ભવિષ્યની કલ્પના કરો કે જ્યાં તમારા ડૉક્ટર તમારા પેશીઓમાં જેલ દાખલ કરી શકે અને જેલ સોફ્ટ વર્તમાન-સંચાલિત ઇલેક્ટ્રોડ બનાવે. આ પછી તમારા ચેતાતંત્રના રોગની સારવાર માટે ઉપયોગ કરી શકાય છે. થોડા સમય પછી, ઇલેક્ટ્રોડ ઓગળી જાય છે અને અદૃશ્ય થઈ જાય છે. સ્વીડિશ સંશોધકોએ પહેલાથી જ જેલ વિકસાવી છે અને સમય જતાં તેઓ ઈલેક્ટ્રોનિક્સને જૈવિક પેશીઓ સાથે જોડવામાં સક્ષમ બનવા માંગે છે - જેમ કે મગજ.
ઇન્જેક્ટેબલ જેલની વાહકતા માઇક્રોફેબ્રિકેટેડ સર્કિટ પર ચકાસવામાં આવે છે. છબી ક્રેડિટ: થોર બાલખેડ/લિંકોપિંગ યુનિવર્સિટી
ઇલેક્ટ્રોનિક દવા એ સંશોધનનું એક ક્ષેત્ર છે જે હાલના ક્ષેત્રમાં સરસ રીતે બંધ બેસતું નથી.
“અત્યારે તમે ભૌતિકશાસ્ત્રી, રસાયણશાસ્ત્રી અને મારી સાથે વાત કરી રહ્યાં છો, જેઓ બાયોમેડિસિનનું પૃષ્ઠભૂમિ ધરાવે છે. અમે અમારા વિવિધ ક્ષેત્રોના જ્ઞાનને એકીકૃત કરવા માટે ભૌતિક વૈજ્ઞાનિકો અને ઇલેક્ટ્રિકલ એન્જિનિયરો સાથે મળીને કામ કરીએ છીએ. આ કામ કરવા માટે, તમારે મગજને સમજવાની જરૂર છે અને તમારે રસાયણશાસ્ત્ર અને ભૌતિકશાસ્ત્રને સમજવાની જરૂર છે," લિન્કોપિંગ યુનિવર્સિટીમાં ઓર્ગેનિક ઇલેક્ટ્રોનિક્સની લેબોરેટરી, LOE ખાતે પીએચડી વિદ્યાર્થી હેન્ને બિઝમેન્સ કહે છે.
તેણી જે સંશોધનનો ઉલ્લેખ કરે છે તે કહેવાતા કાર્બનિક ઇલેક્ટ્રોનિક્સ વિશે છે જે જીવંત પેશીઓ સાથે જોડાયેલ હોઈ શકે છે. લાંબા ગાળાના ધ્યેય વિવિધ નર્વસ સિસ્ટમ અને મગજના રોગોની સારવાર માટે સક્ષમ બનવાનું છે. તેના સાથીદાર ટોબિઆસ અબ્રાહમસન રસાયણશાસ્ત્રી છે.
“અમારા સંશોધનની આંતરશાખાકીય પ્રકૃતિ, જ્યાં આપણે વિવિધ પાસાઓ અને જ્ઞાનના ક્ષેત્રોને જોડીએ છીએ, તે ખૂબ જ આકર્ષક છે. તમે એમ પણ કહી શકો કે મારી પાસે વધુ વ્યક્તિગત પ્રેરણા છે, કારણ કે મારા કુટુંબમાં એવા રોગો છે જે નર્વસ સિસ્ટમને અસર કરે છે," તે કહે છે.
બાયોલોજી અને ઇલેક્ટ્રોનિક્સ વચ્ચે ભાષાંતર કરે છે
પરંતુ કાર્બનિક ઇલેક્ટ્રોનિક્સ શું છે? અને તેનો ઉપયોગ રોગોની સારવાર માટે કેવી રીતે થઈ શકે છે - જેમ કે એપીલેપ્સી, ડિપ્રેશન અથવા અલ્ઝાઈમર અને પાર્કિન્સન - જેની સારવાર આજકાલ મુશ્કેલ છે?
