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नैनोरोबोटिक्स - कैंसर पर हमला करने का एक स्मार्ट और लक्षित तरीका

इंजीनियरिंग प्रौद्योगिकीनैनोरोबोटिक्स - कैंसर पर हमला करने का एक स्मार्ट और लक्षित तरीका

हाल के एक अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने पहली बार विशेष रूप से कैंसर को लक्षित करने के लिए पूरी तरह से स्वायत्त नैनोरोबोटिक प्रणाली विकसित की है

नैनोमेडिसिन में एक प्रमुख प्रगति में, वह क्षेत्र जो दवा के साथ नैनो तकनीक को जोड़ता है, शोधकर्ताओं ने बहुत छोटे, अणु-आकार के नैनोकणों (मशीन या रोबोट जो नैनोमीटर 10-9 मीटर के सूक्ष्म पैमाने के करीब हैं) का उपयोग करके चिकित्सीय उपचार के नए रास्ते विकसित किए हैं। लक्ष्य कैंसरमें प्रकाशित इस उल्लेखनीय अध्ययन में प्रकृति जैव प्रौद्योगिकी.

डीएनए ओरिगेमी नैनोबोट: द मैजिक ट्रांसपोर्टर

डीएनए ओरिगेमी एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें डीएनए को नैनोस्केल स्तर पर मोड़ा जाता है और इसका उपयोग सबसे छोटे पैमाने पर सक्रिय संरचनाओं के निर्माण के लिए किया जाता है (कागज तह की कला के रूप में ओरिगेमी)। डीएनए सूचनाओं का एक बड़ा भंडार है और इस प्रकार इससे बनी संरचनाएं सूचना वाहक के रूप में उपयोग की जा सकती हैं। इस क्षमता के अनुरूप, ये डीएनए नैनोकणों (या 'डीएनए नैनोरोबोट्स' या 'नैनोरोबोट्स' या बस 'नैनोबॉट्स') मानव शरीर में विशिष्ट कार्यों के लिए छोटे पैमाने पर कार्गो को स्थानांतरित और उठा सकते हैं और इस प्रकार कई के लिए उपयुक्त हैं नैनोरोबोटिक अनुप्रयोग। ऐसे नैनोबॉट का आकार मानव बाल के एक स्ट्रैंड से 1000 गुना छोटा होता है। नैनोरोबोटिक्स का यह क्षेत्र पिछले दो दशकों से उत्साह से भरा हुआ है और कई विशेषज्ञ डीएनए पर आधारित ऐसे नैनोस्केल संरचनाओं को विकसित करने पर ध्यान केंद्रित कर रहे हैं जो दवा विशेष रूप से चिकित्सा और दवा वितरण में क्रांतिकारी बदलाव के लिए खुद को सभी प्रकार के आकार और आकारों में बदल सकते हैं।

नैनोरोबोट तकनीक का अब व्यापक रूप से उपयोग किया जा रहा है और पहले से ही चिकित्सा इमेजिंग, उपकरणों, सेंसर, ऊर्जा प्रणालियों और दवा जैसे क्षेत्रों में क्रांति ला चुकी है। चिकित्सा में, नैनोबॉट्स के मुख्य रूप से महत्वपूर्ण फायदे हैं क्योंकि वे किसी भी हानिकारक गतिविधियों को उत्पन्न नहीं करते हैं, उनका कोई संभावित दुष्प्रभाव नहीं है और यह बहुत विशिष्ट है कि वे शरीर में किस साइट को लक्षित और संचालित करेंगे। नैनोरोबोट्स के विकास की प्रारंभिक लागत अधिक हो सकती है, लेकिन जब बैच प्रोसेसिंग की पारंपरिक विधि द्वारा निर्माण किया जाता है तो लागत काफी हद तक कम हो जाती है। इसके अलावा, नैनोरोबोट्स का छोटा आकार उन्हें बैक्टीरिया और वायरस को लक्षित करने के लिए आदर्श बनाता है। साथ ही, एक छोटे से नैनोरोबोट को शरीर में बहुत आसानी से इंजेक्ट किया जा सकता है और यह आसानी से रक्त (संचार प्रणाली) के माध्यम से तैरता है और समस्याओं का पता लगाने और उनका इलाज करने में मदद करता है। नैनोबॉट्स ने कैंसर अनुसंधान में बहुत महत्व प्राप्त किया है क्योंकि वे कीमोथेरेपी का एक दर्द रहित विकल्प हो सकते हैं जो अन्यथा बहुत तनावपूर्ण होता है और रोगी पर एक बड़ा व्यक्तिगत और वित्तीय बोझ डालता है। कीमोथेरेपी न केवल कैंसर के इलाज का कठोर तरीका है, बल्कि कैंसर कोशिकाओं पर हमला करने के अलावा, प्रक्रिया पूरे शरीर में कई दुष्प्रभाव छोड़ती है। फिर भी विज्ञान कैंसर नामक इस जानलेवा बीमारी के इलाज के लिए कीमोथेरेपी का कोई नया विकल्प नहीं खोज पाया है। नैनोबॉट्स में आने वाले वर्षों में एक अधिक कुशल, होशियार और लक्षित वैकल्पिक आक्रमणकारी कैंसर बनकर इस परिदृश्य को बदलने की क्षमता है।

