इंजेक्टेबल नैनोकण अंधी रेटिना को प्रकाश प्रतिक्रिया देते हैं
एक अंतरराष्ट्रीय शोध दल ने सूक्ष्म कण विकसित किए हैं जो अंधी रेटिना को प्रकाश के प्रति प्रतिक्रिया करने में सक्षम बना सकते हैं। ये कण सूक्ष्म, इंजेक्टेबल प्रकाश रिसेप्टर के रूप में व्यवहार करते हैं। आंख में पहुंचने के बाद, वे रेटिना की तंत्रिका कोशिकाओं के पास जमा हो जाते हैं, और जब प्रकाश उन पर पड़ता है तो वे विद्युत और रासायनिक प्रक्रियाओं को ट्रिगर करते हैं जो उन न्यूरॉन्स को सक्रिय कर सकती हैं और उन्हें मस्तिष्क की ओर संकेत भेजने के लिए प्रेरित कर सकती हैं।
नेचर बायोमेडिकल इंजीनियरिंग में प्रकाशित ये निष्कर्ष प्रीक्लिनिकल हैं: साक्ष्य अंधे चूहों के प्रयोगों और सूअरों से लिए गए रेटिना ऊतक से आते हैं। फिर भी, वे सात साल पहले ऑर्हस यूनिवर्सिटी में शुरू हुए एक शोध प्रयास का नया अध्याय हैं, जिसमें एक महत्वाकांक्षी प्रश्न था — क्या एक ऐसी सामग्री बनाई जा सकती है जो प्रकाश और जीवित कोशिकाओं के बीच वायरलेस इंटरफेस का काम करे।
कण प्रकाश को तंत्रिका संकेतों में कैसे बदलते हैं
इस दृष्टिकोण को समझने के लिए, आंख के पिछले हिस्से से शुरू करना मददगार होता है। रेटिना वह जगह है जहां प्रकाश-संवेदनशील फोटोरिसेप्टर सामान्य रूप से आने वाले प्रकाश को पकड़ते हैं और उन संकेतों को शुरू करते हैं जिनका उपयोग मस्तिष्क दृष्टि बनाने के लिए करता है। नैनोकण रणनीति उन कोशिकाओं को बदलने का प्रयास नहीं करती। इसके बजाय, यह रेटिना में बची हुई तंत्रिका कोशिकाओं को प्रकाश प्राप्त करने का एक नया मार्ग देती है।
इंजेक्शन के बाद, कण रेटिना की तंत्रिका कोशिकाओं के पास आराम करने लगते हैं। जब प्रकाश उनसे टकराता है, तो विद्युत और रासायनिक घटनाओं की एक श्रृंखला शुरू होती है, और वे घटनाएं न्यूरॉन्स को चालू करने में सक्षम होती हैं। चूंकि कण प्रकाश द्वारा ही सक्रिय होते हैं और बाहरी शक्ति स्रोत से जुड़े होने के बजाय इंजेक्शन द्वारा दिए जाते हैं, इसलिए टीम उन्हें प्रकाश और जीवित कोशिकाओं के बीच वायरलेस इंटरफेस बताती है।
कैल्शियम रिलीज से तंत्र का पता चलता है
यह समझने के लिए कि कोई कण प्रकाश को जैविक गतिविधि में कैसे बदलता है, कोशिकाओं को करीब से देखना आवश्यक है। प्रयोगों के एक समूह में, जीवित कोशिकाओं ने नैनोकणों को ग्रहण किया; जब फिर कणों को नीली रोशनी में उजागर किया गया, तो कोशिकाओं ने कैल्शियम छोड़ा। कैल्शियम कोशिकीय सिग्नलिंग में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, इसलिए इसका निकलना कणों के प्रभाव का एक मापने योग्य संकेत था। इस काम ने शोधकर्ताओं को यह समझने में मदद की कि नैनोकण प्रकाश को उस गतिविधि में कैसे बदलते हैं जिस पर कोशिकाएं प्रतिक्रिया कर सकती हैं — यह समझाने में एक महत्वपूर्ण कदम है कि यह दृष्टिकोण न्यूरॉन्स को कैसे चला सकता है। ऑर्हस यूनिवर्सिटी के जैविक और रासायनिक इंजीनियरिंग विभाग की एसोसिएट प्रोफेसर मेंगलिन चेन ठीक इन्हीं प्रकाश-संवेदनशील कणों और जीवित कोशिकाओं के बीच परस्पर क्रियाओं का अध्ययन करती हैं।
प्रयोगों ने क्या दिखाया
अध्ययन को दो साक्ष्य श्रृंखलाएं मजबूती देती हैं। अंधे चूहों में, शोधकर्ता विजुअल कॉर्टेक्स में प्रकाश-प्रेरित संकेतों का पता लगाने में सक्षम थे, जो दृश्य जानकारी को संसाधित करने वाला मस्तिष्क क्षेत्र है। जानवरों ने प्रकाश के प्रति व्यवहारिक प्रतिक्रियाएं भी दिखाईं — यह संकेत कि संकेत केवल मौजूद नहीं था बल्कि जानवर के लिए अर्थपूर्ण था। अलग से, टीम ने दिखाया कि यह तकनीक सूअरों के रेटिना ऊतक में तंत्रिका कोशिकाओं को सक्रिय कर सकती है, जो संकेत देती है कि प्रभाव केवल एक प्रजाति तक सीमित नहीं है।
