पॉलिमर वी.एस. बैक्टीरिया। किसको?

शुभ दोपहर, प्रिय Habrausers!

आज मैं आपके साथ बैक्टीरिया और एंटीबायोटिक्स की बातचीत की समस्या पर चर्चा करना चाहूंगा, जो लंबे समय से कई वैज्ञानिकों के दिमाग में चिंता का विषय बना हुआ है।

मुख्य समस्या यह है कि बैक्टीरिया (उनके छोटे आकार के बावजूद) अत्यधिक व्यवहार्य हैं। उनका मुकाबला करने के लिए, नई प्रकार की दवाएं - एंटीबायोटिक दवाओं को समय-समय पर विकसित किया जाता है। एक नई दवा का निरंतर विकास उनके साथ निपटने का एकमात्र तरीका है, क्योंकि एक नए एंटीबायोटिक की उपस्थिति के कुछ समय बाद (और यह बहुत कम समय भी हो सकता है), यह (वही एंटीबायोटिक) तेजी से अपनी प्रभावशीलता खोना शुरू कर देता है।

यानी बैक्टीरिया से लड़ने की प्रक्रिया इस प्रकार है: बैक्टीरिया का इलाज एक नई दवा के साथ किया जाता है -> लगभग 99.99 प्रतिशत सभी बैक्टीरिया मर जाते हैं (जो, पहली नज़र में, बहुत अच्छा है) -> शेष 0.01 प्रतिशत तेजी से गुणा करना जारी है -> सब कुछ अपनी मूल स्थिति में लौटता है केवल एक परिवर्तन के साथ, नए बैक्टीरिया नई दवा के लिए प्रतिरक्षा बन जाते हैं। और फिर, नए विकास की जरूरत है।

लेकिन नई दवाओं के विकास की गति नए प्रकार के रोगजनकों के उद्भव की गति के साथ तालमेल नहीं रख रही है। इनसे निपटने के लिए लोगों को लगातार एक नए टूल की जरूरत होती है। स्थिति इस तथ्य से बढ़ी है कि हाल के वर्षों में एंटीबायोटिक-प्रतिरोधी बैक्टीरिया तेजी से जीवन-धमकाने वाले संक्रमणों का प्रकोप पैदा कर रहे हैं।

क्या कोई उम्मीद है?

हाल ही में, आईबीएम रिसर्च और सिंगापुर इंस्टीट्यूट ऑफ बायोइंजीनियरिंग एंड नैनो टेक्नोलॉजी के शोधकर्ताओं ने नए प्रकार के पॉलिमर विकसित किए हैं जो एंटीबायोटिक-प्रतिरोधी बैक्टीरिया और संक्रामक एजेंटों का पता लगाने और उन्हें नष्ट करने की कोशिश करते हैं, जैसे कि स्टैफिलोकोकस ऑरियस के प्रतिरोधी मेथिसिलिन (मेथिसिलिन-प्रतिरोधी स्टैफिलोकोकस ऑरियस, एमआरएसए)।

यह खोज नई अर्धचालक विनिर्माण प्रौद्योगिकियों (!) के विकास का एक साइड इफेक्ट था। अलामाडेन, कैलिफोर्निया में आईबीएम रिसर्च के रसायनज्ञ, सिलिकॉन सब्सट्रेट पर सूक्ष्म संरचनाओं को बनाने के लिए एक नई विधि पर काम कर रहे हैं।

अनुसंधान के दौरान, नई सामग्रियों का विकास किया गया, जिनमें से एक विद्युत क्षमता वाले कणों को एक साथ समूहीकृत किया गया और पॉलिमर बनाया गया जो सिलिकॉन सतह को नक़्क़ाशीदार पदार्थ से बचाते हैं।

आवश्यक सामग्री पाए जाने के बाद, और तकनीक ने आवश्यकतानुसार काम किया, वैज्ञानिकों ने यह पता लगाने के लिए अतिरिक्त अध्ययन किए कि क्या इन सामग्रियों का अन्यत्र उपयोग करना संभव है। कई प्रयोगों के परिणामस्वरूप, नैनोकणों ने दिखाई दिया कि बैक्टीरिया झिल्ली को छिद्रित करके बैक्टीरिया को नष्ट करते हैं।

किस सिद्धांत से ये पॉलिमर बैक्टीरिया से लड़ते हैं?

