โจทย์ ปรนัย
โรคหัวใจและหลอดเลือดประเภทหลัก ๆ (CVD) ที่กล่าวถึงในบทความนี้มีอะไรบ้าง

ปัจจัยแรก : ตัวโจทย์ถามว่า ในบทความนี้มีอะไรบ้าง (แสดงว่าตอบได้มากกว่า 1 ข้อ) แต่ใน choice ตัวเลือก เลือกได้แค่ 1 ข้อ เลยมองคำตอบออกว่าตอบข้อไหน ปัจจัยสอง : ขึ้นชื่อว่าโรคหัวใจ แสดงว่าเกี่ยวข้องกับระบบที่เกี่ยวกับหัวใจ กับ หลอดเลือด รวมถึงจังหวะที่หมายถึง การเต้นของหัวใจ ทุกข้อมีความเกี่ยวข้องกับที่โจทย์ถามมาข้างต้นหมดเลย

ใช้แนวคิด ตรรกศาสตร์ กับ แนวคิดด้านวิทยาศาสตร์ชีวภาพ และ ชีววิทยา (ตรรกศาสตร์) โจทย์ถามหาคำตอบโดย บอกว่ามากกว่า 1 ข้อ เพราะ "มีอะไรบ้าง" แต่ตอนเลือก เลือกได้แค่ 1 ข้อ มันขัดแย้งกันเอง (วิทยาศาสตร์ชีววิทยา และ ชีวภาพ) เกี่ยวกับโรคของหัวใจ และ ระบบไหลเวียนโลหิตในร่างกายของมนุษย์

โจทย์ ปรนัย
วัสดุชีวภาพใดที่มีลักษณะพิเศษในการจำรูปร่างและมักใช้ในขดลวด

ธาตุทุกธาตุเป็นโลหะ ทั้งหมด แต่ธาตุที่มีคุณสมบัติในการจำรูปร่างของตัวเอง แต่ถ้ามองภาพในการทำเป็นขดลวด ตามความรู้ทั่วไปคือ ตัว นิกเกิลมีลักษณะการทำให้หมาดๆสูงกว่าสปริงธรรมดาถึง 10 เท่าและทนต่อการกัดกร่อนได้ดี

ใช้ความรู้ด้าน เคมี รวมถึง เทคโนโลยี (นวัตกรรม ต้องมองเรื่องธาตุ กับ คุณสมบัติของธาตุแต่ละธาตุ ตัว Ni มีลักษณะด้านความยืดหยุ่นที่สูงกว่า สแตนเลส ในงานวิศวกรรม กับ การแพทย์ เขาเลยใช้ Ni กัน และนิยมกว่า สแตนเลส ในด้านนวัตกรรม สำรวจคุณสมบัติแม่เหล็กนิทินอลสำหรับการใช้งานเชิงนวัตกรรม. ค้นพบความสามารถเชิงนวัตกรรมของคุณสมบัติแม่เหล็กนิทินอลด้วยผลิตภัณฑ์ที่หลากหลาย เป็นต้น

โจทย์ ปรนัย
ประโยชน์หลักของการใช้ขดลวดที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพเหนือขดลวดโลหะแบบดั้งเดิมคืออะไร?

คำว่าย่อยสลาย หมายถึง อยู่ได้แค่ช่วงระยะเวลาหนึ่งเท่านั้น ไม่ได้อยู่ยาวนาน หมายความว่า มันจะไม่ติดค้างถาวรแบบที่ขดลวดโลหะเป็น ช่วยลดภาวะแทรกซ้อนที่อาจเกิดขึ้นในระยะยาว

ใช้ความรู้ด้าน แพทย์ กับ ระบบทางเดินปัสสาวะ ขดลวดที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพก็คือไม่รบกวนการรักษาที่อาจจำเป็นในอนาคต ต่างจากขดลวดโลหะ เนื่องจากขดลวดเหล่านี้จะถูกร่างกายดูดซึมเมื่อเวลาผ่านไป การรักษาเพิ่มเติมหรือการผ่าตัดจึงสามารถดำเนินการได้ง่ายกว่าในบริเวณเดียวกัน นวัตกรรมนี้จึงนิยมใช้มาไม่กี่ปีที่ผ่านมา แต่การใช้ขดลวดที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพดำเนินการโดยผู้เชี่ยวชาญในด้านการผ่าตัดหัวใจและหลอดเลือดเป็นหลัก

