बायोकम्पैटिबल फोकस्ड अल्ट्रासाउंड कैंसर की दवाओं को लक्ष्य तक पहुंचाता है - फिजिक्स वर्ल्ड

जैविक वातावरण में रासायनिक प्रतिक्रियाओं का रिमोट कंट्रोल विभिन्न प्रकार के चिकित्सा अनुप्रयोगों को सक्षम कर सकता है। उदाहरण के लिए, शरीर में लक्ष्य पर कीमोथेरेपी दवाओं को छोड़ने की क्षमता, इन जहरीले यौगिकों से जुड़े हानिकारक दुष्प्रभावों को दूर करने में मदद कर सकती है। इस उद्देश्य के साथ, कैलिफोर्निया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के शोधकर्ता (कैलटेक) ने एक पूरी तरह से नई दवा-वितरण प्रणाली बनाई है जो निदान या चिकित्सीय यौगिकों को ठीक उसी समय और जहां जरूरत होती है, जारी करने के लिए अल्ट्रासाउंड का उपयोग करती है।

प्लेटफ़ॉर्म, की प्रयोगशालाओं में विकसित किया गया मैक्सवेल रॉब और मिखाइल शापिरो, यह बल-संवेदनशील अणुओं पर आधारित है जिन्हें मैकेनोफोरस के रूप में जाना जाता है जो भौतिक बल के अधीन होने पर रासायनिक परिवर्तन से गुजरते हैं और छोटे कार्गो अणुओं को छोड़ते हैं। यांत्रिक उत्तेजना को केंद्रित अल्ट्रासाउंड (एफयूएस) के माध्यम से प्रदान किया जा सकता है, जो जैविक ऊतकों में गहराई से प्रवेश करता है और सबमिलीमीटर परिशुद्धता के साथ लागू किया जा सकता है। हालाँकि, इस पद्धति पर पहले के अध्ययनों में उच्च ध्वनिक तीव्रता की आवश्यकता होती है जो हीटिंग का कारण बनती है और आस-पास के ऊतकों को नुकसान पहुंचा सकती है।

कम और सुरक्षित अल्ट्रासाउंड तीव्रता के उपयोग को सक्षम करने के लिए, शोधकर्ताओं ने गैस वेसिकल्स (जीवी), हवा से भरे प्रोटीन नैनोस्ट्रक्चर का रुख किया, जिनका उपयोग अल्ट्रासाउंड कंट्रास्ट एजेंटों के रूप में किया जा सकता है। उन्होंने परिकल्पना की कि जीवी अल्ट्रासाउंड ऊर्जा पर ध्यान केंद्रित करने के लिए ध्वनि-यांत्रिक ट्रांसड्यूसर के रूप में कार्य कर सकते हैं: जब एफयूएस के संपर्क में आते हैं, तो जीवी मैकेनोफोर को सक्रिय करने वाली परिणामी ऊर्जा के साथ गुहिकायन से गुजरते हैं।

सह-प्रथम लेखक बताते हैं, "अल्ट्रासाउंड के माध्यम से बल लगाना आमतौर पर बहुत तीव्र स्थितियों पर निर्भर करता है जो छोटे घुले हुए गैस बुलबुले के विस्फोट को ट्रिगर करते हैं।" मौली मैकफैडेन एक प्रेस बयान में. “उनका पतन यांत्रिक बल का स्रोत है जो मैकेनोफोर को सक्रिय करता है। पुटिकाओं ने अल्ट्रासाउंड के प्रति संवेदनशीलता बढ़ा दी है। उनका उपयोग करके, हमने पाया कि समान मैकेनोफोर सक्रियण बहुत कमजोर अल्ट्रासाउंड के तहत प्राप्त किया जा सकता है।

में अपने निष्कर्षों की रिपोर्ट करना नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज की कार्यवाहीशोधकर्ताओं ने प्रदर्शित किया है कि यह दृष्टिकोण बायोकम्पैटिबल एफयूएस का उपयोग करके मैकेनोफोर-फंक्शनल पॉलिमर से कार्गो अणुओं की रिहाई को दूर से ट्रिगर कर सकता है।

औषधि वितरण विकास

मैकफैडेन और सहकर्मियों ने सबसे पहले शारीरिक अनुप्रयोगों के लिए सुरक्षित अल्ट्रासाउंड मापदंडों की पहचान की। 330 किलोहर्ट्ज़ एफयूएस के साथ प्रयोगों से 1.47% कर्तव्य चक्र (4.5 चक्र प्रति पल्स) के साथ 3000 एमपीए शिखर नकारात्मक दबाव की जैव-संगत ऊपरी सीमा का पता चला, जिसके परिणामस्वरूप 3.6 डब्ल्यू/सेमी की ध्वनिक तीव्रता हुई।². एक ऊतक-नकल करने वाले जेल फैंटम में, इन मापदंडों के कारण अधिकतम तापमान में केवल 3.6 डिग्री सेल्सियस की वृद्धि हुई।

