแผงเข็ม (5)การเคลือบเข็มด้วยวัสดุหรือสารสำคัญที่หลากหลาย และ (6) วัสดุของเข็มที่สามารถปรับเปลี่ยนใช้ให้เหมาะสมกับการประยุกต์ใช้งาน นอกจากนี้ผลิตภัณฑ์ที่ได้ยังมีความเข้ากันได้ทางชีวภาพและความปลอดภัยต่อการใช้งานในมนุษย์ ตามมาตรฐานเครื่องมือแพทย์ ISO 13485 แล้วอีกด้วย
นอกจากฟีเจอร์ต่าง ๆ ไมโครนีดเดิลที่ผลิตด้วยกระบวนการนี้ยังมีปลายเข็มที่มีขนาดเล็กมาก ( 2 ไมครอน) ทำให้สามารถปักทะลุผิวหนังชั้นนอกสุดได้โดยง่าย ไม่สร้างความเสียให้ผิวหนัง ทำให้สามารถควบคุมสมรรถนะของแผงไมโครนีดเดิลได้อย่างแม่นยำ และยังช่วยให้ร่องรอยที่เกิดจากการปัก รักษาตัวเองได้อย่างรวดเร็ว ลดการเกิดรอยแดง และการติดเชื้อที่อาจเกิดขึ้นในผลิตภัณฑ์คู่แข่ง (มีปลายเข็มขนาดใหญ่ 5-40 ไมครอน)
“อีกหนึ่งคุณลักษณะที่สำคัญที่แตกต่างจากกรรมวิธีการผลิตในปัจจุบันก็คือ การสร้างแผงไมโครนีดเดิลที่มีความหนาแน่นต่อพื้นที่ที่สูงมากถึง 2,000 เข็มต่อตารางเซนติเมตร ทำให้สามารถนำส่งสารสำคัญในปริมาณสูง โดยไม่จำเป็นต้องใช้แผ่นแปะขนาดใหญ่ นอกจากนั้น ยังสามารถควบคุมจำนวนเข็มต่อพื้นที่ได้อย่างง่ายดาย ทำให้สามารถควบคุมปริมาณโดสของสารสำคัญได้อย่างแม่นยำ โดยอีกประเด็นที่สำคัญไม่ยิ่งหย่อนอีกหนึ่งประเด็นก็คือ ความสามารถในการเรียงไมโครนีดเดิลให้อยู่ในรูปแบบแพทเทินต่าง ๆ ได้ตามต้องการแม้จะมีความซับซ้อนของลวดลายสูง และยังสามารถกำหนดความสูงของไมโครงนีดเดิลแต่ละเข็มได้อย่างแม่นยำในการผลิตเพียงขั้นตอนเดียว" นักวิจัยนาโนเทคชี้
นวัตกรรมนี้ จะเป็นการปลดล็อคข้อจำกัดเดิม ผลักดันให้เกิดการพัฒนาผลิตภัณฑ์ไมโครนีดเดิลอันเป็นเอกลักษณ์ให้กับแบรนด์ต่าง ๆ เปิดประสบการณ์ใหม่ให้กับผู้บริโภค สร้างความโดดเด่นท่ามกลางคู่แข่ง และเพิ่มโอกาสทางธุรกิจให้แก่ผู้ประกอบการที่พร้อมก้าวสู่การเป็นผู้นำทางนวัตกรรมสุขภาพ ความงาม และการแพทย์