अमेरिका स्थित शोधकर्ताओं की एक टीम ने एक अभिनव नैनोइलेक्ट्रॉनिक सेंसर विकसित किया है जो एक साथ हृदय कोशिकाओं में विद्युत और यांत्रिक गतिविधि को मापता है - जो हृदय रोग अध्ययन, दवा परीक्षण और पुनर्योजी चिकित्सा के लिए बेहतर दृष्टिकोण का मार्ग प्रशस्त करता है। तो, सेंसर वास्तव में कैसे काम करता है? मौजूदा दृष्टिकोणों की तुलना में इसके प्रमुख लाभ क्या हैं? और अनुसंधान टीम के लिए अगले कदम क्या हैं?
नैनोइलेक्ट्रॉनिक सेंसर
हृदय संबंधी बीमारियाँ मानव मृत्यु के प्रमुख कारणों की सूची में शीर्ष पर बनी हुई हैं, और उनके अध्ययन में रुचि वैज्ञानिक समुदाय के भीतर एक प्राथमिकता बनी हुई है। ऐसे अध्ययनों के दौरान, आमतौर पर इसका उपयोग करना अधिक सुविधाजनक होता है इन विट्रो में मानव शरीर के बाहर मौजूद ऊतक - और न्यूनतम व्यवधान के साथ ऊतक की स्थिति की लगातार निगरानी करने में सक्षम होना।
ऐसी प्रक्रियाओं को अनुकूलित करने के प्रयास में, शोधकर्ताओं ने एमहर्स्ट मैसाचुसेट्स विश्वविद्यालय और मिसौरी विश्वविद्यालय ने एक छोटा नैनोइलेक्ट्रॉनिक सेंसर बनाया है, जो एक कोशिका से भी बहुत छोटा है, जो हृदय के ऊतकों में विद्युत और यांत्रिक सेलुलर प्रतिक्रियाओं को एक साथ मापने में सक्षम है। और यह इस तरह से करता है कि जांच के तहत कोशिका या ऊतक को इसमें कुछ भी अजीब प्लग होने का "महसूस" नहीं होता है।
चूंकि उत्तेजना-संकुचन युग्मन प्रक्रिया के माध्यम से कोशिकाओं से विद्युत और यांत्रिक प्रतिक्रियाएं जटिल रूप से सहसंबद्ध होती हैं, इसलिए शारीरिक और रोग संबंधी तंत्र की पहचान के लिए उनका एक साथ माप महत्वपूर्ण है।
टीम लीडर के रूप में जून याओ बताते हैं, मौजूदा सेंसर केवल हृदय ऊतक या कोशिका में विद्युत या यांत्रिक गतिविधि का पता लगा सकते हैं। "हमें ऊतक की स्थिति की बेहतर निगरानी करने और अधिक यंत्रवत जानकारी प्रकट करने के लिए दोनों संकेतों का एक साथ पता लगाने की आवश्यकता थी," वे कहते हैं।
नए नैनोसेंसर अकार्बनिक या कार्बनिक पदार्थों से बने होते हैं जिन्हें यह सुनिश्चित करने के लिए कड़ाई से परीक्षण किया जाता है कि वे जैव-अनुकूल हैं। सेंसर में एक निलंबित अर्धचालक सिलिकॉन नैनोवायर शामिल है जो सेल से 100 गुना छोटा है और सेल के लिए गैर विषैला है। "कल्पना करें कि यह एक छोटी सी निलंबित रस्सी है - यदि आप इसे खींचते हैं, तो यह तनाव महसूस कर सकता है," याओ बताते हैं। “तो यह वह तरीका है जिससे यह कोशिकाओं से यांत्रिक सिग्नल का पता लगा सकता है। इस बीच, कल्पना करें कि यह एक संवाहक केबल है, जिसका अर्थ है कि यह कोशिकाओं से विद्युत संकेतों का भी पता लगा सकता है।
अगले चरण
याओ के अनुसार, नैनोसेंसर वर्तमान में एक फ्लैट बायोचिप-आधारित सब्सट्रेट पर निर्मित होते हैं, जिसके शीर्ष पर कार्डियक कोशिकाएं संवर्धित होती हैं। हालाँकि, भविष्य में, ऐसी संभावना है कि उन्हें 3डी वितरण में ऊतक में एम्बेड किया जा सकता है।
याओ बताते हैं, "सेंसर को शरीर के बाहर ऊतक मॉडल में रखा जा सकता है, जिसका उपयोग दवा के प्रभाव जैसे प्रमुख चर का परीक्षण करने के लिए किया जा सकता है, इसलिए सेंसर हृदय ऊतक या कोशिकाओं पर दवा के प्रभाव के बारे में प्रतिक्रिया प्रदान करता है।" "हृदय ऊतक तथाकथित उत्तेजना-संकुचन तंत्र द्वारा संचालित होता है - पूर्व एक विद्युत प्रक्रिया और बाद वाला एक यांत्रिक प्रक्रिया - और हमें सबसे सटीक प्रतिक्रिया देने के लिए दोनों की निगरानी करने की आवश्यकता है। पिछले सेंसर उनमें से केवल एक ही बता सकते हैं; अब हम दोनों प्रक्रियाओं की एक साथ निगरानी कर सकते हैं।"
छोटे ट्रांजिस्टर ऐरे हृदय कोशिकाओं के अंदर विद्युत गतिविधि को रिकॉर्ड करते हैं
आगे देखते हुए, याओ ने खुलासा किया कि ऐसी भी संभावना है कि सेंसर को "डिलीवर करने योग्य सब्सट्रेट" के रूप में वर्णित किया जा सकता है, ताकि उन्हें स्वास्थ्य निगरानी और प्रारंभिक रोग निदान के लिए जीवित हृदय पर लगाया जा सके।
"यह डरावना लग सकता है - लेकिन कल्पना करें कि सब कुछ इतना छोटा है कि यह दिल में परेशानी पैदा नहीं करता है," वे कहते हैं। “अगला कदम यह है कि हम वर्तमान प्लानर बायोचिप एकीकरण को 3डी एकीकरण में अनुवादित करेंगे, ताकि सेंसर 3डी अंतरिक्ष में कोशिकाओं तक पहुंच सकें। एक संभावित तरीका इन सेंसरों को एक नरम, छिद्रपूर्ण ऊतक मचान पर एकीकृत करना है जो स्वाभाविक रूप से 3डी ऊतक में एम्बेड हो सकता है।
शोधकर्ता अपने निष्कर्षों का वर्णन करते हैं विज्ञान अग्रिम.