शोधकर्ताओं ने तब जांच की कि क्या एफयूएस इन जैव-संगत मापदंडों का उपयोग करके मैकेनोफोर-युक्त पॉलिमर को सक्रिय कर सकता है। उन्होंने पॉलिमर पीएमएसईए का अध्ययन किया जिसमें एक फ्लोरोजेनिक छोटे अणु से भरा हुआ चेन-केंद्रित मैकेनोफोर शामिल था। जीवी की उपस्थिति में इस पॉलिमर के पतले घोल को बायोकम्पैटिबल एफयूएस के संपर्क में लाने से प्रतिदीप्ति में मजबूत वृद्धि हुई, जो पेलोड के सफल रिलीज का संकेत देता है - एफयूएस एक्सपोजर के 15 मिनट के बाद लगभग 10% रिलीज। महत्वपूर्ण बात यह है कि जीवी के बिना एफयूएस एक्सपोज़र ने फ्लोरोजेनिक प्रतिक्रिया को ट्रिगर नहीं किया, जिससे पुष्टि हुई कि जीवी ध्वनिक-मैकेनिकल ट्रांसड्यूसर के रूप में एक आवश्यक भूमिका निभाते हैं।

इसके बाद, शोधकर्ताओं ने जांच की कि क्या सिस्टम यंत्रवत् ट्रिगर दवा रिलीज के लिए उपयुक्त था। उन्होंने पीएमएसईए-सीपीटी बनाने के लिए पोलीमराइजेशन के बाद कीमोथेरेपी एजेंट कैंप्टोथेसिन को मैकेनोफोर में संयुग्मित किया और नियंत्रित रिलीज प्रदान करने के लिए एफयूएस का उपयोग किया। बायोकम्पैटिबल एफयूएस प्लस जीवी के 10 मिनट के संपर्क के बाद, लगभग 8% कैंप्टोथेसिन जारी किया गया। जैसा कि फ्लोरोजेनिक अणु के लिए पाया गया, जीवी की अनुपस्थिति में कोई दवा जारी नहीं की गई।

सह-प्रथम लेखक के अनुसार युक्सिंग याओ, यह पहली बार है कि किसी जैविक सेटिंग में किसी विशिष्ट रासायनिक प्रतिक्रिया को नियंत्रित करने के लिए FUS का प्रदर्शन किया गया है। याओ कहते हैं, "पहले अल्ट्रासाउंड का उपयोग चीजों को बाधित करने या चीजों को स्थानांतरित करने के लिए किया जाता रहा है।" "लेकिन अब यह मैकेनोकैमिस्ट्री का उपयोग करके हमारे लिए यह नया रास्ता खोल रहा है।"

रोगियों में लक्षित कीमोथेरेपी के लिए प्लेटफ़ॉर्म की भविष्य की क्षमता का आकलन करने के लिए, शोधकर्ताओं ने इसकी साइटोटॉक्सिसिटी की जांच की इन विट्रो में लिम्फोब्लास्ट जैसी राजी कोशिकाओं पर। पीएमएसईए-सीपीटी के साथ दो दिनों तक इनक्यूबेट की गई कोशिकाओं को पहले एफयूएस और जीवी के संपर्क में आने से व्यवहार्यता में उल्लेखनीय कमी देखी गई। इसके विपरीत, पीएमएसईए-सीपीटी से युक्त कोशिकाओं में कोई महत्वपूर्ण साइटोटॉक्सिसिटी नहीं देखी गई जो एफयूएस के संपर्क में नहीं आई थीं या पीएमएसईए-सीपीटी एफयूएस के संपर्क में नहीं थीं लेकिन जीवी के बिना थीं।

लाइट-ट्रिगर इम्प्लांटेबल डिवाइस प्रोग्रामेबल ड्रग डिलीवरी प्रदान करता है

शोधकर्ताओं ने लिखा, "जलीय मीडिया में पॉलिमर से आणविक पेलोड की यंत्रवत् ट्रिगर रिहाई गैर-आक्रामक बायोइमेजिंग और पॉलिमर मैकेनोकैमिस्ट्री के चिकित्सीय अनुप्रयोगों के लिए इस दृष्टिकोण की शक्ति को दर्शाती है।" "अधिक मोटे तौर पर, यह अध्ययन एफयूएस द्वारा वहन की जाने वाली स्पेटियोटेम्पोरल परिशुद्धता और ऊतक प्रवेश के साथ बायोमेडिकल रूप से प्रासंगिक परिस्थितियों में विशिष्ट रासायनिक प्रतिक्रियाओं के रिमोट कंट्रोल को प्राप्त करने के लिए एक दृष्टिकोण प्रदर्शित करता है।"

नियंत्रित प्रयोगशाला स्थितियों के तहत इन प्रारंभिक परीक्षणों के बाद, शोधकर्ता अब जीवित जीवों में अपने प्लेटफॉर्म का परीक्षण करने की योजना बना रहे हैं। “हम इस मौलिक खोज का अनुवाद करने के लिए काम कर रहे हैं vivo में दवा वितरण और अन्य बायोमेडिकल प्रौद्योगिकियों के लिए अनुप्रयोग,'रॉब बताते हैं भौतिकी की दुनिया.

• एसईओ संचालित सामग्री और पीआर वितरण। आज ही प्रवर्धित हो जाओ।
• प्लेटोडेटा.नेटवर्क वर्टिकल जेनरेटिव एआई। स्वयं को शक्तिवान बनाएं। यहां पहुंचें।
• प्लेटोआईस्ट्रीम। Web3 इंटेलिजेंस। ज्ञान प्रवर्धित। यहां पहुंचें।
• प्लेटोईएसजी. कार्बन, क्लीनटेक, ऊर्जा, पर्यावरण, सौर, कचरा प्रबंधन। यहां पहुंचें।
• प्लेटोहेल्थ। बायोटेक और क्लिनिकल परीक्षण इंटेलिजेंस। यहां पहुंचें।
• स्रोत: https://physicsworld.com/a/biocompatible-focused-ultrasound-delivers-cancer-drugs-on-target/