ডিপ ব্রেন স্টিমুলেশন (ডিবিএস), যেখানে মস্তিষ্কে ইলেক্ট্রোড রোপিত নির্দিষ্ট লক্ষ্যে বৈদ্যুতিক আবেগ সরবরাহ করে, এটি বেশ কয়েকটি স্নায়বিক অবস্থার জন্য একটি কার্যকর ক্লিনিকাল চিকিত্সা। ডিবিএস বর্তমানে পারকিনসন্স ডিজিজ, অপরিহার্য কাঁপুনি এবং ডাইস্টোনিয়া, সেইসাথে মৃগীরোগ এবং অবসেসিভ-বাধ্যতামূলক ব্যাধির মতো অবস্থার চিকিত্সার জন্য ব্যবহৃত হয়। চিকিত্সা, যাইহোক, উদ্দীপনা ইলেক্ট্রোড ঢোকানোর জন্য মস্তিষ্কের অস্ত্রোপচারের প্রয়োজন হয়, যার ফলে অনেকগুলি পার্শ্বপ্রতিক্রিয়া হতে পারে।
আক্রমণাত্মক অস্ত্রোপচারের প্রয়োজনীয়তা দূর করতে, পোহাং ইউনিভার্সিটি অফ সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজির গবেষকরা (পোষ্টেক) কোরিয়ায় পাইজোইলেকট্রিক ন্যানো পার্টিকেলগুলির উপর ভিত্তি করে একটি অ-আক্রমণকারী নিউরাল স্টিমুলেশন কৌশল তৈরি করছে। ন্যানো পার্টিকেল দুটি কাজ করে - রক্ত-মস্তিষ্কের বাধা (BBB) এর ক্ষণস্থায়ী খোলার এবং ডোপামিনের মুক্তিকে উদ্দীপিত করে - উভয়ই বাহ্যিকভাবে প্রয়োগ করা ফোকাসড আল্ট্রাসাউন্ড দ্বারা নিয়ন্ত্রিত।
পাইজোইলেক্ট্রিক ন্যানো পার্টিকেলগুলি স্নায়ু উদ্দীপক হিসাবে আগ্রহের কারণ কারণ বাহ্যিক উদ্দীপনার প্রতিক্রিয়া হিসাবে - যেমন আল্ট্রাসাউন্ড, উদাহরণস্বরূপ - তারা বিকৃত করে এবং সরাসরি কারেন্ট আউটপুট করে। গবেষকরা প্রস্তাব করেন যে এই স্রোতটি তখন ডোপামিনার্জিক নিউরনগুলিকে নিউরোট্রান্সমিটারগুলি প্রকাশ করতে উদ্দীপিত করতে ব্যবহার করা যেতে পারে।
একটি মূল চ্যালেঞ্জ হল মস্তিষ্কে ন্যানো পার্টিকেলগুলি সরবরাহ করা, বিশেষত, কীভাবে সেগুলিকে বিবিবি জুড়ে পেতে হয়। এটি অর্জন করার জন্য, গবেষকরা নাইট্রিক অক্সাইড (NO), একটি অত্যন্ত প্রতিক্রিয়াশীল অণু যা BBB ব্যাঘাতের সম্ভাব্যতা দেখায়। তারা একটি বহুমুখী সিস্টেম ডিজাইন করেছে, এতে বর্ণিত হয়েছে প্রকৃতি বায়োমেমিক্যাল ইঞ্জিনিয়ারিং, NO-রিলিজিং BNN6 এবং পলিডোপামাইন (pDA) দিয়ে প্রলিপ্ত একটি বেরিয়াম টাইটানেট ন্যানো পার্টিকেল গঠিত। আল্ট্রাসাউন্ডের প্রতিক্রিয়ায়, এই ন্যানো পার্টিকেলগুলি NO এবং প্রত্যক্ষ কারেন্ট উভয়ই উৎপন্ন করবে।