โจทย์ ปรนัย
ข้อเสียเปรียบหลักของขดลวดโพลีเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ เช่น PLA/PGA คืออะไร

เพราะว่า ย่อยสลายได้ จึงตัด "การมีอยู่อย่างถาวร" กับ "ความเข้ากันได้ทางชีวภาพไม่ดี" ถ้ามันเข้ากันไม่ได้ ก็จะไม่เกิดการย่อยสลาย ส่วนค่าใช้จ่ายไม่ใช่เหตุผลหลักที่เป็นข้อเสียในการแพทย์ ผลิตได้ไม่ยาก เพราะมีต้นทุนคอยผลิตให้อยู่ เป็นไปได้สุดคือข้อ 3 ที่กล่าวถึง ความแข็งแรงทนทานที่จำกัด จำพวกที่ย่อยสลายได้ ก็อยู่ได้ไม่นาน เพราะยังไงก็ต้อง สลายไป

ใช้แนวคิดด้าน นวัตกรรม กับ ทฤษฏีพันธะของเคมี เพื่อศึกษา ทฤษฏี PGA/PLA PGA คือ สารโพลิเมอร์ที่สามารถย่อยสลายได้เองตามธรรมชาติ และได้สารประเภทเดียวกับสารที่เกิดจากกระบวนการเมตาบอลิซึมของร่างกาย ซึ่งไม่ก่อให้เกิดอันตราย PLA มีคุณสมบัติพิเศษที่มีความใสคล้ายกับแก้วเลย ทำให้เหมาะกับพวกงานโมเดลที่ต้องการความใสหรือความเงา นอกจากนั้นยังสามารถใช้ทำวัตถุต่างๆ ที่ต้องการความเงาได้เป็นอย่างดี ทำให้คุณสามารถเลือกใช้งานได้อย่างเหมาะสมเพื่อความสวยงามของชิ้นงาน แต่เพราะ PGA มันเปราะ และสลายไปได้ใน 60-90 วัน จึงเกิดการ พัฒนาการผลิต polymerization

โจทย์ ปรนัย
วัสดุชีวภาพประเภทใดที่เหมาะกับความเข้ากันได้ทางชีวภาพในการใช้งานด้านหัวใจและหลอดเลือด

หลักๆลองคิด ว่า การจะสร้างวัสดุชีวภาพในร่างกาย ที่ปลอดภัย ต้องเป็นสิ่งที่มาจากธรรมชาติ กับ สิ่งที่มนุษย์สร้างขึ้น ตัวโพลิเมอร์นับว่าตอบโจทย์ที่สุด โลหะ อาจติดค้างได้ในร่างกาย เซรามิก กับ ไฮบริดไม่ปลอดภัยเท่าโพลิเมอร์

วัสดุชีวภาพ (Biomaterials) เป็นคำที่อยู่ในแวดวงเทคโนโลยีอุตสาหกรรมวัสดุอุปกรณ์ทางการแพทย์ หมายถึง วัสดุใดๆ ก็ตามที่มาจากธรรมชาติโดยตรงหรือมนุษย์สร้างขึ้น (ไม่ใช่ยารักษาโรค) และต้องมีสมบัติความเข้ากันได้ทางชีวภาพ ที่สามารถใช้ในร่างกายมนุษย์โดยแทนส่วนหนึ่งส่วนใดในร่างกายมนุษย์ที่เสื่อมสภาพ โดยไม่เกิดปฏิกิริยาที่เป็นพิษกับร่างกายมนุษย์และไม่ทำลายเนื้อเยื้อในอวัยวะ

โจทย์ ปรนัย
ขดลวดเมมโมรีอัลลอยด์ได้รับการออกแบบให้คืนรูปทรงเดิมที่อุณหภูมิที่กำหนด หากการเปลี่ยนเฟสที่อุณหภูมิสูงของขดลวดเกิดขึ้นที่ 50°C จุดเปลี่ยนในหน่วยฟาเรนไฮต์คือเท่าใด

