ஊசி மூலம் செலுத்தக்கூடிய நானோ துகள்கள் பார்வையற்ற விழித்திரைகளில் ஒளி பதிலை மீட்டெடுக்கின்றன

ஊசி மூலம் செலுத்தக்கூடிய நானோ துகள்கள் பார்வையற்ற விழித்திரைகளுக்கு ஒளி பதிலை அளிக்கின்றன

ஒரு சர்வதேச ஆராய்ச்சிக் குழு, பார்வையற்ற விழித்திரைகளை ஒளிக்கு பதிலளிக்கச் செய்யக்கூடிய நுண்ணிய துகள்களை உருவாக்கியுள்ளது. இந்தத் துகள்கள் ஊசி மூலம் செலுத்தக்கூடிய சிறிய ஒளி ஏற்பிகளாக செயல்படுகின்றன. கண்ணுக்குள் செலுத்தப்பட்டதும், அவை விழித்திரையில் உள்ள நரம்பு செல்களுக்கு அருகில் தங்குகின்றன, ஒளி அவற்றின் மீது படும்போது அவை மின் மற்றும் வேதியியல் செயல்முறைகளைத் தூண்டுகின்றன, அவை அந்த நியூரான்களை செயல்படுத்தி மூளை நோக்கி சமிக்ஞைகளை அனுப்பத் தூண்டுகின்றன.

Nature Biomedical Engineering இதழில் வெளியிடப்பட்ட இந்தக் கண்டுபிடிப்புகள் முன்-மருத்துவ நிலையில் உள்ளன: ஆதாரங்கள் பார்வையற்ற எலிகளில் நடத்தப்பட்ட சோதனைகள் மற்றும் பன்றிகளிடமிருந்து எடுக்கப்பட்ட விழித்திரை திசுக்களில் இருந்து பெறப்பட்டவை. இருப்பினும், ஏழு ஆண்டுகளுக்கு முன்பு ஆர்ஹஸ் பல்கலைக்கழகத்தில் ஒரு லட்சிய கேள்வியுடன் தொடங்கிய ஆராய்ச்சி முயற்சியில் இது ஒரு புதிய அத்தியாயத்தைக் குறிக்கிறது — ஒளிக்கும் உயிரணுக்களுக்கும் இடையே ஒரு வயர்லெஸ் இடைமுகமாக செயல்பட ஒரு பொருளை உருவாக்க முடியுமா என்பது.

துகள்கள் எவ்வாறு ஒளியை நரம்பு சமிக்ஞைகளாக மாற்றுகின்றன

இந்த அணுகுமுறையைப் புரிந்துகொள்ள, கண்ணின் பின்பகுதியில் இருந்து தொடங்குவது உதவும். விழித்திரை என்பது ஒளி-உணர்திறன் ஃபோட்டோரிசெப்டர்கள் பொதுவாக வரும் ஒளியைப் பிடித்து, மூளை பார்வையை உருவாக்கப் பயன்படுத்தும் சமிக்ஞைகளைத் தொடங்கும் இடமாகும். நானோ துகள் உத்தி அந்த செல்களை மாற்ற முயற்சிக்கவில்லை. மாறாக, விழித்திரையில் எஞ்சியிருக்கும் நரம்பு செல்களுக்கு ஒளியைப் பெறுவதற்கான ஒரு புதிய வழியை அளிக்கிறது.

ஊசி மூலம் செலுத்தப்பட்ட பிறகு, துகள்கள் விழித்திரை நரம்பு செல்களுக்கு அருகில் தங்குகின்றன. ஒளி அவற்றின் மீது படும்போது, மின் மற்றும் வேதியியல் நிகழ்வுகளின் சங்கிலி தொடர்கிறது, அந்த நிகழ்வுகள் நியூரான்களை இயக்கும் திறன் கொண்டவை. துகள்கள் ஒளியால் தூண்டப்படுகின்றன மற்றும் வெளிப்புற மின் ஆற்றல் மூலத்துடன் இணைக்கப்படாமல் ஊசி மூலம் செலுத்தப்படுகின்றன என்பதால், குழு அவற்றை ஒளிக்கும் உயிரணுக்களுக்கும் இடையே ஒரு வயர்லெஸ் இடைமுகம் என்று விவரிக்கிறது.