তাদের দৃষ্টিভঙ্গি পরীক্ষা করতে, প্রধান লেখক জিতেছেন জং কিম এবং সহকর্মীরা প্রথমে ন্যানো পার্টিকেলসের NO মুক্ত করার ক্ষমতা তদন্ত করে। উচ্চ-তীব্রতা কেন্দ্রীভূত আল্ট্রাসাউন্ড (HIFU) এর 5 সেকেন্ডের প্রতিক্রিয়ায়, ন্যানো পার্টিকেলগুলি তাত্ক্ষণিকভাবে NO প্রকাশ করে। তারা একটি প্যাচ-ক্ল্যাম্প সেট-আপ ব্যবহার করে পাইজোইলেকট্রিক আচরণের মূল্যায়ন করেছে। যদিও পিডিএ-কোটেড ন্যানো পার্টিকেল ছাড়া দ্রাবক কোনো বর্তমান স্পাইক প্রদর্শন করেনি, ন্যানো পার্টিকেলের উপস্থিতিতে, স্বতন্ত্র বর্তমান স্পাইকগুলি আল্ট্রাসাউন্ডের তীব্রতার সমানুপাতিক তীব্রতার সাথে দেখা গেছে।
ডিবিএসকে Ca খোলার মাধ্যমে স্নায়ুতন্ত্রকে বৈদ্যুতিকভাবে উদ্দীপিত করার জন্য অনুমান করা হয়2+ কাছাকাছি নিউরনের চ্যানেল এবং তারপর সিন্যাপসে নিউরোট্রান্সমিটার রিলিজ ত্বরান্বিত করে। ন্যানো পার্টিকেল-উত্পাদিত বর্তমান অনুরূপ স্নায়ু উদ্দীপনা প্রদান করতে পারে কিনা তা তদন্ত করার জন্য, দল Ca-কে পর্যবেক্ষণ করেছে2+ নিউরনের মত কোষের গতিবিদ্যা। অন্তঃকোষীয় Ca2+ ন্যানো পার্টিকেল এবং আল্ট্রাসাউন্ড উভয় গ্রহনকারী কোষগুলিতে ঘনত্ব উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পেয়েছে, যেখানে আল্ট্রাসাউন্ড বা ন্যানো পার্টিকেলই কোন প্রভাব ফেলেনি।
আল্ট্রাসাউন্ড-উদ্দীপিত ন্যানো পার্টিকেল দ্বারা চিকিত্সা করা কোষগুলিও ডোপামিনের একটি বর্ধিত বহিরাগত ঘনত্ব তৈরি করে, যা Ca নির্দেশ করে2+ ইনফ্লাক্স-মধ্যস্থ নিউরোট্রান্সমিটার রিলিজ। আবার, শুধুমাত্র আল্ট্রাসাউন্ড বা ন্যানো পার্টিকেলগুলির সাথে কোন উল্লেখযোগ্য পরিবর্তন দেখা যায়নি। নন-পিজোইলেকট্রিক ন্যানো পার্টিকেল ব্যবহার করে পরীক্ষাগুলি Ca-তে নগণ্য পরিবর্তন দেখিয়েছে2+ ইনফ্লাক্স এবং নিউরোট্রান্সমিটার রিলিজ, ইঙ্গিত করে যে এই প্রভাবগুলি প্রাথমিকভাবে পাইজোইলেক্ট্রিক উদ্দীপনার প্রতিক্রিয়ায় উদ্ভূত হয়।
গবেষকরা পরবর্তী একটি সিরিজ সঞ্চালিত ভিভোতে অধ্যয়ন NO-মিডিয়াটেড BBB খোলার তদন্ত করার জন্য, তারা শিরায় ইঁদুরকে NO-রিলিজিং পাইজোইলেকট্রিক ন্যানো পার্টিকেল দিয়ে ইনজেকশন দেয় এবং তারপরে আল্ট্রাসাউন্ড গাইডেন্সের অধীনে লক্ষ্যযুক্ত মস্তিষ্কের সাইটগুলিতে HIFU প্রয়োগ করে।