คำนวณเปลี่ยนองศาของอุณหภูมิ โดยสามารถหาจากสูตร (C/5 = F-32/9 = R/4 = K-273/5) โดยเปลี่ยนจาก 50°C เป็น หน่วย ฟาเรนไอต์

ใช้ความรู้วิทยาศาสตร์ ของ ม.1 กับ ม.6 เรื่องความร้อน และ แก๊ส คำนวณเปลี่ยนหน่วยเป็น 50/5 = F-32/9 10*9 = F-32 90+32 = F ดังนั้น อุณหภูมิ 50°C ในหน่วยฟาเรนไฮด์ คือ 122°F

โจทย์ ปรนัย
ขดลวดที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพจะลดลงในอัตรา 7% ต่อเดือน ถ้ามวลขดลวดเริ่มต้นคือ 120 กรัม หลังจากผ่านไป 4 เดือน มวลของขดลวดจะเป็นเท่าใด

ในการคำนวณมวลของขดลวดหลังจากผ่านไป 4 เดือนที่ลดลงในอัตรา 7% ต่อเดือน สามารถใช้สูตรการลดลงแบบทบต้น (exponential decay) ได้: M = M(เริ่มต้น)*(1-r)ยกกำลังt ตามสูตร การคำนวณมวลของขดลวดหลังเวลาผ่านไปตามที่กำหนด

คำนวณได้เป็น M = 120*(0.93)ยกกำลัง4 เพราะ 0.93 มาจาก 1-0.07 ที่คิดเป็น 0.07 เพราะมาจาก 7% ที่เป็นอัตรา ได้ประมาณ 120 * 0.7513 คำตอบได้ประมาณ 90 กรัม ใกล้เคียงสุดคือ 90.43 กรัม

โจทย์ ปรนัย
ขดลวดเมมโมรีอัลลอยด์ถูกบีบอัดที่อุณหภูมิห้อง (25°C) จากนั้นขยายเป็นรูปร่างเดิมที่อุณหภูมิร่างกาย (37°C) ถ้าความจุความร้อนจำเพาะของโลหะผสมคือ 0.45 J/ g°C และมวลของขดลวดคือ 60 กรัม ต้องใช้ความร้อนปริมาณเท่าใด

ใช้สูตร Q=mcΔt เป็นหลัก ในการคำนวณหาความร้อน เพราะรูปร่างไม่ได้เปลี่ยน มีแค่อุณหภูมิที่เปลี่ยนเท่านั้น จากการที่เป็นโลหะจำรูป

ใช้ความรู้ด้านฟิสิกข์เรื่อง ความร้อน และ แก๊ส Δt ต้องเอา 37°C - 52°C จะเท่ากับ 12°C แทนค่าในสูตรเลย โดยไม่ต้องเปลี่ยน g เป็น kg เพราะโจทย์กำหนดความร้อนจำเพาะมาในหน่วย J/g°C เป็น 364 จากนั้น นำมาหาร 2 จะได้เป็น 162J ต้องใช้ความร้อนที่ 162J

โจทย์ ปรนัย
หากจำเป็นต้องปลูกถ่ายหลอดเลือดในหลอดเลือดแดงที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 4 มม. และกราฟต์ขยายเป็น 1.8 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางเดิม เส้นผ่านศูนย์กลางสุดท้ายของกราฟต์คือเท่าใด?