கால்சியம் வெளியீடு வழிமுறையை வெளிப்படுத்துகிறது

ஒரு துகள் ஒளியை உயிரியல் செயல்பாடாக எவ்வாறு மாற்றுகிறது என்பதைப் புரிந்துகொள்ள செல்களை நெருக்கமாக கவனிக்க வேண்டும். ஒரு சோதனைத் தொகுப்பில், உயிருள்ள செல்கள் நானோ துகள்களை உள்வாங்கின; பின்னர் துகள்கள் நீல ஒளிக்கு வெளிப்படுத்தப்பட்டபோது, செல்கள் கால்சியத்தை வெளியிட்டன. கால்சியம் செல்லுலார் சமிக்ஞை அனுப்புதலில் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது, எனவே அதன் வெளியீடு துகள்களின் விளைவுக்கான அளவிடக்கூடிய வெளிப்பாடாக செயல்பட்டது. இந்த வேலை நானோ துகள்கள் ஒளியை செல்கள் பதிலளிக்கக்கூடிய செயல்பாடாக எவ்வாறு மாற்றுகின்றன என்பதை ஆராய்ச்சியாளர்கள் புரிந்துகொள்ள உதவியது — இந்த அணுகுமுறை ஏன் நியூரான்களை இயக்க முடியும் என்பதை விளக்குவதில் ஒரு முக்கிய படி. ஆர்ஹஸ் பல்கலைக்கழகத்தின் உயிரியல் மற்றும் வேதியியல் பொறியியல் துறையில் இணைப் பேராசிரியர் மெங்லின் சென், ஒளி-உணர்திறன் துகள்களுக்கும் உயிருள்ள செல்களுக்கும் இடையிலான இத்தகைய இடைவினைகளைத் துல்லியமாக ஆய்வு செய்கிறார்.

சோதனைகள் என்ன காட்டின

இரண்டு வகையான ஆதாரங்கள் இந்த ஆய்வை உறுதிப்படுத்துகின்றன. பார்வையற்ற எலிகளில், ஆராய்ச்சியாளர்கள் பார்வைத் தகவலை செயலாக்கும் மூளைப் பகுதியான காட்சிப் புறணியில் ஒளி-தூண்டப்பட்ட சமிக்ஞைகளைக் கண்டறிய முடிந்தது. விலங்குகள் ஒளிக்கு நடத்தை பதில்களையும் காட்டின — இது சமிக்ஞை வெறுமனே இருந்தது மட்டுமல்ல, விலங்குக்கு அர்த்தமுள்ளதாகவும் இருந்தது என்பதற்கான அறிகுறி. தனித்தனியாக, இந்தத் தொழில்நுட்பம் பன்றிகளின் விழித்திரை திசுக்களில் நரம்பு செல்களை செயல்படுத்த முடியும் என்பதைக் குழு காட்டியது, இது விளைவு ஒரு இனத்திற்கு மட்டும் ограничப்படவில்லை என்பதைக் குறிக்கிறது.

• பார்வையற்ற எலிகளின் காட்சிப் புறணியில் ஒளி-தூண்டப்பட்ட சமிக்ஞைகள் கண்டறியப்பட்டன.
• பார்வையற்ற எலிகள் ஒளிக்கு நடத்தை பதில்களைக் காட்டின.
• பன்றி விழித்திரை திசுக்களில் உள்ள நரம்பு செல்கள் இந்தத் தொழில்நுட்பத்தால் செயல்படுத்தப்பட்டன.
• துகள்கள் வயர்டு இம்பிளாண்ட்களாக அல்லாமல் ஊசி மூலம் செலுத்தக்கூடிய, ஒளி-இயக்கப்படும் ஏற்பிகளாக செயல்படுகின்றன.

ஒன்றாகப் படிக்கும்போது, இந்த முடிவுகள் கண்ணுக்குள் ஒளி நுழைவதில் இருந்து, விழித்திரை நியூரான்களின் செயல்படுத்தல் வரை, மூளையில் கண்டறியக்கூடிய பதில்வரை ஒரு பாதையைக் காட்டுகின்றன.

ஒரு எளிய கேள்வியின் மீது கட்டப்பட்ட ஏழு ஆண்டு திட்டம்

இந்த ஆய்வு ஏழு ஆண்டுகளுக்கு முன்பு ஆர்ஹஸ் பல்கலைக்கழகத்தில் தொடங்கிய ஒரு திட்டத்தின் சமீபத்திய அத்தியாயமாகும். அடிப்படைக் கருத்து வேண்டுமென்றே லட்சியமாக இருந்தது: உடலுக்குள் வைக்கக்கூடிய ஒரு வகையான நுண்ணிய "சூரிய மின்கலத்தை" ஆராய்ச்சியாளர்கள் உருவாக்க முடியுமா, அது ஒளியைப் பயன்படுத்தி செல்லுலார் செயல்பாட்டைக் கட்டுப்படுத்த முடியுமா? அந்த வரையறை அத்தியாவசிய தந்திரத்தைப் பிடிக்கிறது — ஒளியைச் சேகரித்து, உயிரியல் பயன்படுத்தக்கூடிய ஒரு வகை ஆற்றலாக மாற்றும் ஒரு பொருள்.

