क्वांटम जैविक इलेक्ट्रॉन टनलिंग को नियंत्रित करने से मस्तिष्क कैंसर के रोगियों को मदद मिल सकती है - फिजिक्स वर्ल्ड

क्वांटम जैविक इलेक्ट्रॉन टनलिंग को नियंत्रित करने से मस्तिष्क कैंसर के रोगियों को मदद मिल सकती है - फिजिक्स वर्ल्ड

समय टिकट: 19 अक्टूबर, 2023 5:00 पूर्वाह्न

क्वांटम थेरेप्यूटिक्स को मस्तिष्क ट्यूमर में कैंसर कोशिकाओं को मारने के लिए डिज़ाइन किया गया है
लक्षित उपचार शोधकर्ता क्वांटम थेरेप्यूटिक्स विकसित कर रहे हैं जो आक्रामक मस्तिष्क ट्यूमर में कैंसर कोशिकाओं को चुनिंदा रूप से मारता है। (सौजन्य: शटरस्टॉक/साईप्रो)

मानव कोशिकाओं के अंदर क्वांटम प्रक्रियाओं को संशोधित करने पर आधारित एक नई तकनीक ग्लियोब्लास्टोमा नामक मस्तिष्क कैंसर के विशेष रूप से आक्रामक रूप के उपचार में क्रांति ला सकती है।

इस परियोजना के लिए जैव रसायनज्ञ, भौतिक विज्ञानी, इंजीनियर और चिकित्सक एकजुट हो रहे हैं यूनिवर्सिटी ऑफ नॉटिंघम दिखाया गया है कि बायो-नैनोएन्टेना के माध्यम से प्रशासित विद्युत उत्तेजना कैंसर कोशिकाओं के भीतर इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण (क्यूबीईटी) के लिए क्वांटम जैविक टनलिंग शुरू कर सकती है जो कोशिका मृत्यु को ट्रिगर करती है। टीम ने अपने प्रयोगशाला प्रयोगों में ग्लियोब्लास्टोमा कैंसर कोशिकाओं को मारने के लिए तकनीक का उपयोग किया, जबकि स्वस्थ कोशिकाओं को अप्रभावित छोड़ दिया।

बायो-नैनोएन्टेना साइटोक्रोम से लेपित सोने के नैनोकणों से बने होते हैं c, एक प्रोटीन जो एपोप्टोसिस शुरू करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है - कोशिका के भीतर प्राकृतिक आत्म-विनाश अनुक्रम। जब साइटोक्रोम c क्वांटम टनलिंग के माध्यम से एक इलेक्ट्रॉन खोकर ऑक्सीकृत हो जाता है, यह संकेतों को भेजने के लिए प्रेरित करता है जो कोशिका के जीन को इस तरह से बदलने का निर्देश देता है कि कोशिका मर जाए।

अध्ययन में बताया गया है प्रकृति नैनो प्रौद्योगिकीके नेतृत्व में शोधकर्ताओं की बहु-विषयक टीम फ्रेंकी रॉसनफार्मेसी स्कूल में एक एसोसिएट प्रोफेसर, जिनकी जैव रसायन और इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री में पृष्ठभूमि है, ने अपने द्वारा विकसित बायो-नैनोएन्टेने को ध्रुवीकृत करने के लिए एक दूरस्थ बाहरी विद्युत क्षेत्र का उपयोग किया। इससे साइटोक्रोम के ऑक्सीकरण को ट्रिगर करने के लिए पर्याप्त वोल्टेज ग्रेडिएंट पैदा हुआ - इलेक्ट्रॉन टनलिंग के लिए धन्यवाद c कोटिंग में. बदले में, इसने रोगी-व्युत्पन्न ग्लियोब्लास्टोमा कोशिकाओं के भीतर आत्म-विनाश तंत्र की शुरुआत की, जिसके साथ यह सीधे संपर्क में था।

