3डी प्रिंटेड स्किन ग्राफ्ट्स जलन पुनर्प्राप्ति के लिए आशा प्रदान करते हैं

Researchers at Linköping University unveiled 3D-printed skin grafts that contain living cells. Their work could one day enable burn victims and those suffering from severe skin injuries to regenerate their lost cells, achieving full recovery.  Here’s how this “skin in a syringe” has the potential to revolutionize burn treatments moving forward.

त्वचा पुनर्जनन क्यों महत्वपूर्ण है

त्वचा आपके शरीर के सबसे अद्भुत अंगों में से एक है, लेकिन यह सबसे कम समझे जाने वाले अंगों में भी है। आपकी त्वचा आपके कुल शरीर के वजन का लगभग 15% बनाती है और कई महत्वपूर्ण जैविक कार्यों के लिए जिम्मेदार है। इन कार्यों में आपके शरीर का तापमान नियंत्रित करना, अन्य अंगों की रक्षा करना, और स्पर्श की भावना का अनुभव करने के लिए एक सुरक्षित सतह प्रदान करना शामिल है।

जलन पीड़ितों की मदद

त्वचा के आपके शारीरिक कार्यों में महत्व को देखते हुए, यह आश्चर्यजनक नहीं है कि शोधकर्ताओं ने इस अंग को खोने या नुकसान पहुंचाने वाले लोगों की मदद के तरीके खोजने में बहुत समय बिताया है। दुर्भाग्यवश, गंभीर जलन उन सबसे सामान्य तरीकों में से एक है जिससे लोग अपरिवर्तनीय त्वचा चोटों से पीड़ित होते हैं। जलन कई त्वचा परतों को नष्ट कर सकती है, जिससे रोगी को पूरी तरह से पुनर्प्राप्त होने का कोई साधन नहीं बचता।

त्वचा ग्राफ्ट्स

विशेष रूप से, त्वचा ग्राफ्ट्स सबसे सामान्य तरीका है जिसके द्वारा चिकित्सा पेशेवर गंभीर एपिडर्मल हानि से पीड़ित रोगियों का उपचार करने का प्रयास करते हैं। ग्राफ्टिंग का उल्लेख प्राचीन मिस्र के ग्रंथों में भी मिलता है। हालांकि, आज जैसा यह अभ्यास ज्ञात है, वह 1869 में जैक्स-लुईस रेवरडिन द्वारा खोजे गए तरीके से शुरू हुआ, जिसे जॉर्ज डेविड पोलॉक ने 1872 में पहली सफल ऑपरेशन करने के लिए उपयोग किया।

त्वचा ग्राफ्ट्स का अर्थ है जलन वाले क्षेत्र पर फिर से एक पतली कोशिका परत लगाना। प्रत्यारोपित परत मूल से अलग होती है क्योंकि इसमें एक ही प्रकार की कोशिका होती है जो एपिडर्मिस, यानी त्वचा की सबसे बाहरी परत, के पुनः विकास के लिए जिम्मेदार होती है।

पारंपरिक त्वचा ग्राफ्ट्स की सीमाएँ

आज के समय में किए जाने वाले त्वचा ग्राफ्ट्स की समस्या यह है कि वे केवल एपिडर्मिस पर ही ध्यान केंद्रित करते हैं। यह दृष्टिकोण दाग़ वाले ऊतक के निर्माण और धीमी पुनर्प्राप्ति समय का कारण बन सकता है। दाग़ वाले ऊतक का कारण यह है कि वर्तमान विधि क्षतिग्रस्त डर्मिस टिश्यू को नजरअंदाज करती है।

डर्मिस त्वचा की एक अधिक जटिल परत है जो सीधे एपिडर्मिस के नीचे स्थित होती है। इस परत में नसें, रक्त वाहिकाएँ, बाल कूप और आपकी त्वचा के अन्य महत्वपूर्ण घटक शामिल होते हैं। यही परत आपकी त्वचा को लचीलापन और प्राकृतिक अनुभूति देती है, जो दाग़ वाले ऊतक से अलग होती है।

वैज्ञानिकों ने लंबे समय से डर्मिस को पुनः निर्मित करने की कोशिश की है, लेकिन प्रयोगशाला में इस कार्य को सफलतापूर्वक पूरा नहीं कर पाए हैं। दुर्भाग्यवश, डर्मिस की जटिलता इसे प्रयोगशाला सेटिंग में लगभग असंभव बनाती है। इन प्रतिबंधों को पहचानते हुए, इंजीनियरों ने एक और अधिक प्रभावी दृष्टिकोण तैयार किया।
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3डी प्रिंटेड त्वचा ग्राफ्ट्स अध्ययन

