बायोटेक
दवा और प्रौद्योगिकी में अगली पीढ़ी के रिलीज़ सिस्टम के लिए रोटैक्सेन संरचनाओं का उपयोग
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रोटैक्सेन के साथ दवा वितरण और स्वयं-मरम्मत सामग्री
सटीक बिंदु पर अणुओं को पहुँचाना एक बहुत कठिन कार्य है, लेकिन कई दवाओं, जैसे कैंसर उपचारों, के काम करने के लिए यह आवश्यक है। अब तक, अधिकांश वितरण प्रणालियों को रासायनिक अंतःक्रियाओं द्वारा सक्रियता तक सीमित रखा गया था या उनका प्रदर्शन खराब रहा। इसी प्रकार, स्वयं-मरम्मत सामग्री को यांत्रिक तनाव के संपर्क में आने पर मरम्मत प्रणाली को जारी करना होगा। यूनिवर्सिटी ऑफ़ मैनचेस्टर, यूके के शोधकर्ताओं द्वारा खोजी गई नई आणविक संरचना रोटैक्सेन के कारण, इन दोनों नवाचारों को संभव बनाया जा सकता है।
रोटैक्सेन क्या है?
रोटैक्सेन परस्पर जड़े हुए अणु होते हैं, जिनमें एक वृत्ताकार अणु (डोनट आकार) के केंद्र से एक लंबा पॉलीमर गुजरता है।
मैनचेस्टर विश्वविद्यालय की खोज के मामले में, उन्होंने एक लंबा और जटिल अणु उपयोग किया जो यांत्रिक बल के प्रति संवेदनशील होता है।
अणु की श्रृंखला के साथ, उन्होंने रुचि के “कार्गो अणु” को नीले रंग में इस स्कीमैटिक में बाँधा है:
स्रोत: Nature
जब सामग्री पर बल लागू किया जाता है, तो रोटैक्सेन के डोनट‑आकार वाले भाग द्वारा कार्गो अणुओं को धकेला और जारी किया जाता है।
यह रोटैक्सेन अणु मॉडल को एक साथ बल का पता लगाने और रिलीज़ तंत्र का एक आदर्श डिटेक्टर बनाता है।
स्रोत: Nature
सुधारित रोटैक्सेन
बल‑प्रेरित रासायनिक रिलीज़ स्वयं में नया अवधारणा नहीं है। हालांकि, पहले की प्रणालियों को रिलीज़ किए जा सकने वाले अणुओं की संख्या में सीमित किया गया था, जहाँ प्रत्येक बल डिटेक्टर पर केवल एक अणु ही रिलीज़ हो पाता था।
“प्रकृति में बल सर्वव्यापी हैं और विभिन्न प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। हमारा लक्ष्य इन बलों का उपयोग परिवर्तनकारी अनुप्रयोगों के लिए करना था, विशेष रूप से सामग्री की टिकाऊपन और दवा वितरण में।”
“हालाँकि यह केवल एक प्रूफ़‑ऑफ़‑कॉन्सेप्ट डिज़ाइन है, हमें विश्वास है कि हमारा रोटैक्सेन‑आधारित दृष्टिकोण विशाल संभावनाएँ रखता है और दूरगामी अनुप्रयोगों के साथ – हम स्वास्थ्य‑सेवा और प्रौद्योगिकी में कुछ वास्तव में उल्लेखनीय प्रगति के कगार पर हैं।” – Guillaume De Bo, प्रोफेसर ऑफ़ ऑर्गेनिक केमिस्ट्री, द यूनिवर्सिटी ऑफ़ मैनचेस्टर
वैकल्पिक रूप से, भौतिक एन्कैप्सुलेशन रणनीतियों का उपयोग बड़े कार्गो लोड को वितरित करने के लिए किया जा सकता है, लेकिन ये अक्सर गैर‑यांत्रिक अनचाहे रिलीज़ के अधीन होते हैं।
नया रोटैक्सेन डिज़ाइन इसके बजाय नियंत्रित तरीके से एक साथ कई अणुओं (अधिकतम 5) को रिलीज़ कर सकता है।
