নতুন ইমেজিং পদ্ধতি ছোট রোবটকে দৃশ্যমান করে তোলে

নতুন ইমেজিং পদ্ধতি ছোট রোবটকে দৃশ্যমান করে তোলে

ফ্লোরিয়ান মেয়ার দ্বারা

কোন বড় অস্ত্রোপচারের হস্তক্ষেপ ছাড়াই কীভাবে মস্তিষ্ক থেকে রক্তের জমাট অপসারণ করা যায়? কীভাবে একটি ওষুধ একটি রোগাক্রান্ত অঙ্গে সুনির্দিষ্টভাবে বিতরণ করা যেতে পারে যা পৌঁছানো কঠিন? এগুলি মেডিকেল মাইক্রোরোবোটিক্সের ক্ষেত্রে গবেষকদের দ্বারা কল্পনা করা অগণিত উদ্ভাবনের দুটি উদাহরণ। ক্ষুদ্র রোবটগুলি ভবিষ্যতের চিকিৎসাকে মৌলিকভাবে পরিবর্তন করার প্রতিশ্রুতি দেয়: একদিন, তারা ক্ষতিকারকতা দূর করতে, সংক্রমণের বিরুদ্ধে লড়াই করতে বা সম্পূর্ণরূপে অনাক্রম্যভাবে সঠিক ডায়াগনস্টিক তথ্য সরবরাহ করতে রোগীর ভাস্কুল্যাচারের মধ্য দিয়ে যেতে পারে। নীতিগতভাবে, তাই গবেষকরা যুক্তি দেন, সংবহন ব্যবস্থা মাইক্রোরোবটগুলির জন্য একটি আদর্শ ডেলিভারি রুট হিসাবে কাজ করতে পারে, কারণ এটি শরীরের সমস্ত অঙ্গ এবং টিস্যুতে পৌঁছায়।

এই ধরনের মাইক্রোরোবটগুলি নিরাপদে এবং নির্ভরযোগ্যভাবে উদ্দিষ্ট চিকিৎসা হস্তক্ষেপগুলি সম্পাদন করতে সক্ষম হওয়ার জন্য, তাদের জৈবিক কোষের চেয়ে বড় হওয়া উচিত নয়। মানুষের মধ্যে, একটি কোষের গড় ব্যাস 25 মাইক্রোমিটার – একটি মাইক্রোমিটার একটি মিটারের এক মিলিয়ন ভাগ। মানুষের ক্ষুদ্রতম রক্তনালী, কৈশিক, এমনকি পাতলা: তাদের গড় ব্যাস মাত্র 8 মাইক্রোমিটার। ক্ষুদ্রতম রক্তনালীর মধ্য দিয়ে যেতে হলে মাইক্রোরোবটগুলো অবশ্যই ছোট হতে হবে। যাইহোক, এই ধরনের একটি ছোট আকারও তাদের খালি চোখে অদৃশ্য করে তোলে – এবং বিজ্ঞানও এখনও মাইক্রোন-আকারের রোবটগুলিকে পৃথকভাবে সনাক্ত এবং ট্র্যাক করার প্রযুক্তিগত সমাধান খুঁজে পায়নি কারণ তারা শরীরে সঞ্চালিত হয়।

প্রথমবারের জন্য সঞ্চালন মাইক্রোরোবট ট্র্যাকিং

“এই ভবিষ্যত দৃশ্য বাস্তবে পরিণত হওয়ার আগে এবং মাইক্রোরোবটগুলি আসলে মানুষের মধ্যে ব্যবহার করা হয়, এই ক্ষুদ্র মেশিনগুলির সুনির্দিষ্ট দৃশ্যায়ন এবং ট্র্যাকিং একেবারে প্রয়োজনীয়,” বলেছেন পল ওয়েড, যিনি ম্যাক্স প্ল্যাঙ্ক ইটিএইচ সেন্টার ফর লার্নিং সিস্টেমস (সিএলএস) এর একজন ডক্টরাল ফেলো। . “ইমেজিং ছাড়াই, মাইক্রোরোবোটিক্স মূলত অন্ধ,” ড্যানিয়েল রেজানস্কি যোগ করেন, ETH জুরিখ এবং জুরিখ বিশ্ববিদ্যালয়ের বায়োমেডিকাল ইমেজিংয়ের অধ্যাপক এবং CLS-এর সদস্য৷ “রিয়েল-টাইম, উচ্চ-রেজোলিউশন ইমেজিং এইভাবে জীবন্ত জীবের কোষ-আকারের মাইক্রোরোবট সনাক্তকরণ এবং নিয়ন্ত্রণের জন্য অপরিহার্য।” উপরন্তু, রোবট দ্বারা সঞ্চালিত থেরাপিউটিক হস্তক্ষেপগুলি পর্যবেক্ষণ করার জন্য এবং তারা তাদের উদ্দেশ্য অনুযায়ী কাজ করেছে তা যাচাই করার জন্য ইমেজিং একটি পূর্বশর্ত। “মাইক্রোরোবটগুলিতে রিয়েল-টাইম প্রতিক্রিয়া দেওয়ার ক্ষমতার অভাব তাই ক্লিনিকাল অ্যাপ্লিকেশনের পথে একটি বড় বাধা ছিল।”