यह Biphasic Granular Bioinks for Biofabrication of High Cell Density Constructs for Dermal Regeneration अध्ययन¹, जो Advanced Healthcare Materials में प्रकाशित हुआ, त्वचा ग्राफ्ट्स के लिए एक नया तरीका वर्णित करता है।

यह विधि जेलेटिन बीड्स पर विशेष रूप से उगाई गई कोशिकाओं को हायालूरोनिक एसिड जेल के साथ मिलाती है, जिससे रोगी अपने डर्मिस को स्वाभाविक रूप से पुनः विकसित कर सकता है, दाग़ वाले ऊतक को समाप्त करता है और पुनर्प्राप्ति परिणामों में सुधार करता है।

त्वचा पुनर्जनन में फाइब्रोब्लास्ट की भूमिका

इंजीनियरों ने अपने कार्य की शुरुआत इस बात की जांच करके की कि कौन सी कोशिकाएँ डर्मिस की वृद्धि में मदद करती हैं। उन्होंने नोट किया कि सबसे सामान्य कोशिका, फाइब्रोब्लास्ट, पुनः वृद्धि के उत्प्रेरक के रूप में कार्य कर सकती है। फाइब्रोब्लास्ट एक संयोजी ऊतक है जो शोधकर्ताओं को पूर्वानुमानितता और सुलभता प्रदान करता है।

इन कोशिकाओं का डर्मल पुनर्जनन में कई कारणों से महत्वपूर्ण योगदान है। विशेष रूप से, वे आवश्यक ECM घटकों जैसे इलास्टिन और कोलेजन का उत्पादन करती हैं। ये घटक आपकी त्वचा को मजबूती देते हैं और उसकी संरचना को साथ रखते हैं। फाइब्रोब्लास्ट कोशिकाएँ इंजीनियरों को एक और बड़ा लाभ देती हैं। इन्हें अन्य प्रकार की विशेषीकृत कोशिकाओं में विकसित किया जा सकता है, जिससे भविष्य में विभिन्न प्रक्रियाओं में उनका उपयोग संभव हो सके।

जेलेटिन बीड स्कैफ़ोल्डिंग

वैज्ञानिक को फिर यह तय करना पड़ा कि कोशिकाओं को किस पर उगाया जाए। उन्होंने निर्धारित किया कि छिद्रयुक्त जेलेटिन बीड्स का उपयोग करने से कोशिकाएँ सही ढंग से परिपक्व हो सकेंगी। इन जेल बीड्स का छोटा आकार और लचीलापन उन्हें उपचार के लिए आवश्यक किसी भी आकार या रूप में फिट होने की अनुमति देता है। हालांकि, एक बार वितरित होने पर इन्हें जगह पर बने रहने के लिए संरचना की कमी थी।

स्रोत – Linköping University

शियर-थिनिंग जेल

इस अतिरिक्त संरचना को प्राप्त करने के लिए, इंजीनियरों ने बीड्स को हायालूरोनिक एसिड जेल के साथ मिलाया। जेल एक रासायनिक प्रतिक्रिया उत्पन्न करता है, जो जल्दी से एक मजबूत रासायनिक बंध बनाता है। इस विशेष रासायनिक संश्लेषण को क्लिक केमिस्ट्री कहा जाता है।

वैज्ञानिकों ने पाया कि यह आदर्श है क्योंकि यह न्यूनतम उपउत्पाद या अपशिष्ट के साथ सरल और कुशल प्रतिक्रियाएँ प्रदान करता है। उन्होंने नोट किया कि उनका नया जेल निर्माण तब ठोस हो जाता है जब इसे हल्के दबाव के संपर्क में लाया जाता है, जैसे कि सिरिंज के माध्यम से दबाने पर मिलता है।

3डी-प्रिंटेबल त्वचा संरचनाएँ

यह दृष्टिकोण विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए द्वार खोलता है, डॉक्टरों द्वारा जीवित त्वचा वाले सिरिंज से घावों का उपचार करने से लेकर एक विशेष नोजल वाले 3डी प्रिंटर तक, जो डर्मिस को गंभीर क्षति से पीड़ित लोगों की मदद कर सकता है।

3डी प्रिंटेड त्वचा ग्राफ्ट्स का परीक्षण

इंजीनियरों ने अपनी सिद्धांत की जांच के लिए दोलनशील रियोलॉजी और 3डी स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोग्राफी का उपयोग किया। परीक्षण चरण के हिस्से के रूप में, प्रयोगशाला चूहों में छोटे 3डी-प्रिंटेड पक्स को शल्य चिकित्सा द्वारा त्वचा के नीचे रखा गया। इस दृष्टिकोण ने इंजीनियरों को कई तरीकों से डर्मिस की पुनः वृद्धि की निगरानी करने में सक्षम बनाया।