व्यावहारिक रूप से, रिलीज़ को या तो यांत्रिक तनाव (उदाहरण के लिए, फोन स्क्रीन पर झटका या खरोंच) या लक्षित अल्ट्रासाउंड द्वारा ट्रिगर किया जा सकता है, जिससे केवल ट्यूमर साइट पर दवा का लक्षित रिलीज़ संभव हो जाता है।
पहले सिस्टम की एक और सीमा यह थी कि कौन‑से प्रकार के अणु रिलीज़ किए जा सकते थे, जिससे वे नवाचारी दवाओं के लिए अनुपयुक्त बन जाते थे।
शोधकर्ताओं ने उनके वैज्ञानिक प्रकाशन नेचर में दिखाया कि उनका सिस्टम दवा यौगिकों, फ्लोरेसेंट मार्करों, उत्प्रेरकों और मोनोमर के लिए उपयोग किया जा सकता है, जिससे कई संभावित अनुप्रयोग खुले हैं।
इसके अतिरिक्त, ऐसी प्रणाली विभिन्न कार्गो इकाइयों को परिभाषित क्रम में रिलीज़ करने की संभावना भी प्रदान करती है।
रोटैक्सेन के अनुप्रयोग
बायोटेक
सबसे त्वरित अनुप्रयोग दवा वितरण प्रणालियों में होगा। वर्तमान में, यह क्षेत्र एंटीबॉडी‑ड्रग कंजुगेट्स के बढ़ते उपयोग द्वारा प्रभुत्व में है।
अल्ट्रासाउंड थेरेपी की सटीक प्रकृति के कारण, रोटैक्सेन‑आधारित वितरण प्रणालियाँ शरीर के विशिष्ट बिंदुओं पर ही दवा वितरण की अनुमति दे सकती हैं। इस प्रणाली का परीक्षण पहले ही डॉक्सोरुबिसिन, एक शक्तिशाली व्यापक‑स्पेक्ट्रम कीमोथेरेप्यूटिक एजेंट, के वितरण के लिए किया गया है।
प्रारंभिक शोध परिणामों ने अल्ट्रासोनिकेशन के साथ 71% रिलीज़ दक्षता और डॉक्सोरुबिसिन परीक्षण में 65% दक्षता दर्शायी।
स्वयं-मरम्मत सामग्री
धातुओं से लेकर प्लास्टिक तक कई सामग्री को यांत्रिक तनाव, दरार या प्रभाव के कारण “स्वयं‑हील” करने की क्षमता से लाभ मिल सकता है।
क्योंकि रोटैक्सेन यांत्रिक बल पर प्रतिक्रिया करते हैं, वे केवल तनाव बिंदु पर ही प्रतिक्रिया करेंगे, जिससे आवश्यक स्थान पर ही मरम्मत प्रणाली को जारी किया जा सके, इससे पहले कि क्षति अधिक गंभीर हो।
यह स्वयं‑मरम्मत स्क्रीन, धातु भाग, या यहाँ तक कि कंक्रीट की संभावना खोल सकता है।
स्वयं‑मरम्मत गुण हमेशा के लिए नहीं टिकेंगे, लेकिन सामग्री की टिकाऊपन को काफी हद तक सुधार सकते हैं। विशेष रूप से जब क्षति दो बार एक ही स्थान पर होती है, जहाँ रोटैक्सेन पहले ही समाप्त हो चुके होते हैं, तब मरम्मत गुण विफल हो जाते हैं।
सेंसर और सुरक्षा
चूंकि यह नया रोटैक्सेन सिस्टम फ्लोरेसेंट मार्करों (और संभावित रूप से रंगीन मार्करों) को भी रिलीज़ कर सकता है, इसे “चेतावनी प्रणाली” के रूप में उपयोग किया जा सकता है ताकि वह क्षति जो अन्यथा अदृश्य रहती, को उजागर किया जा सके। यह संरचनाओं और मशीनों में यांत्रिक तनाव या धातु थकान को वास्तविक आपदा‑जन्य टूटने से पहले उजागर करने में बहुत उपयोगी हो सकता है।
इसे समान रूप से फार्मास्यूटिकल या खाद्य उत्पादों जैसी सील या कंटेनर की अखंडता साबित करने के लिए भी उपयोग किया जा सकता है।