ஒளிக்கும் உயிருள்ள செல்களுக்கும் இடையே ஒரு வயர்லெஸ் இடைமுகமாக செயல்படக்கூடிய ஒரு பொருளை உருவாக்க முடியுமா என்பது பற்றிய ஒரு அடிப்படை கேள்வியே அசல் உந்துதலாக இருந்தது என்று சென் விவரிக்கிறார். புதிய முடிவுகள், பார்வையற்ற விழித்திரைகளில் நரம்பு செல்களை செயல்படுத்த துகள்கள் முடிகிறது என்பதைக் காட்டுகின்றன, இது ஒரு புதிய வகை விழித்திரை செயற்கை உறுப்பை உருவாக்கும் குழுவின் நீண்டகால இலக்கை நெருங்கச் செய்கிறது என்று அவர் குறிப்பிடுகிறார்.

ஒரு புதிய வகை விழித்திரை செயற்கை உறுப்பு ஏன் முக்கியம்

நீண்டகால இலக்கு என்பது ஒரு நிலையான வன்பொருள் துண்டுக்குப் பதிலாக ஒளி-உணர்திறன் துகள்களை நம்பியிருக்கும் பார்வைக்கான ஒரு செயற்கை உறுப்பு அணுகுமுறையாகும். துகள்கள் ஊசி மூலம் செலுத்தப்பட்டு ஒளியால் இயக்கப்படுவதால், இந்தக் கருத்து வடிவமைப்பிலேயே வயர்லெஸ் ஆக இருக்கும் ஒரு விழித்திரை செயற்கை உறுப்பை நோக்கிக் காட்டுகிறது. ஒளி-உணரும் செல்களை இழந்துவிட்டாலும் அவற்றுக்குப் பின்னால் உள்ள நரம்பு செல்களைத் தக்கவைத்திருக்கும் விழித்திரைகளுக்கு, இதன் கவர்ச்சி நேரடியானது: துகள்கள் இழந்த ஒளி-கண்டறிதல் செயல்பாட்டை வழங்குகின்றன, விழித்திரையின் சொந்த சுற்று சமிக்ஞையை மேலும் எடுத்துச் செல்கிறது.

இன்னும் என்ன காட்டப்பட வேண்டும்

இந்த முடிவுகளுடன் முக்கியமான எச்சரிக்கைகள் வருகின்றன. இந்த ஆய்வு முன்-மருத்துவ நிலையில் உள்ளது, அதன் ஆதாரங்கள் மனித நோயாளிகளிடமிருந்து அல்லாமல் பார்வையற்ற எலிகள் மற்றும் பன்றி விழித்திரை திசுக்களில் இருந்து வருகின்றன. இந்த அணுகுமுறை இறுதியில் மக்களில் பயன்படுத்தக்கூடிய பார்வையாக மாற்றப்பட முடியுமா — மற்றும் உயிருள்ள கண்ணுக்குள் நீண்ட காலத்திற்கு துகள்கள் எவ்வளவு நிலையானதாக, பாதுகாப்பானதாக மற்றும் நீடித்ததாக இருக்கும் என்பது — மேலும் ஆராய்ச்சி மற்றும் மருத்துவ சோதனைகள் மட்டுமே பதிலளிக்கக்கூடிய கேள்விகள்.

தற்போதைய வேலை நிறுவுவது ஒரு கொள்கை சான்று: துகள்கள் பார்வையற்ற விழித்திரைகளை ஒளிக்கு பதிலளிக்கச் செய்தன, அந்த பதில் மூளையில் பதிவாகும் அளவுக்கு தூரம் பயணித்தது.

முக்கிய கருத்து

ஒரு நுண்ணிய ஒளி-செல் இடைமுகத்தை உருவாக்கும் ஏழு ஆண்டு முயற்சி, பார்வையற்ற விழித்திரைகளில் ஒளி பதிலை மீட்டெடுக்கும் ஊசி மூலம் செலுத்தக்கூடிய நானோ துகள்களை உருவாக்கியுள்ளது. எலிகளில், அதன் விளைவாக வந்த சமிக்ஞைகள் காட்சிப் புறணியை அடைந்து நடத்தையை மாற்றின; பன்றி திசுக்களில், விழித்திரை நியூரான்கள் செயல்படுத்தப்பட்டன. ஆராய்ச்சியாளர்கள் இந்த முன்னேற்றத்தை ஒரு புதிய வகை விழித்திரை செயற்கை உறுப்பு நோக்கிய ஒரு படியாக நிலைநிறுத்துகிறார்கள், தொழில்நுட்பம் இன்னும் முன்-மருத்துவ நிலையில் உள்ளது.

இந்தக் கட்டுரை Phys.org இன் செய்தி அறிக்கையை அடிப்படையாகக் கொண்டது. அசல் கட்டுரையைப் படிக்கவும்.