नैनोपार्टिकल्स एक विशेष पॉलिमर सामग्री से बने होते हैं। जब शरीर या मानव शरीर में पानी के साथ बातचीत करते हैं, तो वे स्वतंत्र रूप से 200 नैनोमीटर आकार की बूंदों में इकट्ठा होते हैं (जो मानव बाल की तुलना में 50,000 गुना पतला है)। इन बूंदों में एक छोटा सा सकारात्मक विद्युत आवेश होता है और इसलिए उन जीवाणुओं के प्रति आकर्षित होते हैं जिनके पास ऋणात्मक विद्युत आवेश होता है, जो उन्हें मानव शरीर की कोशिकाओं से अलग बनाता है। इसके बाद, नैनोड्रॉप्स बैक्टीरिया के गोले की झिल्लियों को ढंकते हैं और उनमें बड़े छिद्रों को छिद्रित करते हैं, जिससे वे उन जीवाणुओं को नष्ट कर देते हैं, जिनके आसपास की स्वस्थ कोशिकाओं को नष्ट किए बिना इलाज करना मुश्किल होता है।


(बाएं) से पहले बैक्टीरिया और 8 घंटे बाद (दाएं) नैनोकणों के साथ ऊष्मायन

बैक्टीरिया की वसूली की समस्या पर लौटते हुए, इस बात पर जोर देना आवश्यक है कि ये पॉलिमर बैक्टीरिया में दवाओं के प्रतिरोध के विकास को भी बाधित करते हैं। वे बैक्टीरिया की कोशिका में कोशिका की दीवार और झिल्ली के माध्यम से टूटते हैं, जो पारंपरिक एंटीबायोटिक दवाओं की तुलना में संक्रमित कोशिकाओं पर हमला करने का एक मौलिक रूप से अलग तरीका बताता है।

चूंकि प्रत्येक नैनोड्रॉप्ट कई लक्ष्यों को मार सकता है, इसलिए उनकी उच्च एकाग्रता का उपयोग करने की कोई आवश्यकता नहीं है। कुछ दिनों के बाद, नैनोकणों कार्बन डाइऑक्साइड और गैर विषैले आदिम अल्कोहल यौगिकों में विघटित हो जाते हैं, जो शरीर से स्वाभाविक रूप से उत्सर्जित होते हैं।

जेम्स हेड्रिक (आईबीएम रिसर्च के एक वैज्ञानिक - अल्माडेन, एक शोध संस्थान जो होनहार कार्बनिक पदार्थों के अध्ययन में लगे हुए हैं) के अनुसार, "इस खोज के लिए धन्यवाद, हम आज पूरी तरह से नया बनाने के लिए, अर्धचालक उद्योग में किए गए सामग्री विज्ञान के क्षेत्र में कई वर्षों के शोध और विकास के परिणामों का उपयोग कर सकते हैं। एक दवा वितरण तंत्र जो चिकित्सीय प्रभाव के संदर्भ में दवाओं को अधिक प्रभावी और अत्यधिक विशिष्ट बनाने में सक्षम है। "

इंस्टीट्यूट ऑफ बायोइंजीनियरिंग एंड नैनोटेक्नोलॉजी, सिंगापुर में टीम लीडर यियान यांग ने भी जोर दिया: "हमारे नए नैनोस्ट्रक्चर का उपयोग करके, हम एमआरएसए संक्रमण और अन्य संक्रामक रोगों के इलाज के लिए वास्तव में प्रभावी चिकित्सीय समाधान पेश कर सकते हैं।"

अधिकांश जीवाणुरोधी एजेंटों के विपरीत, ये संरचनाएं बायोडिग्रेडेबल (यानी बायोडिग्रेडेबल) हैं, जो उनके संभावित उपयोग के दायरे का विस्तार करती हैं, क्योंकि, जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, वे शरीर से स्वाभाविक रूप से उत्सर्जित हो सकते हैं (शरीर में रहने के बजाय और जमा होते हैं उसके अंगों में)।

जब औद्योगिक पैमाने पर निर्मित किया जाता है, तो इन बायोडिग्रेडेबल नैनोसंरचनाओं को सीधे शरीर में पेश किया जा सकता है या त्वचा पर लागू किया जा सकता है, जो डियोडरेंट, साबुन, गीले पोंछे और अन्य कीटाणुनाशक जैसी रोजमर्रा की वस्तुओं के साथ त्वचा के संक्रमण का इलाज करने की अनुमति देगा।

तपेदिक और फुफ्फुसीय संक्रमण के उपचार के लिए, घाव भरने के लिए इन नैनोस्ट्रक्चर का उपयोग किया जा सकता है।
बैक्टीरिया और सूक्ष्मजीवों को खोजने और शारीरिक रूप से हमला करने का एक नया तरीका बीमारी से लड़ने का एक बेहद आशाजनक तरीका है।



वर्तमान में, आईबीएम रिसर्च के शोधकर्ता पॉलीमरिक सामग्री का उपयोग करके रोगजनकों का मुकाबला करने के लिए प्रौद्योगिकी के आगे के विकास और परीक्षण पर काम कर रहे हैं और एक ऐसी साझेदार कंपनी की तलाश कर रहे हैं जो ऐसी तकनीक का व्यवसायीकरण करेगी।

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