सूक्ष्म पुष्पों से औषधियां पहुंचाना

ये छोटे-छोटे कण कागज के फूल या रेगिस्तानी गुलाब की याद दिलाते हैं। चिकित्सक इनका उपयोग दवाओं को शरीर के भीतर एक सटीक गंतव्य तक पहुंचाने के लिए कर सकते हैं। इससे भी बेहतर, कणों को अल्ट्रासाउंड का उपयोग करके आसानी से ट्रैक किया जा सकता है क्योंकि वे ध्वनि तरंगें बिखेरते हैं।

दवाओं को शरीर के भीतर सटीक स्थान पर कैसे निर्देशित किया जा सकता है जहां उन्हें कार्य करने की आवश्यकता है? इस सवाल पर वैज्ञानिक काफी समय से शोध कर रहे हैं। एक उदाहरण कैंसर की दवाओं को सीधे ट्यूमर तक पहुंचाना होगा ताकि वे केवल इस विशिष्ट स्थान पर ही प्रभाव डालें, शरीर के बाकी हिस्सों में दुष्प्रभाव पैदा किए बिना। ऐसे वाहक कणों की पहचान करने के लिए अनुसंधान चल रहा है जिनसे सक्रिय अवयवों को बांधा जा सकता है। इस प्रकार के कणों को आवश्यकताओं की एक श्रृंखला को पूरा करना चाहिए, जिसमें निम्नलिखित तीन शामिल हैं: सबसे पहले, उन्हें सक्रिय पदार्थ के जितना संभव हो उतने अणुओं को अवशोषित करने में सक्षम होना चाहिए; दूसरे, अल्ट्रासाउंड जैसी सरल तकनीक का उपयोग करके रक्तप्रवाह के माध्यम से उनका मार्गदर्शन करना संभव होना चाहिए; और तीसरा, गैर-आक्रामक इमेजिंग प्रक्रिया के साथ शरीर के माध्यम से उनकी यात्रा को ट्रैक करना संभव होना चाहिए। यह अंतिम बिंदु यह सत्यापित करने का एकमात्र तरीका है कि दवाएं सफलतापूर्वक वितरित की गई हैं या नहीं।

इन सभी आवश्यकताओं को पूरा करने वाला एकल समाधान खोजना चुनौतीपूर्ण रहा है। ईटीएच ज्यूरिख के अनुसंधान नेतृत्व ने अब इन सभी मानदंडों को पूरा करने वाले कणों के एक विशेष वर्ग का अनावरण किया है। ये कण न केवल प्रभावी हैं; माइक्रोस्कोप के नीचे भी वे छोटे कागज़ के फूल या रेगिस्तानी गुलाब के समान दिखाई देते हैं। वे बेहद पतली पंखुड़ियों से बने होते हैं जो खुद को फूलों में व्यवस्थित करते हैं। इन फूलों के कणों का व्यास एक से पांच माइक्रोमीटर होता है, जो लाल रक्त कोशिका से थोड़ा छोटा होता है।

इनके आकार के दो मुख्य फायदे हैं। सबसे पहले, फूल के कणों का सतह क्षेत्र उनके आकार के संबंध में बहुत बड़ा होता है। घनी रूप से भरी हुई कई फूलों की पंखुड़ियों के बीच की जगह केवल कुछ नैनोमीटर चौड़ी होती है और छिद्रों की तरह काम करती है। इसका मतलब है कि वे चिकित्सीय रूप से सक्रिय पदार्थों की बहुत बड़ी मात्रा को अवशोषित कर सकते हैं। दूसरे, फूलों की पंखुड़ियाँ ध्वनि तरंगें बिखेरती हैं या उन पर प्रकाश को अवशोषित करने वाले अणुओं का लेप लगाया जा सकता है, इस प्रकार उन्हें अल्ट्रासाउंड या ऑप्टोकॉस्टिक इमेजिंग का उपयोग करके आसानी से दृश्यमान बनाया जा सकता है।

ये निष्कर्ष अभी एडवांस्ड मटेरियल्स जर्नल में प्रकाशित एक अध्ययन में डैनियल रज़ांस्की और मेटिन सिट्टी के नेतृत्व वाले समूहों द्वारा बताए गए हैं। रज़ांस्की ईटीएच ज्यूरिख और ज्यूरिख विश्वविद्यालय में दोहरी नियुक्ति के साथ बायोमेडिकल इमेजिंग के प्रोफेसर हैं। सिट्टी माइक्रोरोबोटिक्स में विशेषज्ञ हैं और हाल तक, इस्तांबुल में कोक विश्वविद्यालय में जाने से पहले ईटीएच ज्यूरिख और स्टटगार्ट में मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर इंटेलिजेंट सिस्टम्स में प्रोफेसर थे।

