কোয়ান্টাম পদার্থবিদ্যা ক্যান্সার টিউমার সনাক্ত করতে সাহায্য করতে পারে?

ক্যান্সার টিউমার সনাক্ত এবং ট্র্যাক করতে ব্যবহৃত বর্তমান প্রযুক্তি সীমিত। এমআরআই (ম্যাগনেটিক রেজোন্যান্স ইমেজিং) সাধারণত বিভিন্ন ধরনের ক্যান্সারের জন্য স্ক্রীন করার জন্য ব্যবহার করা হয়, কিন্তু এটি সবসময় সবকিছু ধরা দেয় না। অনুসারে একটি নিবন্ধ, প্রায় 58% স্তন ক্যান্সার এমআরআই ব্যাখ্যা অন্তত একটি সম্ভাব্য টিউমার উপেক্ষা করতে পারে। যদিও সমস্ত স্ক্যানগুলি টিউমারের সন্ধান করছে না, তবুও যেগুলি এখনও যথেষ্ট অস্পষ্টতা এবং ভুল ব্যাখ্যার কারণ যা রোগীরা চিন্তিত হতে পারে। এই সমস্যাটি সমাধান করতে, মিউনিখের টেকনিক্যাল ইউনিভার্সিটির গবেষকরা (Tum) হাইপারপোলারাইজেশন নামে একটি বিশেষ কোয়ান্টাম প্রক্রিয়া ব্যবহার করে এমআরআই ইমেজিং উন্নত করতে কাজ করছে।

হাইপারপোলারাইজেশন কি?

কোয়ান্টাম স্কেলে, অনেক পরমাণু এবং অণুর নির্দিষ্ট আছে ঘূর্ণন মানে তাদের নিউক্লিয়াস বা ইলেকট্রন একটি নির্দিষ্ট উপায়ে চলতে পারে। একটি চৌম্বক ক্ষেত্র ব্যবহার করে, একটি এমআরআই মেশিন একটি চিত্র তৈরি করার জন্য এই অণুগুলির স্পিনগুলি নিতে পারে। বিজ্ঞানীরা এর মাধ্যমে এই ঘূর্ণনের দিক নিয়ন্ত্রণ করতে পারেন মেরুকরণ, যেখানে একটি চৌম্বক, বা কখনও কখনও একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র পরমাণুগুলিকে একটি নির্দিষ্ট উপায়ে ঘুরতে বাধ্য করে। হাইপারপোলারাইজেশনে, পরমাণুগুলি একটি চরম দিকে ঘুরতে থাকে, একটি স্বাভাবিক পরিমাণের বাইরে। যদি সমস্ত ঘূর্ণন এক দিকে সারিবদ্ধ করা হয়, এমআরআই আরও বেশি নির্ভুলতা এবং আরও ভাল রেজোলিউশনের জন্য অনুমতি দেয়, আরও শক্তিশালী সংকেত সহ পরমাণুগুলি সনাক্ত করতে পারে।

ট্র্যাকিং টিউমার

আসলে সমস্ত স্পিন সারিবদ্ধ করার এবং একটি অণু পাওয়ার প্রক্রিয়া হাইপারপোলারিকরণ কঠিন হতে পারে। প্রক্রিয়াটিকে সহজ করার জন্য, গবেষকরা এমআরআই মেশিনের জন্য একটি শক্তিশালী সংকেত তৈরি করার চেষ্টা করার জন্য হাইড্রোজেনের একটি বিশেষ চৌম্বকীয় অবস্থা ব্যবহার করেছেন, যাকে প্যারাহাইড্রোজেন বলা হয়। অধ্যাপকের মতে ফ্রাঞ্জ শিলিং মিউনিখের টেকনিক্যাল ইউনিভার্সিটির: "প্যারাহাইড্রোজেন হাইড্রোজেনের একটি বিশেষ স্পিন স্টেট এবং এটি হাইড্রোজেনের অন্যান্য স্পিন স্টেট যা অর্থোহাইড্রোজেন থেকে কম শক্তির অবস্থায় রয়েছে।" এর বিশেষ স্পিন অবস্থার কারণে, তরল নাইট্রোজেন ব্যবহার করে খুব কম তাপমাত্রায় প্যারাহাইড্রোজেন উত্পাদিত হয়।

যাইহোক, প্যারাহাইড্রোজেন তার কোয়ান্টাম গতিবিদ্যার কারণে এমআরআই মেশিন দ্বারা পরিমাপ করা যায় না। যদিও এটি অন্যান্য অণুর হাইপারপোলারাইজেশন ঘটাতে পারে, সংবেদনশীলতা এমআরআই স্ক্যানের। প্যারাহাইড্রোজেন ব্যবহার করে, গবেষকরা পাইরুভেটকে হাইপারপোলারাইজ করতে সক্ষম হন, একটি বিপাকীয় পণ্য যা টিউমার তৈরি করে। এমআরআই স্ক্যানে পাইরুভেট কোথায় ছিল তা ট্র্যাক করতে, গবেষকরা ক্যান্সারের টিউমারের অবস্থান অনুমান করতে পারেন। রেডিও তরঙ্গের সাথে প্যারাহাইড্রোজেন এবং উদ্দীপনা একত্রিত করে, গবেষকরা এমআরআই স্ক্যানে একটি শক্তিশালী সংকেত দেখে পাইরুভেটের একটি কার্বন পরমাণুকে হাইপারপোলারাইজ করতে সক্ষম হন।

ক্যান্সার টিউমারের জন্য একটি কৌশল

ফলাফলগুলি ক্যান্সারযুক্ত টিউমার স্ক্রীনিংয়ের জন্য আরও কার্যকর পদ্ধতির পরামর্শ দিয়েছে বলে গবেষকরা আশাবাদী যে এই পদ্ধতিটি ভবিষ্যতে ব্যবহার করা হবে। "একটি ক্লিনিকাল প্যারাহাইড্রোজেন পোলারাইজার সম্ভাব্যভাবে বিপাকীয় ইমেজিংয়ের অনুমতি দেওয়ার জন্য পারমাণবিক স্পিন সংকেত বাড়ানোর জন্য একটি নিরাপদ, শক্তিশালী এবং ব্যাপকভাবে প্রযোজ্য কৌশল সরবরাহ করে।" ডাঃ শিলিং যোগ করা হয়েছে "মেটাবলিক ইমেজিং ক্যান্সারে থেরাপির প্রাথমিক প্রতিক্রিয়া এবং প্রাক-ম্যালিগন্যান্ট ক্যান্সারজনিত ক্ষতগুলির প্রাথমিক সনাক্তকরণের মূল্যায়নের প্রতিশ্রুতি দেয়।" এই ফলাফলগুলির সাথে, গবেষকদের একটি দল হাইপারপোলারাইজারের একটি প্রোটোটাইপ তৈরি করার জন্য কাজ করছে, আরও কার্যকর স্ক্রীনিংয়ের পথ প্রশস্ত করতে সাহায্য করছে, যা ফলস্বরূপ আরও জীবন বাঁচাতে পারে।

Kenna Hughes-Castleberry ইনসাইড কোয়ান্টাম টেকনোলজির একজন কর্মী লেখক এবং JILA-এর সায়েন্স কমিউনিকেটর (কলোরাডো বোল্ডার এবং এনআইএসটি বিশ্ববিদ্যালয়ের মধ্যে একটি অংশীদারিত্ব)। তার লেখার বীটগুলির মধ্যে রয়েছে গভীর প্রযুক্তি, মেটাভার্স এবং কোয়ান্টাম প্রযুক্তি।