“શરીરમાં, સંદેશાવ્યવહાર ઘણા નાના અણુઓ દ્વારા થાય છે, જેમ કે ન્યુરોટ્રાન્સમીટર અને આયનો. ન્યુરલ સિગ્નલિંગ એ ઉદાહરણ તરીકે આયનોની તરંગ પણ છે જે ઇલેક્ટ્રિક આવેગને જન્મ આપે છે. તેથી અમે કંઈક એવું ઈચ્છીએ છીએ જે તે બધી માહિતી લઈ શકે અને આયનો અને ઈલેક્ટ્રોન વચ્ચે અનુવાદક તરીકે કાર્ય કરી શકે,” ભૌતિકશાસ્ત્રની પૃષ્ઠભૂમિ ધરાવતા સહાયક પ્રોફેસર ઝેનોફોન સ્ટ્રેકોસાસ કહે છે.
2023 માં તેઓએ લિન્કોપિંગ યુનિવર્સિટી, લંડ યુનિવર્સિટી અને ગોથેનબર્ગ યુનિવર્સિટીના અન્ય સંશોધકો સાથે મળીને જીવંત પેશીઓમાં જેલ ઇલેક્ટ્રોડ્સ ઉગાડવાનું સંચાલન કર્યું.
"પ્રવાહ ચલાવવા માટે ધાતુઓ અને અન્ય અકાર્બનિક સામગ્રીનો ઉપયોગ કરવાને બદલે, કાર્બન અને હાઇડ્રોજન અણુઓ પર આધારિત વિવિધ સામગ્રીનો ઉપયોગ કરીને ઇલેક્ટ્રોનિક્સ બનાવી શકાય છે - બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, કાર્બનિક સામગ્રી - જે વાહક છે. આ જૈવિક પેશીઓ સાથે વધુ સુસંગત છે અને તેથી, ઉદાહરણ તરીકે, શરીર સાથે એકીકૃત થવા માટે વધુ યોગ્ય છે," ટોબીઆસ અબ્રાહમસન કહે છે.
કાર્બનિક ઈલેક્ટ્રોનિક સામગ્રી જૈવિક સિગ્નલોનું સંચાલન કરવા માટે ખૂબ જ ઉપયોગી છે, કારણ કે તે આયનો તેમજ ઈલેક્ટ્રોનનું સંચાલન કરી શકે છે. ઉપરાંત, તેઓ ધાતુઓથી વિપરીત નરમ હોય છે.
વિદ્યુત મગજ ઉત્તેજનાનો ઉપયોગ પહેલાથી જ કેટલાક રોગોની સારવાર માટે થાય છે. ઇલેક્ટ્રોડ્સ મગજમાં રોપવામાં આવે છે, ઉદાહરણ તરીકે પાર્કિન્સન રોગની સારવાર માટે.
“પરંતુ આજે તબીબી રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા પ્રત્યારોપણ તદ્દન પ્રાથમિક છે; તેઓ ધાતુઓ જેવી સખત અથવા સખત સામગ્રી પર આધારિત છે. અને આપણું શરીર નરમ છે. તેથી ત્યાં ઘર્ષણ છે, જે બળતરા અને ડાઘ પેશીની રચના તરફ દોરી શકે છે. અમારી સામગ્રી શરીર સાથે નરમ અને વધુ સુસંગત છે,” હેન્ને બિઝમેન્સ કહે છે.
છોડની અંદર ઇલેક્ટ્રોડ્સ
લગભગ દસ વર્ષ પહેલાં, LOE ખાતેના તેમના સાથીદારોએ બતાવ્યું કે તેઓ છોડને પાણીમાં દ્રાવ્ય પદાર્થને ચૂસી શકે છે, જે છોડના દાંડીની અંદર એક માળખું બનાવે છે જે વીજળીનું સંચાલન કરે છે. એક પ્રકારનું ઇલેક્ટ્રોડ, બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, છોડની અંદર.
પ્રશ્નમાંનો પદાર્થ એક કહેવાતા પોલિમર છે - એક પદાર્થ જેમાં ઘણા નાના સમાન એકમો હોય છે જે એકસાથે પોલિમરાઇઝેશન નામની પ્રક્રિયા દ્વારા લાંબી સાંકળો બનાવી શકે છે. તે સમયે, ગુલાબનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો અને સંશોધકો બતાવવામાં સક્ષમ હતા કે તેઓએ કાર્બનિક ઇલેક્ટ્રોડ બનાવ્યા છે. આનાથી સંશોધનના નવા ક્ષેત્રનો દરવાજો ખુલ્યો.
