एक नया अध्ययन वैज्ञानिकों को सेलुलर पैमाने पर साइबोर्ग बनाने की अनुमति दे सकता है, धन्यवाद एमआईटी एक लघु एंटीना डिजाइन करने के लिए मीडिया लैब जो एक जीवित सेल के अंदर वायरलेस तरीके से काम कर सकता है। वास्तविक समय की निगरानी और निर्देशन के लिए एंटीना की क्षमता के कारण चिकित्सा निदान, उपचार और अन्य वैज्ञानिक प्रक्रियाओं में इसके अनुप्रयोग हो सकते हैं सेलुलर गतिविधि.
वैज्ञानिकों ने इस तकनीक का नाम सेल रोवर रखा है। यह एक एंटीना के पहले प्रदर्शन का प्रतिनिधित्व करता है जो एक सेल के अंदर काम कर सकता है और 3 डी जैविक प्रणालियों के साथ संगत है।
एमआईटी मीडिया लैब में सहायक प्रोफेसर और एटी एंड टी करियर डेवलपमेंट चेयर देबलीना सरकार और नैनो-साइबरनेटिक बायोट्रेक लैब के प्रमुख ने कहा, "विशिष्ट बायोइलेक्ट्रॉनिक इंटरफेस मिलीमीटर या सेंटीमीटर आकार में होते हैं और न केवल अत्यधिक आक्रामक होते हैं बल्कि वायरलेस रूप से एकल कोशिकाओं के साथ बातचीत करने के लिए आवश्यक संकल्प प्रदान करने में भी असफल होते हैं - विशेष रूप से यह देखते हुए कि एक सेल में परिवर्तन पूरे जीव को प्रभावित कर सकता है।"
नए विकसित एंटेना का आकार एक सेल से बहुत छोटा है। ऐन्टेना ने oocyte कोशिकाओं के साथ अनुसंधान में सेल वॉल्यूम के .05 प्रतिशत से कम का प्रतिनिधित्व किया। यह धर्मान्तरित विद्युत चुम्बकीय तरंगों ध्वनिक तरंगों में, जिनकी तरंगदैर्घ्य परिमाण के पांच क्रम छोटे होते हैं, तरंग आवृत्ति द्वारा विभाजित ध्वनि के वेग का प्रतिनिधित्व करते हैं - विद्युत चुम्बकीय तरंगों की तुलना में।
लघु एंटेना का निर्माण विद्युत चुम्बकीय से ध्वनिक तरंगों में इस रूपांतरण को प्राप्त करने के लिए मैग्नेटोस्ट्रिक्टिव नामक पदार्थ का उपयोग करके किया जाता है। मैग्नेटोस्ट्रिक्टिव सामग्री के भीतर चुंबकीय डोमेन क्षेत्र में संरेखित होते हैं जब a चुंबकीय क्षेत्र एंटीना पर लगाया जाता है, इसे शक्ति और सक्रिय करता है। यह सामग्री में तनाव का कारण बनता है, ठीक उसी तरह जैसे कपड़े में बुने गए धातु के धागे एक शक्तिशाली चुंबक को घुमाकर प्रतिक्रिया कर सकते हैं।
सरकार की प्रयोगशाला में छात्र और इस काम के प्रमुख लेखक बाजू जॉय ने कहा, "जब एक वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र को एंटीना पर लागू किया जाता है, तो सामग्री में उत्पन्न होने वाला अलग-अलग तनाव और तनाव (दबाव) होता है जो बनाता है ध्वनिक तरंगें एंटीना में। हमने रोवर्स को कोशिकाओं में पेश करने के लिए एक गैर-समान चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करके एक नई रणनीति भी विकसित की है।"
सरकार ने कहा, "इस तरह से कॉन्फ़िगर किया गया, एंटीना का उपयोग जीव विज्ञान के मूल सिद्धांतों का पता लगाने के लिए किया जा सकता है क्योंकि प्राकृतिक प्रक्रियाएं होती हैं। सेल रोवर अपने साइटोप्लाज्म की जांच करने के लिए कोशिकाओं को नष्ट करने के बजाय, जैसा कि आमतौर पर किया जाता है, सेल रोवर एक सेल के विकास या विभाजन की निगरानी कर सकता है, विभिन्न रसायनों और जैव-अणुओं जैसे एंजाइम या भौतिक परिवर्तन जैसे सेल दबाव का पता लगा सकता है - सभी वास्तविक समय में और विवो में ।"
शोधकर्ताओं का दावा है कि पॉलिमर जैसी सामग्री, जो पहले से ही चिकित्सा और अन्य शोध में उपयोग की जाती है, को सेल रोवर के संचालन के साथ एकीकृत किया जा सकता है। पॉलिमर, उदाहरण के लिए, रासायनिक या जैव-आणविक परिवर्तनों के जवाब में द्रव्यमान या तनाव में परिवर्तन। इस तरह का एक संयोजन जानकारी प्रकट कर सकता है कि वर्तमान में उपयोग में आने वाले अवलोकन के सेल-विनाशकारी तरीके नहीं हैं।
सरकार ने समझाया, "ऐसी क्षमताओं के साथ, सेल रोवर्स मूल्यवान हो सकते हैं कैंसर और neurodegenerative रोग अनुसंधान, उदाहरण के लिए। प्रौद्योगिकी व्यक्तिगत कोशिकाओं में इसकी प्रगति पर रोग से जुड़े जैव रासायनिक और विद्युत परिवर्तनों का पता लगा सकती है और निगरानी कर सकती है। दवा की खोज के क्षेत्र में लागू, प्रौद्योगिकी विभिन्न दवाओं के लिए जीवित कोशिकाओं की प्रतिक्रियाओं को रोशन कर सकती है।"
"ट्रांजिस्टर और स्विच जैसे नैनोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के परिष्कार और पैमाने के कारण -" सूचना प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में पांच दशकों की जबरदस्त प्रगति का प्रतिनिधित्व करते हैं। सेल रोवर, अपने मिनी एंटीना के साथ, इंट्रासेल्युलर कंप्यूटिंग और सूचना प्रसंस्करण से लेकर स्वायत्त अन्वेषण और सेल के मॉड्यूलेशन तक के कार्यों को अंजाम दे सकता है। शोध से पता चला है कि कई सेल रोवर्स को एक सेल के भीतर भी, आपस में और कोशिकाओं के बाहर संवाद करने के लिए लगाया जा सकता है।
अनंत पी. चंद्रकासन, एमआईटी स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग के डीन और वन्नेवर बुश इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग और कंप्यूटर विज्ञान के प्रोफेसर, कहा, "सेल रोवर एक अभिनव अवधारणा है क्योंकि यह एक जीवित सेल के अंदर सेंसिंग, संचार और सूचना प्रौद्योगिकी को एम्बेड कर सकता है। यह सटीक निदान, चिकित्सा विज्ञान और दवा की खोज के साथ-साथ जीव विज्ञान और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के बीच चौराहे पर एक नई दिशा के लिए अभूतपूर्व अवसर खोलता है। ”
जर्नल संदर्भ:
- जॉय, बी।, कै, वाई।, बोनो, डीसी एट अल। सेल रोवर- जीवित कोशिकाओं के अंदर वायरलेस संचालन के लिए एक छोटा मैग्नेटोस्ट्रिक्टिव एंटीना। नट कम्यून 13, 5210 (2022)। डीओआई: 10.1038/s41467-022-32862-4