कैंसर को लक्षित करना

इस हालिया अध्ययन में, एरिज़ोना स्टेट यूनिवर्सिटी, यूएसए और नेशनल सेंटर फॉर . के बीच एक सहयोग नैनो चाइनीज एकेडमी ऑफ साइंसेज, बीजिंग के विज्ञान और प्रौद्योगिकी के अनुसार, शोधकर्ताओं ने शरीर के अंदर कैंसर के ट्यूमर को सक्रिय रूप से खोजने और ठीक से नष्ट करने के लिए स्वचालित नैनोबॉट्स को सफलतापूर्वक डिजाइन, निर्मित और सावधानीपूर्वक नियंत्रित किया है - जबकि किसी भी स्वस्थ कोशिकाओं को नुकसान नहीं पहुंचाते हैं। उन्होंने ट्यूमर को खोजने और नष्ट करने के लिए एक बहुत ही सरल और सीधी रणनीति का डिजाइन और उपयोग करके, दो दशकों से नैनो वैज्ञानिकों को परेशान करने वाली कई चुनौतियों का सामना किया। रणनीति विशेष रूप से डीएनए-आधारित नैनोबॉट्स का उपयोग करके ट्यूमर सेल में रक्त जमावट को प्रेरित करके ट्यूमर सेल में रक्त की आपूर्ति में कटौती करना था। इसलिए, उन्होंने कुछ सरल प्रतीत होने के बारे में सोचा - फ्लैट, नैनोस्केल्ड डीएनए ओरिगेमी नैनोबोट की सतह पर एक प्रमुख रक्त-थक्के एंजाइम (जिसे थ्रोम्बिन कहा जाता है) संलग्न करें। थ्रोम्बिन के औसतन चार अणु किसकी समतल सतह से जुड़े थे? डीएनए 90nm गुणा 60nm आकार की ओरिगेमी शीट। इस चपटी शीट को कागज की शीट की तरह मोड़ा गया जिससे नैनोबॉट्स एक खोखले ट्यूब के आकार में ढल गए। इन नैनोबॉट्स को एक माउस (जो आक्रामक ट्यूमर वृद्धि के साथ प्रेरित किया गया था) में इंजेक्ट किया गया था, उन्होंने पूरे रक्तप्रवाह में यात्रा की और अपने लक्ष्य - ट्यूमर तक पहुंच गए। इसके बाद, नैनोबोट का कार्गो - एंजाइम थ्रोम्बिन - वितरित हो जाता है जिससे ट्यूमर रक्त प्रवाह अवरुद्ध हो जाता है। वाहिकाओं के भीतर रक्त का थक्का जमना जो ट्यूमर के विकास को बढ़ावा देता है, जिससे ट्यूमर ऊतक या कोशिका मृत्यु का विनाश होता है। यह पूरी प्रक्रिया, दिलचस्प रूप से बहुत तेजी से होती है और नैनोबॉट्स इंजेक्शन के कुछ घंटों के भीतर ट्यूमर को घेर लेते हैं। इंजेक्शन के 36 घंटे बाद सभी ट्यूमर कोशिकाओं में उन्नत घनास्त्रता के साक्ष्य देखे गए।