เพื่อคำนวณเส้นผ่านศูนย์กลางสุดท้ายของกราฟต์หลอดเลือดหลังจากขยายเป็น 1.8 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางเดิม สามารถใช้สูตรง่าย ๆ ดังนี้: "เส้นผ่านศูนย์กลางสุดท้าย = เส้นผ่านศูนย์กลางเดิม * การขยายตัว"

แค่ประยุกต์ใช้ทฤาฏีครึ่งวงกลมง่ายๆ ก็คิดคำตอบได้แล้ว แต่เดิมเส้นผ่านศูนย์กลางเดิมก็คือ 4mm เอามาคูณกับ 1.8mm ก็ได้ระยะเป็น 7.2mm แค่นี้ก็ได้คำตอบแล้ว

โจทย์ ปรนัย
วัสดุชีวภาพโพลีเมอร์จะสลายตัวในอัตราสัดส่วนกับมวลที่เหลืออยู่ หากมวลเริ่มต้นคือ 150 กรัม และลดลงเหลือ 105 กรัมในหนึ่งเดือน ค่าคงที่การสลายตัว kkk เป็นเท่าใดหากสมมติจลนศาสตร์ลำดับที่หนึ่ง

การสลายตัวของวัสดุชีวภาพที่เป็นโพลีเมอร์ในอัตราสัดส่วนกับมวลที่เหลืออยู่เป็นลักษณะของการสลายตัวแบบลำดับที่หนึ่ง (first-order kinetics) ซึ่งสามารถอธิบายได้ด้วยสูตรการสลายตัวแบบลำดับที่หนึ่ง

ใช้สูตรทฤษฏีทางวิทยาศาสตร์ จลนพลศาสตร์เคมี กับ คณิตศาสตร์ ลอการิทึมธรรมชาติ M(t) = Mเริ่มต้น(e) ยกกำลัง -kt คำนวณแล้วจะได้ สมการ 105/150 = (e)ยกกำลัง-k 0.7 = e ยกกำลัง−k ต่อมาถอด log จะได้เป็น ln(0.7) ≈ (−0.3567) ทีนี้ในเมื่อ k = -In(0.7) ก็ได้คำตอบเป็น -(-0.3567) เป็น 0.3567 ปัดเป็น 0.357

โจทย์ ปรนัย
ประโยชน์หลักของการใช้วัสดุนาโนในการรักษาบาดแผลคืออะไร?

ไม่ถูกทุกข้อแน่นอน เพราะการใช้วัสดุนาโน ค่อนข้างยาก และเป็นเหมือนตัวเร่งในการรักษา

ความรู้ด้านการแพทย์ คิดเป็น การใช้วัสดุนาโนช่วยในการปล่อยยาหรือสารที่มีประโยชน์ไปยังพื้นที่บาดแผลอย่างมีประสิทธิภาพและตามต้องการ เช่น การปล่อยยาอย่างช้าๆ ทำให้สามารถรักษาได้อย่างต่อเนื่อง

โจทย์ ปรนัย
วัสดุนาโนชนิดใดขึ้นชื่อในเรื่องฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรียที่ดีเยี่ยมและความสามารถในการส่งเสริมการสมานแผล

วัสดุนาโนที่ขึ้นชื่อในเรื่องฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรียที่ดีเยี่ยมและความสามารถในการส่งเสริมการสมานแผล ได้แก่ นาโนซิลเวอร์ (Nano-Silver) และ นาโนทองแดง (Nano-Copper) ตรงกับ อนุภาค นาโน Silver

ฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรีย : นาโนซิลเวอร์มีคุณสมบัติในการฆ่าเชื้อแบคทีเรียได้อย่างมีประสิทธิภาพ เนื่องจากอนุภาคซิลเวอร์ขนาดเล็กสามารถทำลายผนังเซลล์แบคทีเรียและหยุดการเจริญเติบโตของมัน การส่งเสริมการสมานแผล : นาโนซิลเวอร์ช่วยลดการอักเสบและส่งเสริมการสร้างเซลล์ใหม่ ซึ่งทำให้แผลหายเร็วขึ้น นอกจากนี้ยังช่วยลดความเสี่ยงของการติดเชื้อในแผล

โจทย์ ปรนัย
อะไรคือความท้าทายหลักที่เกี่ยวข้องกับวัสดุนาโนในการรักษาบาดแผล?