ইনজেকশনের দুই ঘন্টা পরে, সংক্রমণ ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি নিয়ন্ত্রণ গোষ্ঠীর তুলনায় প্রাণীদের মস্তিষ্কের অভ্যন্তরে জমে থাকা ন্যানো পার্টিকেলগুলির উল্লেখযোগ্য পরিমাণে প্রকাশ করে, এটি প্রমাণ করে যে NO এর মুক্তি সাময়িকভাবে BBB-তে টাইট জংশনগুলিকে ব্যাহত করেছে। গবেষকরা আরও দেখিয়েছেন যে HIFU প্রয়োগের 2 ঘন্টা পরে, BBB আর প্রবেশযোগ্য ছিল না, নিশ্চিত করে যে NO-মধ্যস্থ BBB ব্যাঘাত শুধুমাত্র অস্থায়ী।
অবশেষে, দলটি পারকিনসন রোগের একটি মাউস মডেল ব্যবহার করে ন্যানো পার্টিকেলগুলির থেরাপিউটিক প্রভাবগুলি মূল্যায়ন করেছে। মস্তিষ্কে ডোপামিনের মাত্রা পুনরুদ্ধার করতে সাবথ্যালামিক নিউক্লিয়াসে (ইউএস ফুড অ্যান্ড ড্রাগ অ্যাডমিনিস্ট্রেশন-অনুমোদিত ডিবিএস টার্গেটিং সাইট) এইচআইএফইউ-এর একাধিক অ্যাপ্লিকেশন অনুসরণ করে ইঁদুরকে ন্যানো পার্টিকেল দিয়ে ইনজেকশন দেওয়া হয়েছিল।
আল্ট্রাসাউন্ড-চালিত ন্যানো পার্টিকেল ব্যবহার করে ডিবিএস মোটর সমন্বয় এবং লোকোমোটর কার্যকলাপ সহ প্রাণীদের আচরণগত ফাংশনগুলিকে উন্নত করেছে। ইঁদুরগুলি 10 দিনের জন্য দৈনিক HIFU উদ্দীপনার সাথে মোটর ফাংশনে ধীরে ধীরে উন্নতি দেখায়, লোকোমোটর কার্যকলাপ প্রায় 16 দিনের মধ্যে পুনরুদ্ধার করা হয়। দলটি অনুমান করে যে পিজোইলেকট্রিক ন্যানো পার্টিকেলগুলি নিউরোট্রান্সমিটার রিলিজকে প্ররোচিত করে, যা উল্লেখযোগ্যভাবে কোন উল্লেখযোগ্য বিষাক্ততা না ঘটিয়ে পারকিনসন রোগের লক্ষণগুলিকে উপশম করে। .
ব্যক্তিগতকৃত মস্তিষ্কের উদ্দীপনা চিকিত্সাযোগ্য বিষণ্নতার চিকিত্সা করতে পারে
"আমরা আশা করি যে আল্ট্রাসাউন্ড-প্রতিক্রিয়াশীল NO-রিলিজিং পাইজোইলেকট্রিক ন্যানো পার্টিকেলগুলি নিউরোডিজেনারেটিভ রোগের চিকিত্সার জন্য ন্যূনতম আক্রমণাত্মক থেরাপিউটিক পদ্ধতিতে আরও উন্নত করা যেতে পারে," তারা উপসংহারে আসে।
গ্রুপটি এখন NO-মধ্যস্থিত BBB খোলার জন্য অন্তর্নিহিত প্রক্রিয়া নির্ধারণের জন্য মৌলিক গবেষণা নিযুক্ত করছে। "আমরা তাদের ক্লিনিকাল ব্যবহারকে সর্বাধিক করার জন্য পরবর্তী প্রজন্মের NO-মডুলেটরি উপকরণগুলিও বিকাশ করছি এবং তাদের অবাঞ্ছিত পার্শ্ব প্রতিক্রিয়াগুলিও কমিয়ে আনছি," প্রথম লেখক ব্যাখ্যা করেছেন তাইজং কিম.