इसके अलावा, लेखकों ने नैनोबोट (डीएनए एप्टामर कहा जाता है) की सतह पर एक विशेष पेलोड को शामिल करने का भी ध्यान रखा, जो विशेष रूप से एक प्रोटीन को लक्षित करेगा, जिसे न्यूक्लियोलिन कहा जाता है, जो केवल ट्यूमर कोशिकाओं की सतह पर उच्च मात्रा में बनता है, इस प्रकार कम करता है नैनोबॉट्स की स्वस्थ कोशिकाओं पर कभी भी हमला करने की संभावना शून्य हो जाती है। इन नैनोबॉट्स ने न केवल ट्यूमर कोशिकाओं को कम किया और मार डाला, बल्कि मेटास्टेसिस को भी रोका - दूर के स्थान पर द्वितीयक कैंसर का विकास।

सुरक्षा और प्रभावशीलता

लेखक इस बात पर जोर देते हैं कि नैनोबॉट चूहों और यहां तक ​​कि सूअरों में उपयोग के लिए सुरक्षित और प्रतिरक्षात्मक रूप से निष्क्रिय हैं और नैनोबॉट्स के उपयोग से कहीं और सामान्य रक्त जमावट या सेल संरचना या मस्तिष्क में किसी भी ब्रीचिन्टो में कोई बदलाव नहीं दिखा। इस प्रकार, उन्हें बिना किसी संभावित अवांछित दुष्प्रभाव के ट्यूमर को लक्षित करने और सिकोड़ने के लिए सुरक्षित और प्रभावी के रूप में नामित किया गया है। अधिकांश नैनोबॉट भी 24 घंटों के बाद शरीर से खराब होते और साफ होते देखे गए। हालांकि नैनोबॉट्स को 'प्रतिकृति नैनोबॉट्स' मॉडल में डिजाइन किया जा सकता है, जो लागत को कम रखने के लिए समझ में आता है क्योंकि कुछ प्रतियां बनाई जाती हैं और अन्य नैनोबॉट स्वयं उत्पन्न होते हैं, यह स्पष्ट है कि इस तरह के दृष्टिकोण को केवल विशेष परिस्थितियों में ही लागू किया जाना चाहिए . जहां तक ​​चिकित्सा के क्षेत्र का संबंध है, एक फुलप्रूफ किल-स्विच भी होना चाहिए ताकि किसी भी चरम परिस्थितियों को दूर रखा जा सके। कानूनी अधिकारियों को दवा में नैनोबॉट्स के किसी भी दुरुपयोग से बचने के लिए नियमों को तैयार करने की आवश्यकता है, उदाहरण के लिए हथियारयुक्त नैनोबॉट्स। नैनोबॉट्स की प्रभावशीलता के सभी कारकों को ध्यान में रखते हुए हमें इस बिंदु पर लाया जाता है कि उनकी अनदेखी नहीं की जा सकती है और उनके संभावित नैनोबॉट्स को देखना भविष्य में दवा का एक अनिवार्य घटक होगा।

मनुष्यों पर एक समान दृष्टिकोण का उपयोग किया जा सकता है क्योंकि लेखकों ने दिखाया है कि इस प्रणाली का प्राथमिक माउस फेफड़ों के कैंसर मॉडल पर भी परीक्षण किया गया था - जो फेफड़ों के मानव नैदानिक ​​​​पाठ्यक्रम की नकल करता है कैंसर रोगियों- और दो सप्ताह के उपचार के बाद ट्यूमर का प्रतिगमन दिखाया। इसके अलावा, ये अध्ययन चूहों पर किए गए थे, और दो सप्ताह के भीतर स्तन कैंसर, मेलेनोमा, डिम्बग्रंथि और फेफड़ों के कैंसर पर एक समान प्रभाव जानवरों में देखा गया था। हालांकि, इसी तरह के परिणामों की संभावना की पुष्टि करने के लिए मनुष्यों में अध्ययन किए जाने की आवश्यकता है और इसे प्राप्त करने के लिए मजबूत नैदानिक ​​परीक्षण किए जाने की आवश्यकता है।