रोटैक्सेन कंपनियां
रोटैक्सेन अभी के लिए बहुत हद तक प्रयोगात्मक अणु वर्ग हैं जो मुख्यतः प्रयोगशालाओं में निर्मित और अध्ययन किए जाते हैं। हालांकि, कुछ कंपनियां स्वयं‑मरम्मत सामग्री और अल्ट्रासाउंड‑आधारित दवा वितरण के साथ प्रयोग कर रही हैं।
1. EXACT Therapeutics (EXTX)
यह बायोटेक स्टार्ट‑अप अपने ध्वनिक‑मध्यस्थ उपचारों (Acoustic Cluster Therapy or ACT) का उपयोग करके कैंसर का उपचार करता है, जिससे कैंसर कोशिकाओं द्वारा कीमोथेरेपी का अवशोषण बढ़ता है।
स्रोत: Exact Therapeutics
कंपनी वर्तमान में अग्न्याशय कैंसर के लिए क्लिनिकल ट्रायल के चरण 2 और कोलोरेक्टल कैंसर के द्वितीयक जिगर मेटास्टेसिस वाले रोगियों के लिए चरण 1 में है।
वर्तमान में यह नकारात्मक रूप से आवेशित माइक्रोबबल्स और सकारात्मक रूप से आवेशित माइक्रोड्रॉपलेट्स का उपयोग करती है, लेकिन भविष्य में अधिक केंद्रित और कुशल दवा वितरण के लिए रोटैक्सेन का उपयोग भी कर सकती है।
2. Arkema (AKE.PA)
फ़्रेंच कंपनी एक रासायनिक उत्पाद निर्माता है, जो पेट्रोकेमिकल कंपनी टोटल से स्पिन‑ऑफ़ के रूप में स्थापित हुई, और चिपकने वाले, कोटिंग्स और उन्नत सामग्री पर केंद्रित है, जो कुल गतिविधि का लगभग एक‑तिहाई हिस्सा बनाते हैं।
विशेष रूप से, यह 2009 से स्वयं‑मरम्मत इलास्टोमर और रबर पर काम कर रही है।
कंपनी कई रासायनिक वर्गों में सक्रिय है और लगभग सभी उद्योगों में उपयोग की जाती है।
स्रोत: Arkema
Arkema की रणनीति प्रत्येक निच में प्रमुख आपूर्तिकर्ता बनना है, जहाँ वह पोर्टफ़ोलियो के 90% में विश्व स्तर पर #1 से #3 तक है।
स्वयं‑मरम्मत सामग्री में दीर्घकालिक उपस्थिति और कंपनी के मूल्यवान आईपी को देखते हुए, यह भविष्य में व्यावसायिक रोटैक्सेन तकनीक को लागू करने के लिए एक प्रमुख उम्मीदवार बन सकता है।
3. Autonomic Materials
स्रोत: Autonomic Materials
यह निजी‑सूचीबद्ध कंपनी स्वयं‑हीलिंग सामग्री में विशेषज्ञता रखती है, विशेष रूप से जंग‑रोधी कोटिंग्स में, और विभिन्न अनुप्रयोगों और उद्योगों में विस्तृत उपयोग के साथ।
कंपनी के कोटिंग रसायन जैसे ही कोई माइक्रो‑दरार दिखाई देती है, प्रतिक्रिया करते हैं, जिससे आगे का नुकसान फैलने से रोका जा सके। यदि क्षति बहुत बड़ी हो, तो यह क्षति क्षेत्र के किनारों को भी पुनः सील कर देता है, जिससे चिपकन की हानि और कोटिंग के बाद के डिलैमिनेशन को रोका जा सके।
कंपनी दावा करती है कि यह बहुत उच्च प्रदर्शन प्रदान करती है, साथ ही VOC (वोलैटाइल ऑर्गेनिक कंपाउंड्स) उत्सर्जन का स्तर बहुत कम रखती है, जो औद्योगिक सेटिंग्स में विषाक्त हो सकता है और सुरक्षा समस्याएँ पैदा कर सकता है।
स्रोत: Autonomic Materials
