گہری دماغی محرک (DBS)، جس میں دماغ میں لگائے گئے الیکٹروڈ مخصوص اہداف تک برقی تحریکیں پہنچاتے ہیں، کئی اعصابی حالات کے لیے ایک مؤثر طبی علاج ہے۔ ڈی بی ایس فی الحال نقل و حرکت کی خرابی جیسے پارکنسنز کی بیماری، ضروری زلزلے اور ڈسٹونیا کے ساتھ ساتھ مرگی اور جنونی مجبوری کی خرابی جیسے حالات کے علاج کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ تاہم، علاج میں محرک الیکٹروڈز داخل کرنے کے لیے دماغ کی سرجری کی ضرورت ہوتی ہے، جس میں متعدد ضمنی اثرات پیدا ہونے کی صلاحیت ہوتی ہے۔
ناگوار سرجری کی ضرورت کو دور کرنے کے لیے، پوہانگ یونیورسٹی آف سائنس اینڈ ٹیکنالوجی کے محققین (پوسٹر) کوریا میں پیزو الیکٹرک نینو پارٹیکلز پر مبنی ایک غیر جارحانہ اعصابی محرک کی حکمت عملی تیار کر رہے ہیں۔ نینو پارٹیکلز دو کام انجام دیتے ہیں – خون – دماغی رکاوٹ (BBB) کا عارضی افتتاح اور ڈوپامائن کے اخراج کو متحرک کرنا – دونوں کو بیرونی طور پر لاگو فوکسڈ الٹراساؤنڈ کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے۔
پیزو الیکٹرک نینو پارٹیکلز عصبی محرک کے طور پر دلچسپی رکھتے ہیں کیونکہ بیرونی محرکات کے جواب میں - جیسے الٹراساؤنڈ، مثال کے طور پر - وہ درست کرنٹ اور آؤٹ پٹ کرتے ہیں۔ محققین تجویز کرتے ہیں کہ اس کرنٹ کو پھر نیورو ٹرانسمیٹر جاری کرنے کے لیے ڈوپیمینرجک نیوران کو متحرک کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔
ایک اہم چیلنج دماغ تک نینو پارٹیکلز کی فراہمی ہے، خاص طور پر، انہیں BBB سے کیسے حاصل کیا جائے۔ اس کو حاصل کرنے کے لیے، محققین نے نائٹرک آکسائیڈ (NO) کی طرف رجوع کیا، جو ایک انتہائی رد عمل والا مالیکیول ہے جو BBB میں خلل کے امکانات کو ظاہر کرتا ہے۔ انہوں نے ایک ملٹی فنکشنل سسٹم ڈیزائن کیا، جس میں بیان کیا گیا ہے۔ فطرت حیاتیاتی انجینئرنگبیریم ٹائٹینیٹ نینو پارٹیکل پر مشتمل ہے جس میں NO جاری کرنے والے BNN6 اور پولیڈوپامین (pDA) کے ساتھ لیپت ہے۔ الٹراساؤنڈ کے جواب میں، ان نینو پارٹیکلز کو NO اور براہ راست کرنٹ دونوں پیدا کرنا چاہیے۔
ان کے نقطہ نظر کی جانچ کرنے کے لئے، مصنف کی قیادت کریں جونگ کم جیت گئے۔ اور ساتھیوں نے پہلے نینو پارٹیکلز کی NO جاری کرنے کی صلاحیت کی چھان بین کی۔ ہائی انٹینسٹی فوکسڈ الٹراساؤنڈ (HIFU) کے 5 سیکنڈ کے جواب میں، نینو پارٹیکلز نے فوری طور پر NO جاری کیا۔ انہوں نے پیچ کلیمپ سیٹ اپ کا استعمال کرتے ہوئے پیزو الیکٹرک رویے کا بھی جائزہ لیا۔ جب کہ پی ڈی اے لیپت نینو پارٹیکلز کے بغیر سالوینٹ میں موجودہ اسپائکس کی کوئی نمائش نہیں ہوئی، نینو پارٹیکلز کی موجودگی میں، مخصوص کرنٹ اسپائکس کو الٹراساؤنڈ کی شدت کے متناسب شدت کے ساتھ دیکھا گیا۔
ڈی بی ایس کا قیاس ہے کہ Ca کھول کر اعصابی نظام کو برقی طور پر متحرک کرتا ہے۔2+ قریبی نیوران کے چینلز اور پھر Synapse میں نیورو ٹرانسمیٹر کی ریلیز کو تیز کرنا۔ اس بات کی تحقیقات کرنے کے لئے کہ آیا نینو پارٹیکل سے پیدا ہونے والا کرنٹ اسی طرح کے اعصابی محرک فراہم کرسکتا ہے، ٹیم نے Ca کی نگرانی کی۔2+ نیوران نما خلیات کی حرکیات۔ انٹرا سیلولر Ca2+ نینو پارٹیکلز اور الٹراساؤنڈ دونوں حاصل کرنے والے خلیوں میں ارتکاز میں نمایاں اضافہ ہوا، جبکہ الٹراساؤنڈ یا نینو پارٹیکلز دونوں کا کوئی اثر نہیں ہوا۔