“પણ એક ટુકડો ખૂટતો હતો. ઉદાહરણ તરીકે, સસ્તન પ્રાણીઓની અંદર અને મગજમાં પોલિમર કેવી રીતે બનાવવું તે અમને ખબર ન હતી. પરંતુ પછી અમને સમજાયું કે અમે જેલમાં ઉત્સેચકો ધરાવી શકીએ છીએ અને પોલિમરાઇઝેશન શરૂ કરવા માટે શરીરના પોતાના પદાર્થોનો ઉપયોગ કરી શકીએ છીએ,” ઝેનોફોન સ્ટ્રેકોસાસ કહે છે.
આ વિચારને કારણે સંશોધકો હવે હળવા ચીકણા જેલ જેવા સોલ્યુશનને પેશીઓમાં દાખલ કરવામાં સક્ષમ બન્યા. જ્યારે તે શરીરના પોતાના પદાર્થો, જેમ કે ગ્લુકોઝના સંપર્કમાં આવે છે, ત્યારે જેલના ગુણધર્મો બદલાય છે. અને સ્વીડિશ સંશોધકો પેશીઓમાં ઇલેક્ટ્રોડ્સની રચનાને સક્રિય કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતી પદ્ધતિ સાથે સફળ થનારા વિશ્વમાં પ્રથમ હતા.
“જેલ પેશીમાં સ્વ-પોલિમરાઇઝ થાય છે અને ઇલેક્ટ્રિકલી વાહક બને છે. અમે બાયોલોજીને અમારા માટે તે કરવા દો," ઝેનોફોન સ્ટ્રેકોસાસ કહે છે.
ઉપરાંત, તે તે જગ્યાએ રહે છે જ્યાં તેને ઇન્જેક્શન આપવામાં આવ્યું હતું. આ મહત્વપૂર્ણ છે કારણ કે સંશોધકો પેશીમાં જેલ ક્યાં સ્થિત છે તે નિયંત્રિત કરવા સક્ષમ બનવા માંગે છે. સંશોધન ટીમે બતાવ્યું છે કે તેઓ આ રીતે ઝેબ્રાફિશના મગજમાં અને લીચની ચેતાતંત્રની આસપાસ ઇલેક્ટ્રોડ ઉગાડી શકે છે. તેઓ હવે તપાસ કરી રહ્યા છે કે શું તે ઉંદરમાં પણ કામ કરે છે.
પરંતુ જેલ સાથેના રોગોની સારવાર વાસ્તવિકતા બને તે પહેલાં ઘણી લાંબી મજલ કાપવાની છે. પ્રથમ, સંશોધન ટીમ અન્વેષણ કરશે કે જેલ પેશીઓની અંદર કેટલી સ્થિર છે. શું તે થોડા સમય પછી તૂટી જાય છે અને પછી શું થાય છે? બીજો મહત્વનો પ્રશ્ન એ છે કે વાહક જેલને શરીરની બહાર ઇલેક્ટ્રોનિક્સ સાથે કેવી રીતે કનેક્ટ કરી શકાય.
“તે કરવું સૌથી સહેલું નથી, પરંતુ મને આશા છે કે સમય જતાં આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ શરીરની અંદર, સેલ્યુલર સ્તર સુધી શું થાય છે તેનું નિરીક્ષણ કરવા માટે થઈ શકે છે. તો પછી કદાચ આપણે નર્વસ સિસ્ટમમાં વિવિધ રોગોને શું ઉત્તેજિત કરે છે અથવા તરફ દોરી જાય છે તે વિશે વધુ સમજી શકીશું," ટોબીઆસ અબ્રાહમસન કહે છે.
ઝેનોફોન સ્ટ્રેકોસાસ કહે છે, "ઘણું હલ કરવાનું બાકી છે, પરંતુ અમે પ્રગતિ કરી રહ્યા છીએ." તે અદ્ભુત હશે જો આપણે આખરે ઇલેક્ટ્રોડ્સનો ઉપયોગ શરીરની અંદરના સિગ્નલો વાંચવા માટે કરી શકીએ અને તેનો સંશોધન અથવા આરોગ્ય સંભાળમાં ઉપયોગ કરી શકીએ."
કેરિન સોડરલંડ લીફલર દ્વારા લખાયેલ
સોર્સ: લિંકપોપીંગ યુનિવર્સિટી