उन विशेषताओं में से एक जो ग्लियोब्लास्टोमा का इलाज करना इतना कठिन बना देती है वह है ग्लियोब्लास्टोमा कोशिकाओं के मस्तिष्क के चारों ओर फैलने की प्रवृत्ति। इसलिए एक बार ब्रेन ट्यूमर हटा दिए जाने के बाद भी, मस्तिष्क में कई अतिरिक्त कैंसर कोशिकाएं होती हैं जिन्हें मस्तिष्क क्षति के जोखिम के बिना शल्य चिकित्सा द्वारा नहीं निकाला जा सकता है। ग्लियोब्लास्टोमा कोशिकाएं भी जल्दी ही कीमोथेरेपी के प्रति प्रतिरोधी हो जाती हैं। इसलिए इस नए क्वांटम जैविक उपचार में इन आवारा कोशिकाओं को अनिवार्य रूप से खत्म करने की क्षमता है।

“हम कोशिकाओं को नियंत्रित करने के लिए इलेक्ट्रॉनिक्स को जीव विज्ञान के साथ एकीकृत कर रहे हैं। स्विच [जो कोशिका मृत्यु को ट्रिगर करता है] एक क्वांटम टनलिंग घटना है,'' रॉसन बताते हैं, यह कहते हुए कि उपचार उनके अद्वितीय जीव विज्ञान के परिणामस्वरूप कैंसर कोशिकाओं को चुनिंदा रूप से लक्षित करता है जो सामान्य कोशिकाओं में नहीं पाया जाता है। उस विशिष्ट जीवविज्ञान के बिना कोशिकाएं बाहरी विद्युत उत्तेजना पर प्रतिक्रिया नहीं करती हैं, जिससे कैंसर कोशिकाएं - जो उपचार के लिए ग्रहणशील होती हैं - को अलग कर दिया जाता है।

नॉटिंघम बायो-नैनोएंटेने रक्त-मस्तिष्क बाधा से गुजरने के लिए बहुत बड़े हैं, मस्तिष्क तक जाने वाली रक्त वाहिकाओं को अस्तर करने वाली कोशिकाओं का एक बहुत तंग जंक्शन है जो कणों और बड़े अणुओं के मार्ग को रोककर क्षति से बचाता है। इसलिए चूंकि उन्हें रक्तप्रवाह में इंजेक्ट नहीं किया जा सकता है, इसलिए सर्जरी के दौरान इन बायो-नैनोकणों को ट्यूमर साइट के करीब स्प्रे या इंजेक्ट करने की आवश्यकता होगी।

चूंकि सोना जैव अनुकूल है, इसलिए उपचार के बाद कणों को हटाने की कोई आवश्यकता नहीं है। हालांकि, रॉसन इस बात पर जोर देते हैं कि यह निर्धारित करने के लिए आगे के अध्ययन की आवश्यकता है कि साइटोक्रोम कोटिंग का क्या होता है - जिसके बारे में उन्हें उम्मीद है कि यह ख़राब हो जाएगा और समय के साथ काम करना बंद कर देगा - और यह मूल्यांकन करने के लिए कि क्या उपचार एक खुराक में दिया जा सकता है या, यदि अंशों की आवश्यकता है, तो क्या खुराक के बीच का समय होना आवश्यक है।

रॉसन को उम्मीद है कि "एक दशक के भीतर रोगियों में उपचार का परीक्षण किया जाएगा", और वह छोटे मानव परीक्षणों के लिए धन सुरक्षित करना चाह रहे हैं। टीम ने काम शुरू कर दिया है vivo में अध्ययन, विषाक्तता के मुद्दों की जांच करने के लिए जानवरों में कैंसरग्रस्त ट्यूमर में बायो-नैनोएन्टेने का इंजेक्शन लगाना।

"मुझे लगता है कि जीवविज्ञान अब बदल रहा है और शोधकर्ता यह महसूस करना शुरू कर रहे हैं कि डीएनए के साथ-साथ जैव-विद्युत कोशिका कार्य के लिए मौलिक है," रॉसन ने निष्कर्ष निकाला, जो उम्मीद कर रहे हैं कि किसी भी प्रकार के कैंसर कोशिका को चुनिंदा रूप से लक्षित करने की क्षमता के कारण, यह तकनीक मार्ग प्रशस्त कर सकती है क्वांटम-आधारित चिकित्सा प्रक्रियाओं की एक पूरी श्रृंखला के लिए। “क्वांटम बायोलॉजी और क्वांटम थेरेप्यूटिक्स के संदर्भ में इस काम के बहुत सारे निहितार्थ हैं। यह संभावित रूप से चिकित्सा में एक बिल्कुल नया प्रतिमान है।"

समय टिकट:

से अधिक भौतिकी की दुनिया