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‘Micro-swimmers’ may soon help with drug delivery


तकनीक छोटे रोबोटों को सिमुलेशन में स्थानांतरित करने के लिए प्रेरित करने के लिए ईंधन के रूप में प्रकाश का उपयोग करती है

तकनीक छोटे रोबोटों को सिमुलेशन में स्थानांतरित करने के लिए प्रेरित करने के लिए ईंधन के रूप में प्रकाश का उपयोग करती है

1966 की हॉलीवुड फिल्म में, शानदार यात्रा, वैज्ञानिकों का एक समूह एक सहकर्मी के रक्तप्रवाह में प्रवेश करता है ताकि उसके मस्तिष्क से रक्त का थक्का निकल जाए, खुद को और उनकी पनडुब्बी, प्रोटीस को एक कोशिका के आकार तक सिकोड़कर। विज्ञान कथा का यह तत्व वास्तविकता बनने के रास्ते पर है, क्योंकि हाल के शोध का उद्देश्य दवाओं को वितरित करने के लिए माइक्रोबॉट्स को रक्तप्रवाह में ले जाना है। इस काम के बारे में बोलते हुए, मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर इंटेलिजेंट सिस्टम्स (एमपीआई-आईएस), स्टटगार्ट, जर्मनी के वरुण श्रीधर कहते हैं, “हमारे काम ने दिखाया है कि वास्तविक शरीर की स्थितियों में माइक्रोबॉट्स को स्थानांतरित करने के लिए ईंधन के रूप में प्रकाश का उपयोग करना संभव है। बुद्धिमान दवा-वितरण जो चुनिंदा रूप से कैंसर कोशिकाओं के प्रति संवेदनशील है।” अनुसंधान का नेतृत्व एमपीआई-आईएस और मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर सॉलिड स्टेट रिसर्च (एमपीआई-एफकेएफ), स्टटगार्ट, जर्मनी द्वारा किया जाता है।

कल्पना कीजिए कि आप शहद के एक कुंड में तैरने की कोशिश कर रहे हैं। पीछे की ओर धकेलने और इस प्रकार आगे की गति उत्पन्न करने का कोई भी प्रयास शहद की उच्च चिपचिपाहट से बाधित होगा। सूक्ष्म स्तर पर, सम जल की श्यानता अत्यधिक होती है। “एक हॉलीवुड फिल्म स्वतंत्रता ले सकती है; एक पनडुब्बी को छोटा करना ही सब कुछ है [needed]. हालांकि, वास्तविक जीवन में, सूक्ष्म तैराकों की हरकत इतनी सरल नहीं है, ”एमपीआई-आईएस के एक निदेशक मेटिन सिट्टी कहते हैं, जो सहयोग का हिस्सा है।

द्वि-आयामी यौगिक पॉली (हेप्टाज़िन इमाइड) कार्बन नाइट्राइड (उर्फ PHI कार्बन नाइट्राइड) से निर्मित, ये माइक्रोबॉट्स छोटे मनुष्यों की तरह कुछ भी नहीं हैं। वे आकार में 1-10 माइक्रोमीटर (एक माइक्रोमीटर एक मीटर का दस लाखवां हिस्सा) से लेकर होते हैं, और चमकदार रोशनी से सक्रिय होने पर स्वयं को आगे बढ़ा सकते हैं।

वे कैसे तैरते हैं

PHI कार्बन नाइट्राइड माइक्रोपार्टिकल्स फोटोकैटलिटिक हैं। “सौर सेल की तरह, घटना प्रकाश इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों में परिवर्तित हो जाता है। ये चार्ज आसपास के तरल में प्रतिक्रिया करते हैं, ”डॉ श्रीधर बताते हैं। आवेश अपने आसपास के द्रव के साथ प्रतिक्रिया करते हैं। कण के विद्युत क्षेत्र के साथ संयुक्त यह प्रतिक्रिया, माइक्रोबॉट्स (सूक्ष्म तैराक) तैरती है।

“जब तक प्रकाश है, तैराकों की सतह पर इलेक्ट्रॉन और छिद्र उत्पन्न होते हैं, जो बदले में आयनों और तैराक के चारों ओर एक विद्युत क्षेत्र बनाने के लिए प्रतिक्रिया करते हैं। ये आयन कण के चारों ओर घूमते हैं और द्रव को कण के चारों ओर प्रवाहित करते हैं। तो यह द्रव प्रवाह सूक्ष्म तैराकों को आगे बढ़ने का कारण बनता है, “डॉ श्रीधर ने कहा,” प्रकाश के साथ, हम न केवल माइक्रोबॉट्स को स्थानांतरित करते हैं बल्कि उनकी गति को एक विशिष्ट लक्ष्य की ओर निर्देशित कर सकते हैं।