3डी प्रिंटेड त्वचा ग्राफ्ट्स परीक्षण परिणाम

परीक्षण परिणाम इंजीनियरों की आशाओं के अनुरूप थे। अध्ययन में उल्लेख किया गया कि डर्मल पुनर्जनन के लिए अल्ट्रा-हाई सेल डेंसिटी बाइफ़ेजिक ग्रेन्यूलर बायोइंक ने पारंपरिक त्वचा ग्राफ्ट्स की तुलना में बेहतर एकीकरण दिखाया। अतिरिक्त रूप से, उन्होंने पाया कि इम्प्लांट ने नए रक्त वाहिकाएँ विकसित कीं, जो पुनर्जनन का एक महत्वपूर्ण चरण है।

सावधानीपूर्वक, प्रक्रिया के बाद कई हफ्तों तक इम्प्लांट्स की निगरानी की गई। इंजीनियरों ने पाया कि फाइब्रोब्लास्ट प्रिंटिंग के बाद कई हफ्तों तक जेल में सक्रिय रहे। यह डेटा संकेत देता है कि प्रतिलिपित डर्मिस जलन पीड़ितों में दीर्घकालिक ऊतक पुनर्जनन के लिए पर्याप्त होगा।

3डी प्रिंटेड त्वचा ग्राफ्ट्स अध्ययन के लाभ

इस अध्ययन के उद्योग को कई लाभ प्रदान करता है। सबसे पहले, यह डर्मिस और उसकी पुनर्जनन क्षमताओं की गहरी समझ के लिए द्वार खोलता है। प्रतिरोपण के लिए मजबूत स्व-समर्थित संरचनाओं और कोशिका-लोडेड निर्माणों की सफल 3डी बायोप्रिंटिंग स्वास्थ्य क्षेत्र के लिए एक महत्वपूर्ण मील का पत्थर है।

अनुकूलित निर्माण

इस अध्ययन का एक और लाभ यह है कि यह विशेषज्ञों को रोगियों से कोशिका नमूने लेकर डर्मिस या अन्य त्वचा कोशिकाओं के महत्वपूर्ण भागों को अधिक सटीकता से पुनः उगाने में सक्षम करेगा। इन कोशिकाओं को फिर 3डी प्रिंटिंग जैसी सटीक विधियों से रोगियों तक पहुँचाया जा सकता है, जिससे भविष्य के उपचारों की कुल लागत कम होगी।

3डी प्रिंटेड त्वचा ग्राफ्ट्स के अनुप्रयोग और समयरेखा

स्वास्थ्य उद्योग में इस तकनीक के कई अनुप्रयोग हैं। मुख्य उपयोग उन लोगों की मदद करना होगा जो आग या रासायनिक जलन जैसी गंभीर त्वचा चोटों से पीड़ित हैं। यह अध्ययन पूर्ण पुनर्प्राप्ति के लिए द्वार खोलता है, जबकि वर्तमान विधियाँ जीवन भर के दाग़ और तंत्रिका क्षति छोड़ती हैं।

कॉस्मेटिक सर्जरी

इस तकनीक का एक और अनुप्रयोग कॉस्मेटिक सर्जरी क्षेत्र में होगा। यह तकनीक उम्र बढ़ने के साथ त्वचा में अतिरिक्त कोलेजन और लचीलापन प्रदान करने के लिए अनुकूलित की जा सकती है। क्योंकि यह डर्मिस को प्राकृतिक रूप से पुनर्निर्माण करने का तरीका देती है, यह वर्तमान विधियों की तुलना में बेहतर परिणाम देगी जो उम्र बढ़ने के प्रभावों को धीमा करने पर निर्भर हैं।

क्लिनिकल उपयोग की समयरेखा

आप उम्मीद कर सकते हैं कि अगले 10-15 वर्षों में 3डी प्रिंटेड त्वचा ग्राफ्ट्स सामान्य प्रथा बन जाएंगे। इस प्रक्रिया के दीर्घकालिक प्रभावों पर अभी भी बहुत शोध किया जाना बाकी है, जिसमें मानव रोगियों पर परीक्षण शामिल है। इन सभी कार्यों को पूरा करने में वर्षों लगेंगे। हालांकि, क्लिनिकल परीक्षण के बाद, जलन पीड़ित इस क्रांतिकारी प्रक्रिया तक पहुंच सकते हैं।