गैस के बुलबुले से बेहतर

“पहले, शोधकर्ताओं ने मुख्य रूप से अल्ट्रासाउंड या अन्य ध्वनिक तरीकों का उपयोग करके रक्तप्रवाह के माध्यम से परिवहन की एक विधि के रूप में छोटे गैस बुलबुले की जांच की थी,” अध्ययन के सह-लेखक और रज़ांस्की के समूह में डॉक्टरेट उम्मीदवार पॉल व्रेडे ने कहा। “हमने अब प्रदर्शित किया है कि ठोस सूक्ष्म कणों को भी ध्वनिक रूप से निर्देशित किया जा सकता है।” बुलबुलों की तुलना में फूल के कणों का लाभ यह है कि उनमें बड़ी मात्रा में सक्रिय घटक अणु भरे जा सकते हैं।

“हम केवल कणों को इंजेक्ट नहीं करते हैं और सर्वश्रेष्ठ की आशा नहीं करते हैं। हम वास्तव में उन्हें नियंत्रित करते हैं।”

शोधकर्ताओं ने प्रदर्शित किया कि पेट्री डिश प्रयोगों में फूलों के कणों में कैंसर की दवा भरी जा सकती है। उन्होंने कणों को चूहों के रक्तप्रवाह में भी इंजेक्ट किया। केंद्रित अल्ट्रासाउंड का उपयोग करके, वे परिसंचरण तंत्र के भीतर कणों को पूर्व-निर्धारित स्थिति में रखने में सक्षम थे। कणों के आसपास तीव्र रक्त संचार के बावजूद यह सफल रहा। फोकस्ड अल्ट्रासाउंड एक ऐसी तकनीक है जिसके तहत ध्वनि तरंगों को एक स्थानीय स्थान पर केंद्रित किया जाता है। “दूसरे शब्दों में, हम केवल कणों को इंजेक्ट नहीं करते हैं और सर्वश्रेष्ठ की आशा नहीं करते हैं। हम वास्तव में उन्हें नियंत्रित करते हैं,” व्रेडे ने कहा। शोधकर्ता उम्मीद कर रहे हैं कि इस तकनीक का उपयोग एक दिन उन ट्यूमर या थक्कों पर दवाएं पहुंचाने के लिए किया जाएगा जो रक्त वाहिकाओं को अवरुद्ध करते हैं।

कण विभिन्न प्रकार की सामग्रियों से बने हो सकते हैं और उनका उपयोग किस लिए किया जा रहा है और कणों की स्थिति को नियंत्रित करने के लिए शोधकर्ताओं की पसंदीदा इमेजिंग प्रक्रिया के आधार पर अलग-अलग कोटिंग हो सकती है। व्रेडे ने कहा, “अंतर्निहित कार्य सिद्धांत उनके आकार पर आधारित है, न कि उस सामग्री पर जिससे वे बने हैं।” शोधकर्ताओं ने अपने अध्ययन में जिंक ऑक्साइड से बने फूलों के कणों की विस्तार से जांच की। उन्होंने पॉलीमाइड से बने कणों और निकल और कार्बनिक यौगिकों से युक्त एक मिश्रित सामग्री का भी परीक्षण किया।

अब शोधकर्ता अपनी अवधारणा को परिष्कृत करना चाहेंगे। वे पहले अधिक पशु परीक्षण करने की योजना बना रहे हैं, जिसके बाद यह तकनीक हृदय रोग या कैंसर के रोगियों के लिए फायदेमंद हो सकती है।

संदर्भ

किम डीडब्ल्यू, व्रेडे पी, एस्ट्राडा एच, यिल्डिज़ ई, लाज़ोविक जे, भार्गव ए, रज़ांस्की डी, सिट्टी एम: गतिशील द्रव प्रवाह में ध्वनिक रूप से हेरफेर करने योग्य बहुक्रियाशील एजेंटों के रूप में पदानुक्रमित नैनोस्ट्रक्चर। उन्नत सामग्री, 14. अक्टूबर 2024, doi: 10.1002/adma.202404514