“ইমেজিং ছাড়া, মাইক্রোরোবোটিক্স মূলত অন্ধ।”

ড্যানিয়েল রাজানস্কি

মেটিন সিট্টির সাথে, একজন বিশ্ব-নেতৃস্থানীয় মাইক্রোরোবোটিক্স বিশেষজ্ঞ যিনি ম্যাক্স প্ল্যাঙ্ক ইনস্টিটিউট ফর ইন্টেলিজেন্ট সিস্টেমস (এমপিআই-আইএস) এবং শারীরিক বুদ্ধিমত্তার ইটিএইচ অধ্যাপক এবং অন্যান্য গবেষক হিসাবে একজন সিএলএস সদস্যও, দলটি এখন অর্জন করেছে। মাইক্রোরোবোটিক্স এবং ইমেজিং দক্ষতার সাথে একত্রিত করার ক্ষেত্রে একটি গুরুত্বপূর্ণ অগ্রগতি। বৈজ্ঞানিক জার্নালে সায়েন্স অ্যাডভান্সেস-এ প্রকাশিত একটি সমীক্ষায়, তারা প্রথমবারের মতো একটি অ-আক্রমণাত্মক ইমেজিং কৌশল ব্যবহার করে ইঁদুরের মস্তিষ্কের জাহাজে রিয়েল টাইমে পাঁচ মাইক্রোমিটারের মতো ছোট রোবটগুলিকে স্পষ্টভাবে সনাক্ত করতে এবং ট্র্যাক করতে সক্ষম হয়েছিল।

গবেষকরা 5 থেকে 20 মাইক্রোমিটারের আকারের মাইক্রোরোবট ব্যবহার করেছেন। ক্ষুদ্রতম রোবটগুলি প্রায় 7 থেকে 8 মাইক্রোমিটার ব্যাস লোহিত রক্তকণিকার আকারের। এই আকারটি শিরায় ইনজেকশন দেওয়া মাইক্রোরোবটগুলিকে এমনকি মাউসের মস্তিষ্কের সবচেয়ে পাতলা মাইক্রোক্যাপিলারিগুলির মাধ্যমে ভ্রমণ করা সম্ভব করে তোলে।

একটি অগ্রগতি: ক্ষুদ্র সঞ্চালনকারী মাইক্রোরোবট, যা লাল রক্ত ​​​​কোষের মতো ছোট (বাম ছবি), অপটোঅ্যাকোস্টিক ইমেজিং (ডান ছবি) সহ ইঁদুরের রক্তনালীতে একের পর এক কল্পনা করা হয়েছিল। ছবি: ইটিএইচ জুরিখ / ম্যাক্স প্ল্যাঙ্ক ইনস্টিটিউট ফর ইন্টেলিজেন্ট সিস্টেমস

গবেষকরা একটি ডেডিকেটেড অপটোঅ্যাকোস্টিক টোমোগ্রাফি প্রযুক্তিও তৈরি করেছেন যাতে প্রকৃতপক্ষে ছোট রোবটগুলিকে একের পর এক, উচ্চ রেজোলিউশনে এবং রিয়েল টাইমে সনাক্ত করা যায়। এই অনন্য ইমেজিং পদ্ধতিটি শরীর এবং মস্তিষ্কের গভীর এবং হার্ড-টু-পৌঁছানো অঞ্চলে ক্ষুদ্র রোবট সনাক্ত করা সম্ভব করে, যা অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপি বা অন্য কোন ইমেজিং কৌশল দ্বারা সম্ভব হত না। পদ্ধতিটিকে অপটোঅ্যাকোস্টিক বলা হয় কারণ আলো প্রথমে নির্গত হয় এবং সংশ্লিষ্ট টিস্যু দ্বারা শোষিত হয়। শোষণ তারপরে ছোট আল্ট্রাসাউন্ড তরঙ্গ তৈরি করে যা উচ্চ-রেজোলিউশন ভলিউম্যাট্রিক চিত্রগুলির ফলাফলের জন্য সনাক্ত এবং বিশ্লেষণ করা যেতে পারে।

সোনার স্তর বিশিষ্ট জানুস-মুখী রোবট

মাইক্রোরোবটগুলিকে চিত্রগুলিতে অত্যন্ত দৃশ্যমান করার জন্য, গবেষকদের একটি উপযুক্ত বৈসাদৃশ্য উপাদান প্রয়োজন। তাদের অধ্যয়নের জন্য, তারা তাই তথাকথিত জানুস-টাইপ আবরণ সহ গোলাকার, সিলিকা কণা-ভিত্তিক মাইক্রোরোবট ব্যবহার করেছিল। এই ধরনের রোবট একটি খুব শক্তিশালী নকশা আছে এবং জটিল চিকিৎসা কাজের জন্য খুব ভাল যোগ্য। এর নামকরণ করা হয়েছে রোমান দেবতা জানুসের নামে, যার দুটি মুখ ছিল। রোবটগুলিতে, গোলকের দুটি অর্ধেক আলাদাভাবে প্রলেপ দেওয়া হয়। বর্তমান গবেষণায়, গবেষকরা রোবটের একটি অর্ধেক নিকেল দিয়ে এবং বাকি অর্ধেকটি সোনা দিয়ে লেপেন।