3डी प्रिंटेड त्वचा ग्राफ्ट्स शोधकर्ता

3डी प्रिंटेड त्वचा ग्राफ्ट्स अध्ययन लिंकॉपिंग विश्वविद्यालय और स्वीडन में स्थित सेंटर फॉर डिसास्टर मेडिसिन एंड ट्रॉमैटोलॉजी द्वारा आयोजित किया गया था। इस पेपर में जोहान जंकर, डैनियल आयली, रोजालिन शमाशा, स्नेहा कोलेनचेरी रामनाथन, क्रिस्टिन ओस्कर्सडॉटर, फातेमेह रस्ती बोरूजेनि, अलेक्सांद्रा ज़िएलिंस्का, सज्जाद नैइमीपुर, फिलिप लाइफवर्ग्रेन, नीना रेस्टले, लॉरेन रॉबर्ट्स, अन्निका स्टार्केनबर्ग, गुनर क्रैट्ज़, पीटर अपेलग्रेन, करिन सैल्ज़ो, जॉनाथन राकर, और लार्स कोलबि को कार्य में योगदान करने वाले के रूप में सूचीबद्ध किया गया है।

अध्ययन के लिए वित्तीय समर्थन एर्लिंग-परसन फाउंडेशन, यूरोपीय रिसर्च काउंसिल, स्वीडिश रिसर्च काउंसिल, और क्नुट और एलिस वालेंबर्ग फाउंडेशन से प्राप्त हुआ।

स्रोत – Linköping University

3डी प्रिंटेड त्वचा ग्राफ्ट्स का भविष्य

इंजीनियरों को अभी भी बहुत काम करना है यदि वे अपनी सिरिंज में त्वचा को बाजार में लाना चाहते हैं। उनके पेपर के अनुसार, अगले चरणों में इस तकनीक का सूअर की घाव मॉडल में परीक्षण शामिल होगा, जो मानव त्वचा पर प्रक्रिया के बारे में मूल्यवान अंतर्दृष्टि प्रदान करेगा।

रोचक बात यह है कि यह कार्य टीम के अन्य अध्ययन से संबंधित है, जिसने 98 प्रतिशत जल सामग्री वाले लचीले हाइड्रोजेल थ्रेड्स बनाने की नई विधि का खुलासा किया। ये छोटे ट्यूब्स कृत्रिम रक्त वाहिकाओं के रूप में कार्य कर सकते हैं, जिसे इंजीनियर आशा करते हैं कि उनके 3डी प्रिंटेड त्वचा के साथ मिलकर पूर्ण पुनर्प्राप्ति प्रदान करेंगे।

हेल्थटेक में निवेश

कई कंपनियाँ बेहतर त्वचा ग्राफ्ट्स बनाने के लिए लगातार काम कर रही हैं। इन कंपनियों ने सबसे टिकाऊ और वास्तविक त्वचा ग्राफ्ट्स बनाने के लक्ष्य के साथ अनुसंधान एवं विकास में बड़ी मात्रा में फंडिंग और प्रयास लगाए हैं। यहाँ एक कंपनी है जो भविष्य में ग्राफ्ट अनुप्रयोग और विकास में अग्रणी बनने का लक्ष्य रखती है।

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3डी प्रिंटेड त्वचा ग्राफ्ट्स | निष्कर्ष

3डी प्रिंटेड त्वचा ग्राफ्ट्स अध्ययन जलन पीड़ितों के उपचार में एक बड़ी प्रगति का प्रतिनिधित्व करता है। यह क्रांतिकारी शोध उन लोगों के लिए द्वार खोलता है जो विकृत करने वाली जलन से पीड़ित हैं, उन्हें पूर्ण पुनर्प्राप्ति का अवसर देता है। यह अन्य गंभीर रूप से घायल रोगियों को सामान्य जीवन का दूसरा मौका देने की ओर भी ले जा सकता है। इन कारणों और कई अन्य कारणों से, इस टीम को खड़े होकर तालियों की पात्रता है।

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संदर्भ:

^{1. R. Shamasha, S. K. Ramanathan, K. Oskarsdotter, F. R. Boroojeni, A. Zielińska, S. Naeimipour, P. Lifwergren, N. Reustle, L. Roberts, A. Starkenberg, G. Kratz, P. Apelgren, K. Säljö, J. Rakar, L. Kölby, D. Aili, J. Junker, Biphasic Granular Bioinks for Biofabrication of High Cell Density Constructs for Dermal Regeneration. Adv. Healthcare Mater. 2025, 2501430. https://doi.org/10.1002/adhm.202501430}