การรักษาด้วยวัสดุนาโน สิ่งท้าทายไม่ใช่พวกต้นทุน หรือ วัตถุดิบ แต่เป็นการวิจัยที่ผ่านมาแล้ว รวมถึงความปลอดภัย

ใช้ทฤษฏีเล็กๆน้อยๆด้านการแพทย์ แต่ข้อนี้ แค่มองเผินๆก็พอจะมองออกแล้วว่า ตอบ 1 เพราะ ไม่เกี่ยวข้องกับการย่อยสลาย จึงควรตอบเป็น ความเป็นพิษ กับ ผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นหลังการรักษา

โจทย์ ปรนัย
บทบาทของอนุภาคนาโนทองคำในการรักษาบาดแผลดังที่กล่าวไว้ในบทความคืออะไร?

บางการศึกษาพบว่าอนุภาคนาโนทองคำสามารถช่วยบรรเทาความเจ็บปวดที่เกี่ยวข้องกับการรักษาบาดแผลได้ แต่เป็นเพียงงานวิจัยเล็กน้อย จากข้อมูล เลยยังไม่ได้รับการยืนยัน แต่เพราะเป็น อนุภาคนาโน ก็เลยยังยืนยันอะไรไม่ค่อยได้มากนัก จึงตีความจากสมมุติฐานนี้ได้อยู่

ใช้ความรู้ด้านการแพทย์ล้วนๆ การบรรเทาความเจ็บปวด: บางการศึกษาพบว่าอนุภาคนาโนทองคำสามารถช่วยบรรเทาความเจ็บปวดที่เกี่ยวข้องกับการรักษาบาดแผลได้ การใช้อนุภาคนาโนทองคำในการรักษาบาดแผลเป็นการพัฒนาที่มีศักยภาพในการเพิ่มประสิทธิภาพของการรักษาและลดความเสี่ยงของการติดเชื้อหรือการอักเสบ โดยการศึกษาและการวิจัยเพิ่มเติมยังคงดำเนินต่อไปเพื่อเพิ่มความเข้าใจและการนำไปใช้ในทางการแพทย์อย่างเต็มที่

โจทย์ ปรนัย
คุณสมบัติใดของวัสดุนาโนที่ช่วยให้สามารถโต้ตอบกับกระบวนการทางชีววิทยาในระดับเซลล์และโมเลกุลได้อย่างมีประสิทธิภาพ

วัสดุนาโนมีคุณสมบัติบางประการที่ช่วยให้สามารถโต้ตอบกับกระบวนการทางชีววิทยาในระดับเซลล์และโมเลกุลได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งรวมถึง ขนาดเล็กและพื้นผิวสัมผัสใหญ่

ความรู้เรื่องนาโนด้านการแพทย์เป็นหลักๆ ขนาดเล็ก: อนุภาคนาโนมีขนาดเล็กมาก (โดยทั่วไปมีขนาดตั้งแต่ 1-100 นาโนเมตร) ซึ่งช่วยให้สามารถเข้าถึงและมีปฏิสัมพันธ์กับโครงสร้างระดับเซลล์และโมเลกุล พื้นที่ผิวต่อปริมาตรสูง: ขนาดที่เล็กทำให้วัสดุนาโนมีพื้นที่ผิวสัมผัสต่อปริมาตรสูง ซึ่งช่วยเพิ่มการปฏิสัมพันธ์กับเซลล์หรือโมเลกุลเป้าหมาย

โจทย์ ปรนัย
วัสดุปิดแผลที่มีอนุภาคนาโนเงิน ( AgNPs ) ถูกนำไปใช้กับบาดแผล หากอนุภาคนาโนเงินปล่อยไอออนในอัตรา 0.5 มก./วัน และมวลรวมของ AgNPs ในน้ำสลัดคือ 10 มก. น้ำสลัดจะมีประสิทธิภาพในการปล่อยไอออนเงินได้กี่วัน

เพื่อคำนวณระยะเวลาที่น้ำสลัดจะมีประสิทธิภาพในการปล่อยไอออนเงิน (Ag+) ได้ เราสามารถใช้ข้อมูลที่ให้มาในโจทย์: อัตราการปล่อยไอออนเงิน: 0.5 mg/วัน มวลรวมของ AgNPs ในน้ำสลัด: 10 mg