- अंधे चूहों के विजुअल कॉर्टेक्स में प्रकाश-प्रेरित संकेतों का पता लगाया गया।
- अंधे चूहों ने प्रकाश के प्रति व्यवहारिक प्रतिक्रियाएं दिखाईं।
- सूअर के रेटिना ऊतक में तंत्रिका कोशिकाएं इस तकनीक से सक्रिय हुईं।
- कण वायर्ड इम्प्लांट के बजाय इंजेक्टेबल, प्रकाश-चालित रिसेप्टर के रूप में कार्य करते हैं।
एक साथ पढ़ने पर, परिणाम आंख में प्रवेश करने वाले प्रकाश से लेकर रेटिना न्यूरॉन्स के सक्रियण तक, और मस्तिष्क में पता लगाने योग्य प्रतिक्रिया तक का मार्ग दर्शाते हैं।
एक साधारण प्रश्न पर बना सात साल का प्रोजेक्ट
यह अध्ययन सात साल पहले ऑर्हस यूनिवर्सिटी में शुरू हुए एक कार्यक्रम का नवीनतम अध्याय है। स्थापना विचार जानबूझकर महत्वाकांक्षी था: क्या शोधकर्ता एक प्रकार की सूक्ष्म "सौर सेल" विकसित कर सकते हैं जिसे शरीर के अंदर रखा जा सके और कोशिकीय गतिविधि को नियंत्रित करने के लिए प्रकाश का उपयोग कर सके? यह ढांचा उस मूल चाल को दर्शाता है — एक ऐसी सामग्री जो प्रकाश को संग्रह करती है और उसे ऊर्जा के उस रूप में बदलती है जिसका जीव विज्ञान उपयोग कर सकता है।
चेन मूल प्रेरणा को इस बारे में एक मौलिक प्रश्न बताती हैं कि क्या ऐसी सामग्री बनाना संभव था जो प्रकाश और जीवित कोशिकाओं के बीच वायरलेस इंटरफेस का काम कर सके। वे बताती हैं कि नए परिणाम दिखाते हैं कि कण अंधी रेटिना में तंत्रिका कोशिकाओं को सक्रिय करने में सक्षम हैं, जो टीम को नए प्रकार के रेटिनल प्रोस्थेसिस विकसित करने के अपने दीर्घकालिक लक्ष्य के करीब लाता है।
नए प्रकार का रेटिनल प्रोस्थेसिस क्यों मायने रखता है
दीर्घकालिक लक्ष्य दृष्टि के लिए एक प्रोस्थेटिक दृष्टिकोण है जो निश्चित हार्डवेयर के बजाय प्रकाश-संवेदनशील कणों पर निर्भर करता है। चूंकि कण इंजेक्ट किए जाते हैं और प्रकाश से चालू होते हैं, यह अवधारणा एक ऐसे रेटिनल प्रोस्थेसिस की ओर इशारा करती है जो डिज़ाइन से वायरलेस है। उन रेटिना के लिए जिन्होंने अपनी प्रकाश-संवेदन कोशिकाएं खो दी हैं लेकिन उनके बाद की तंत्रिका कोशिकाएं बची हुई हैं, आकर्षण सीधा है: कण गायब प्रकाश-संसूचन कार्य की आपूर्ति करते हैं, और रेटिना का अपना सर्किटरी संकेत को आगे ले जाता है।
अभी क्या दिखाया जाना बाकी है
इन परिणामों के साथ महत्वपूर्ण चेतावनियां भी हैं। अध्ययन प्रीक्लिनिकल है, और इसके साक्ष्य मानव रोगियों के बजाय अंधे चूहों और सूअर के रेटिना ऊतक से आते हैं। क्या यह दृष्टिकोण अंततः लोगों में उपयोगी दृष्टि में परिवर्तित हो सकता है — और जीवित आंख के अंदर लंबे समय तक कण कितने स्थिर, सुरक्षित और टिकाऊ साबित होंगे — ये ऐसे प्रश्न हैं जिनका उत्तर केवल आगे के शोध और नैदानिक परीक्षण ही दे सकते हैं।
वर्तमान कार्य जो स्थापित करता है वह एक सिद्धांत का प्रमाण है: कणों ने अंधी रेटिना को प्रकाश के प्रति प्रतिक्रिया करने में सक्षम बनाया, और वह प्रतिक्रिया मस्तिष्क में दर्ज होने तक पहुंची।
मुख्य बात
सूक्ष्म प्रकाश-से-कोशिका इंटरफेस बनाने के सात साल के प्रयास ने इंजेक्टेबल नैनोकण तैयार किए हैं जो अंधी रेटिना में प्रकाश प्रतिक्रिया बहाल करते हैं। चूहों में, परिणामी संकेत विजुअल कॉर्टेक्स तक पहुंचे और व्यवहार बदला; सूअर के ऊतक में, रेटिना न्यूरॉन्स सक्रिय हुए। शोधकर्ता इस प्रगति को रेटिनल प्रोस्थेसिस के एक नए वर्ग की ओर एक कदम के रूप में प्रस्तुत करते हैं, जिसमें तकनीक अभी भी प्रीक्लिनिकल चरण में है।
यह लेख Phys.org की रिपोर्टिंग पर आधारित है। मूल लेख पढ़ें।
Originally published on phys.org