जैसे अगरबत्ती की सुगंध उच्च सांद्रता वाले क्षेत्र से निम्न की ओर जाती है, आयन सूक्ष्म तैराक की चमकदार सतह से पीछे के छोर तक चले जाते हैं। तैराकी माध्यम का एक दिशा में प्रसार सूक्ष्म तैराक को विपरीत दिशा में प्रेरित करता है। यह एक नाव की तरह है जो ऊर स्ट्रोक के विपरीत दिशा में चलती है।

कण लगभग गोलाकार होते हैं, और घटना प्रकाश गोले के आधे हिस्से को रोशन करता है, जिससे दूसरा अंधेरा हो जाता है। चूँकि प्रकाश-उत्प्रेरण प्रकाश-चालित होता है, यह केवल उजले गोलार्द्ध पर ही होता है। जैसे ही आयन उज्ज्वल पक्ष से अंधेरे पक्ष की ओर बढ़ते हैं, सूक्ष्म तैराक प्रकाश स्रोत की दिशा की ओर बढ़ते हैं।

लूट का खेल

सूक्ष्म तैराकों का डिजाइन या उन्हें किसी विशेष दिशा में ले जाना कोई नई बात नहीं है। “शरीर के तरल पदार्थ और रक्त में घुले हुए लवण होते हैं। जब लवण मौजूद होते हैं, तो नमक आयन प्रतिक्रिया आयनों को स्वतंत्र रूप से आगे बढ़ने से रोकते हैं क्योंकि वे बस उन्हें बांधेंगे या फिर से जोड़ देंगे और उन्हें रोक देंगे। इसलिए रासायनिक रूप से चलने वाले सभी तैराक लवण युक्त घोल में तैर नहीं सकते। में प्रकाशित पेपर के लेखक फिलिप पॉडजास्की कहते हैं विज्ञान रोबोटिक्स।

उदाहरण के लिए, जब पानी में घुल जाता है, तो साधारण नमक (NaCl) सोडियम (Na .) में टूट जाता है +) और क्लोराइड (Cl .) ) आयन। ये आयन फोटोकैटलिटिक प्रतिक्रिया द्वारा बनाए गए आयनों को बेअसर कर देंगे, जिससे आत्म-प्रणोदन बाधित हो जाएगा।

इस चुनौती को दूर करने के लिए, शोधकर्ताओं ने टाइटेनियम डाइऑक्साइड और कोबाल्ट मोनोऑक्साइड जैसे विभिन्न सामग्रियों की जांच की और अंत में पॉलीहेप्टाज़िन इमाइड (पीएचआई) कार्बन नाइट्राइड पर शून्य कर दिया। जबकि कार्बन नाइट्राइड एक उत्कृष्ट फोटो-उत्प्रेरक है, द्वि-आयामी PHI में एक स्पंज जैसी संरचना होती है जो छिद्रों और रिक्तियों से भरी होती है और भंडारण गुणों को चार्ज करती है।

शोधकर्ताओं ने पाया कि नमकीन घोल में आयन PHI कार्बन नाइट्राइड के छिद्रों से होकर गुजरते हैं। इस प्रकार, नमक आयनों से बहुत कम या कोई प्रतिरोध नहीं था। मृत सागर के पानी के रूप में अत्यधिक केंद्रित नमूना समाधानों में प्रयोग किए गए थे। “तैराकी माध्यम में मौजूद नमक आयन प्रणोदन को प्रभावित नहीं करते हैं। एमपीआई-एफकेएफ की निदेशक और पेपर की सह-लेखक बेटिना लोत्श कहती हैं, “हमारी जैविक सामग्री आयनों को उनके माध्यम से स्वतंत्र रूप से गुजरने देती है।”

दवा वितरण

तरल पदार्थ से नमक आयनों को ले जाने के अलावा, माइक्रोपार्टिकल्स पर रिक्तियां और छिद्र कार्गो बे के रूप में काम करते थे और बड़ी मात्रा में दवा को सोख सकते थे। शोधकर्ताओं ने पाया कि कैंसर के इलाज के लिए इस्तेमाल की जाने वाली दवा डॉक्सोरूबिसिन आसानी से अवशोषित हो जाती है। समाधान के पीएच को बदलकर या इसे प्रकाश से ट्रिगर करके, शोधकर्ताओं ने दिखाया कि दवा रिलीज को सक्रिय किया जा सकता है।

“प्रकाश मौजूद होने पर इलेक्ट्रॉनों को स्टोर करने के लिए सामग्री में एक बुद्धिमान चार्ज-स्टोरेज संपत्ति भी होती है। कैंसर कोशिकाओं का वातावरण कम ऑक्सीजन की विशेषता है। संग्रहीत इलेक्ट्रॉन इसके प्रति संवेदनशील होते हैं। हम इसका उपयोग कैंसर कोशिकाओं को लक्षित करने वाली दवाओं को वितरित करने के लिए करते हैं,” डॉ. श्रीधर बताते हैं।

(टीवी वेंकटेश्वरन विज्ञान प्रसार, विभाग के वैज्ञानिक हैं विज्ञान और तकनीक, और एक विज्ञान संचारक।)



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Written by afilmywaps

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