গোলাকার মাইক্রোরোবটগুলি সিলিকা-ভিত্তিক কণা নিয়ে গঠিত এবং অর্ধেক নিকেল (Ni) এবং অর্ধেক সোনা (Au) দিয়ে প্রলেপিত এবং সবুজ রঙ্গিন ন্যানো বাবলস (লাইপোসোম) দিয়ে লোড করা হয়েছে। এইভাবে, নতুন অপটোঅ্যাকাউস্টিক ইমেজিং কৌশলের সাহায্যে এগুলি পৃথকভাবে সনাক্ত করা যেতে পারে। ছবি: ইটিএইচ জুরিখ/এমপিআই-আইএস

“গোল্ড অপটোঅ্যাকোস্টিক ইমেজিংয়ের জন্য একটি খুব ভাল কনট্রাস্ট এজেন্ট,” রাজানস্কি ব্যাখ্যা করেন, “সোনালী স্তর ছাড়া, মাইক্রোরোবট দ্বারা উত্পন্ন সংকেত সনাক্ত করা খুব দুর্বল।” সোনার পাশাপাশি, গবেষকরা ন্যানোলিপোসোম নামক ছোট বুদবুদের ব্যবহারও পরীক্ষা করেছেন, যার মধ্যে একটি ফ্লুরোসেন্ট সবুজ রঞ্জক রয়েছে যা একটি বৈপরীত্য এজেন্ট হিসাবে কাজ করে। গবেষণার প্রথম লেখক ওয়েড বলেছেন, “লাইপোসোমের সুবিধা রয়েছে যে আপনি তাদের শক্তিশালী ওষুধ দিয়ে লোড করতে পারেন, যা ভবিষ্যতের লক্ষ্যযুক্ত ওষুধ সরবরাহের জন্য গুরুত্বপূর্ণ।” লাইপোসোমের সম্ভাব্য ব্যবহারগুলি একটি ফলো-আপ গবেষণায় তদন্ত করা হবে।

তদ্ব্যতীত, সোনা নিকেলের আবরণের সাইটোটক্সিক প্রভাবকে হ্রাস করার অনুমতি দেয় – সর্বোপরি, ভবিষ্যতে মাইক্রোরোবটগুলি যদি জীবিত প্রাণী বা মানুষের মধ্যে কাজ করতে চায়, তবে তাদের অবশ্যই জৈব-সঙ্গতিপূর্ণ এবং অ-বিষাক্ত করতে হবে, যা একটি চলমান একটি অংশ। গবেষণা বর্তমান গবেষণায়, গবেষকরা রোবটগুলিকে টানতে একটি চৌম্বকীয় ড্রাইভ মাধ্যম এবং একটি সাধারণ স্থায়ী চুম্বক হিসাবে নিকেল ব্যবহার করেছেন। ফলো-আপ স্টাডিতে, তারা ঘূর্ণায়মান চৌম্বকীয় ক্ষেত্রগুলি ব্যবহার করে আরও জটিল ম্যানিপুলেশন সহ অপটোঅ্যাকোস্টিক ইমেজিং পরীক্ষা করতে চায়।

মেটিন সিট্টি বলেন, “এটি আমাদেরকে প্রবলভাবে প্রবাহিত রক্তের মধ্যেও মাইক্রোরোবটগুলিকে সঠিকভাবে নিয়ন্ত্রণ এবং সরানোর ক্ষমতা দেবে।” “বর্তমান গবেষণায় আমরা মাইক্রোরোবটগুলিকে কল্পনা করার উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করেছি। সিএলএস-এর চমৎকার সহযোগিতামূলক পরিবেশের জন্য প্রকল্পটি অত্যন্ত সফল হয়েছে যা রোবটিক অংশের জন্য স্টুটগার্টের MPI-IS এবং ইমেজিং অংশের জন্য ETH জুরিখের দুটি গবেষণা গ্রুপের দক্ষতা একত্রিত করার অনুমতি দিয়েছে,” সিত্তি উপসংহারে বলেছেন।

ট্যাগ: গ-স্বাস্থ্য-মেডিসিন, মাইক্রো


ইটিএইচ জুরিখ প্রযুক্তি এবং প্রাকৃতিক বিজ্ঞানের জন্য শীর্ষস্থানীয় আন্তর্জাতিক বিশ্ববিদ্যালয়গুলির মধ্যে একটি।

ইটিএইচ জুরিখ প্রযুক্তি এবং প্রাকৃতিক বিজ্ঞানের জন্য শীর্ষস্থানীয় আন্তর্জাতিক বিশ্ববিদ্যালয়গুলির মধ্যে একটি।