ใช้สูตรเคมี ระยะเวลาเท่ากับ มวลรวมของ AgNPs/อัตราการปล่อยไอออน ได้เป็น 10mg / 0.5mg/day = 20 day เพราะตัด mg ออกไปด้วย ได้คำตอบ เป็น 20 วันพอดี

โจทย์ ปรนัย
อนุภาคนาโนทองคำ (AuNPs) ถูกนำมาใช้ในการทำแผลเพื่อคุณสมบัติต้านการอักเสบ หากความจุความร้อนจำเพาะของ AuNPs เท่ากับ 0.129 J/ g°C และมวลของอนุภาคนาโนในน้ำสลัดคือ 5 กรัม จะต้องใช้ความร้อนเท่าใดในการเพิ่มอุณหภูมิของอนุภาคนาโนจาก 25°C เป็น 37°C

ใช้สูตร เดียวกับข้อ 8 เพราะไม่เปลี่ยนรูปร่าง แต่เปลี่ยนอุณหภูมิ ใช้ Q = mcΔt ในการหาคำตอบ

ใช้แนวคิด เรื่องความร้อน กับ แก๊ส ของฟิสิกข์เหมือนเดิม ไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนหน่วย g เพราะ โจทย์ให้ J/g องศาC คำนวณได้เลย เป็น 5 * 0.129 * (37-25) ได้เป็น 7.74 พอดี#

โจทย์ ปรนัย
วัสดุนาโนโพลีเมอร์สลายตัวในอัตราสัดส่วนกับมวลที่เหลืออยู่ หากมวลเริ่มต้นคือ 50 กรัม และลดลงเหลือ 35 กรัมในหนึ่งเดือน ค่าคงที่การสลายตัว kkk เป็นเท่าใดหากสมมติจลนศาสตร์ลำดับที่หนึ่ง

ใช้สูตรเดียวกับข้อ 10 ในการหาคำตอบ 0.300 นับว่าใกล้เคียงที่สุด

ใช้สูตรทฤษฏีทางวิทยาศาสตร์ จลนพลศาสตร์เคมี กับ คณิตศาสตร์ ลอการิทึมธรรมชาติ 35 = 50(e) ยกกำลัง −k⋅1 ได้เป็น 35/50 = eยกกำลัง-k k = In(-0.7) ประมาณ 0.357 เหมือนเดิม ประมาณ 0.3

โจทย์ ปรนัย
หากไฮโดรเจลที่ใช้สมานแผลปล่อยยาในอัตราคงที่ 2 มก./ชั่วโมง. และปริมาณยาเริ่มต้นคือ 100 มก. ไฮโดรเจลจะปล่อยยาได้นานแค่ไหน?

ใช้สูตรเดียวกับข้อ 16 แต่เราเปลี่ยนเป้นหา เวลาแทนวัน เปลี่ยนจาก day เป็น hr

ในการคำนวณระยะเวลาที่ไฮโดรเจลจะปล่อยยาได้, เราสามารถใช้ข้อมูลที่ให้มาในโจทย์: อัตราการปล่อยยา: 2 mg/ชั่วโมง และ ปริมาณยาเริ่มต้น: 100 mg. แทนค่าเป็น (100mg) / (2mg/hr) ได้เป็น 50hr

โจทย์ ปรนัย
อนุภาคนาโนซิงค์ออกไซด์ ( ZnO NP) มีความเข้มข้น 0.5 กรัม/ลิตร หากคุณมีสารละลายนี้ 2 ลิตร จะมี ZnO NP อยู่ในสารละลาย กี่กรัม

ในการคำนวณมวลของอนุภาคนาโนซิงค์ออกไซด์ (ZnO NP) ในสารละลาย, เราสามารถใช้ข้อมูลที่ให้มา: ความเข้มข้นของ ZnO NP: 0.5 กรัม/ลิตร ปริมาณสารละลาย: 2 ลิตร

การคำนวณมวลของ ZnO NP มวลของ ZnO NP = ความเข้มข้น×ปริมาณสารละลาย มวลของ ZnO NP = 0.5 กรัม/ลิตร*2 ลิตร มวลของ ZnO NP = 1 กรัม#