الٹراساؤنڈ سے محرک نینو پارٹیکلز کے ساتھ علاج کیے جانے والے خلیوں نے بھی ڈوپامائن کی ایکسٹرا سیلولر ارتکاز پیدا کیا، جس سے ظاہر ہوتا ہے کہ Ca2+ آمد ثالثی نیورو ٹرانسمیٹر کی رہائی۔ ایک بار پھر، صرف الٹراساؤنڈ یا نینو پارٹیکلز کے ساتھ کوئی خاص تبدیلی نہیں دیکھی گئی۔ نان پیزو الیکٹرک نینو پارٹیکلز کا استعمال کرتے ہوئے ٹیسٹوں نے Ca میں معمولی تبدیلیاں ظاہر کیں۔2+ آمد اور نیورو ٹرانسمیٹر کی رہائی، جس سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ یہ اثرات بنیادی طور پر پیزو الیکٹرک محرک کے جواب میں پیدا ہوتے ہیں۔
محققین نے اگلا ایک سلسلہ انجام دیا۔ vivo میں مطالعہ NO-ثالثی BBB کھولنے کی تحقیقات کرنے کے لئے، انہوں نے چوہوں کو NO جاری کرنے والے پیزو الیکٹرک نینو پارٹیکلز کے ساتھ نس کے ذریعے انجکشن لگایا اور پھر الٹراساؤنڈ رہنمائی کے تحت ہدف شدہ دماغی مقامات پر HIFU کا اطلاق کیا۔
انجیکشن کے دو گھنٹے بعد، ٹرانسمیشن الیکٹران مائیکروسکوپی نے کنٹرول گروپس کے مقابلے میں جانوروں کے دماغوں کے اندر جمع ہونے والے نینو پارٹیکلز کی نمایاں طور پر زیادہ مقدار کا انکشاف کیا، جس سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ NO کی رہائی نے عارضی طور پر BBB میں تنگ جنکشن کو متاثر کیا۔ محققین نے یہ بھی ظاہر کیا کہ HIFU ایپلی کیشن کے 2 گھنٹے بعد، BBB اب قابل رسائی نہیں رہا، اس بات کی تصدیق کرتا ہے کہ NO-ثالثی BBB میں خلل صرف عارضی ہے۔
آخر میں، ٹیم نے پارکنسن کی بیماری کے ماؤس ماڈل کا استعمال کرتے ہوئے نینو پارٹیکلز کے علاج کے اثرات کا جائزہ لیا۔ دماغ میں ڈوپامائن کی سطح کو بحال کرنے کے لیے چوہوں کو نینو پارٹیکلز کے ساتھ انجکشن لگایا گیا تھا جس کے بعد سبتھلامک نیوکلئس (یو ایس فوڈ اینڈ ڈرگ ایڈمنسٹریشن سے منظور شدہ ڈی بی ایس ٹارگٹنگ سائٹ) پر HIFU کی متعدد درخواستیں لگائی گئیں۔
الٹراساؤنڈ سے چلنے والے نینو پارٹیکلز کا استعمال کرتے ہوئے DBS نے جانوروں کے رویے کے افعال کو بڑھایا، بشمول موٹر کوآرڈینیشن اور لوکوموٹر کی سرگرمی۔ چوہوں نے 10 دن تک روزانہ HIFU محرک کے ساتھ موٹر فنکشن میں بتدریج بہتری دکھائی، جس میں لوکوموٹر کی سرگرمی تقریباً 16 دن تک بحال ہو گئی۔ ٹیم کا خیال ہے کہ پیزو الیکٹرک نینو پارٹیکلز نے نیورو ٹرانسمیٹر کی رہائی کی حوصلہ افزائی کی، جس نے پارکنسن کی بیماری کی علامات کو نمایاں طور پر کم کر دیا، بغیر کسی اہم زہریلے پن کے۔ .
ذاتی نوعیت کا دماغی محرک ناقابل علاج ڈپریشن کا علاج کر سکتا ہے۔
"ہم امید کرتے ہیں کہ الٹراساؤنڈ کے جواب دینے والے NO جاری کرنے والے پیزو الیکٹرک نینو پارٹیکلز کو نیوروڈیجینریٹیو بیماریوں کے علاج کے لیے کم سے کم ناگوار علاج کے طریقوں میں مزید ترقی دی جاسکتی ہے،" وہ نتیجہ اخذ کرتے ہیں۔
گروپ اب NO-ثالثی BBB کھولنے کے بنیادی میکانزم کا تعین کرنے کے لیے بنیادی مطالعات پر کام کر رہا ہے۔ "ہم اگلی نسل کے NO-modulatory مواد کو بھی تیار کر رہے ہیں تاکہ ان کے طبی استعمال کو زیادہ سے زیادہ بنایا جا سکے جبکہ ان کے ناپسندیدہ ضمنی اثرات کو بھی کم کیا جا سکے،" پہلے مصنف کی وضاحت کرتا ہے۔ تائی جیونگ کم.