कैंसर पर हमला करने का एक बहुत ही स्मार्ट और लक्षित तरीका

कैंसर चिकित्सा विज्ञान की प्रमुख चुनौतियों में से एक कैंसर ट्यूमर कोशिकाओं और सामान्य, स्वस्थ शरीर की कोशिकाओं के बीच सावधानीपूर्वक और सही अंतर करना है। ट्यूमर कोशिकाओं को हिलाने और मारने के लिए पारंपरिक दृष्टिकोण - कीमोथेरेपी और विकिरण चिकित्सा - सामान्य शरीर की कोशिकाओं के साथ बातचीत किए बिना ट्यूमर कोशिकाओं को चुनिंदा रूप से लक्षित करने में विफल रहता है। इस प्रकार, कीमोथेरेपी और विकिरण चिकित्सा भी गंभीर साइड इफेक्ट का कारण बनती है, दोनों छोटे और बड़े, अंग क्षति सहित, जिसके परिणामस्वरूप कैंसर का बहुत खराब उपचार होता है और इस प्रकार रोगियों में जीवित रहने की दर कम होती है। इस अध्ययन में वर्णित नैनोबॉट्स स्तनधारियों में अपनी तरह के पहले हैं जो ट्यूमर कोशिकाओं की पहचान करने और उनके विकास और प्रसार को कम करने में बहुत मजबूत और प्रभावी हैं। इस डीएनए रोबोटिक प्रणाली का उपयोग कई प्रकार के कैंसर के लिए सटीक और लक्षित कैंसर चिकित्सा के लिए किया जा सकता है, क्योंकि सभी ठोस ट्यूमर को खिलाने वाली रक्त वाहिकाएं अनिवार्य रूप से समान होती हैं।

इस शोध ने भविष्य के लिए तकनीकी विकास का उपयोग करके व्यावहारिक चिकित्सा समाधानों के बारे में सोचने और योजना बनाने का मार्ग प्रशस्त किया है। कैंसर अनुसंधान का अंतिम लक्ष्य ठोस ट्यूमर का सफल उन्मूलन है, जिसका कोई गंभीर दुष्प्रभाव नहीं है और मेटास्टेसिस कम हो गया है। इस अध्ययन को देखते हुए, हम भविष्य के लिए अपार आशा देखते हैं जहां यह वर्तमान रणनीति कैंसर से निपटने के अंतिम लक्ष्य को पूरा करने के लिए आदर्श हो सकती है। और न केवल कैंसर, इस रणनीति को कई अन्य बीमारियों के इलाज के लिए दवा वितरण मंच के रूप में भी विकसित किया जा सकता है क्योंकि दृष्टिकोण केवल नैनोबॉट्स की संरचना को संशोधित करना और लोड किए गए कार्गो को बदलना होगा। इसके अलावा, नैनोबॉट्स हमें मानव शरीर और मस्तिष्क की जटिलता को और समझने में मदद कर सकते हैं। यह दर्द रहित और गैर-आक्रामक सर्जरी करने में भी मदद करेगा, यहां तक ​​​​कि सबसे जटिल सर्जरी भी। इस बिंदु पर, उनके आकार के कारण, नैनोबॉट मस्तिष्क की कोशिकाओं के माध्यम से भी सर्फ कर सकते हैं और आगे के शोध के लिए आवश्यक सभी संबंधित जानकारी उत्पन्न कर सकते हैं। भविष्य में, मान लें कि अब से दो दशक बाद, नैनोबोट का एक इंजेक्शन बीमारियों को पूरी तरह से ठीक करने में सक्षम हो सकता है।

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{आप उद्धृत स्रोतों की सूची में नीचे दिए गए डीओआई लिंक पर क्लिक करके मूल शोध पत्र पढ़ सकते हैं}

स्रोत (रों)

ली एस एट अल 2018। एक डीएनए नैनोरोबोट विवो में एक आणविक ट्रिगर के जवाब में एक कैंसर चिकित्सीय के रूप में कार्य करता है। प्रकृति जैव प्रौद्योगिकीhttps://doi.org/10.1038/nbt.4071

एससीआईईयू टीम
एससीआईईयू टीमhttps://www.ScientificEuropean.co.uk
वैज्ञानिक यूरोपीय® | SCIEU.com | विज्ञान में महत्वपूर्ण प्रगति। मानव जाति पर प्रभाव। प्रेरक मन।

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