लक्षित दवा वितरण नई ध्वनि तरंगों वाली तकनीक से लाभान्वित हो सकता है

स्पर्श किए बिना वस्तुओं को चलाना

आधुनिक विज्ञान ने ऐसी विधियाँ खोजी हैं जिससे वस्तुओं को बिना स्पर्श किए चलाया जा सके। यह पहली बार तथाकथित ऑप्टिकल ट्वीज़र के साथ किया गया, जो प्रकाश का उपयोग करते हैं, और जल्द ही ध्वनिक ट्वीज़र के साथ दोहराया गया, जो ध्वनि का उपयोग करते हैं।

ध्वनिक ट्वीज़र विशेष रूप से रुचिकर हैं क्योंकि वे अधिकांश पदार्थों में प्रवेश कर सकते हैं। उनका विस्तृत आवृत्ति रेंज विभिन्न आकारों की वस्तुओं, व्यक्तिगत कोशिकाओं से लेकर जटिल वस्तुओं तक, को नियंत्रित करने की अनुमति देता है। वे जैविक ऊतकों के लिए भी हानिरहित हैं।

इस कारण, ध्वनिक ट्वीज़र का उपयोग सर्जरी से लेकर दवा वितरण तक व्यापक अनुप्रयोगों में हो सकता है। समस्या यह थी कि अब तक जटिल वातावरण जैसे जीवित शरीर में सटीक नियंत्रण प्राप्त करना कठिन था।

यह बदल रहा है, धन्यवाद Nature Physics में प्रकाशित नई खोजों को, जो EPFL (स्विट्ज़रलैंड) और वियना टेक्निकल यूनिवर्सिटी (ऑस्ट्रिया) के शोधकर्ताओं ने की हैं।

ध्वनि तरंगों से धक्का देना

शोध टीम ने ध्वनिक ट्वीज़र बनाने की नई विधि “वेव-मोमेंटम शेपिंग” का उपयोग किया। यह तकनीक ध्वनि तरंगों पर लागू की गई एक नई विधि है, जो प्रकाश का उपयोग करके व्यवस्थित करने की विधि को “अव्यवस्थित” वातावरण में अनुकूलित करती है।

मूल रूप से, यह पहले बाधाओं के बिखराव प्रभाव को एक मैट्रिक्स संरचना (नीचे दाईं ओर) में “मैप” करता है, जिससे बाधाओं के बावजूद ट्वीज़र का उपयोग कैसे किया जाए यह निर्धारित किया जा सकता है।

यह बिखराव मैट्रिक्स वस्तु के चलने के साथ वास्तविक समय में विकसित होता है, और इसे वास्तविक समय में अद्यतन रखना शोधकर्ताओं की मुख्य उपलब्धियों में से एक था, जिसके लिए उन्होंने जटिल गणितीय उपकरणों का उपयोग किया।

स्रोत: Nature

यह ध्वनिक ट्वीज़र के काम करने के तरीके को बदलता है। सामान्यतः यह विधि वस्तु को एक स्थान पर फँसाती है। यहाँ इसके बजाय, ध्वनि तरंगें इसे धीरे-धीरे धक्का देती हैं, जैसे हॉकी स्टिक पक को धकेलती है।

यह विधि गोलाकार वस्तुओं के साथ काम करती है, लेकिन अधिक जटिल आकारों के साथ भी। यह घूर्णन को भी नियंत्रित कर सकती है, जिससे संभावित गति में अधिक लचीलापन आता है। यह लगभग किसी भी सामग्री के साथ काम कर सकती है, लक्ष्य को चुंबकीय या विशेष रूप से प्रतिरोधी होने की आवश्यकता नहीं है।

स्रोत: Nature

संभावित अनुप्रयोग

चिकित्सा एवं बायोटेक

शरीर के भीतर बिना सर्जरी के सीधे चिकित्सीय उपचार की संभावना काफी रोचक है। यह विशेष रूप से कैंसर थेरेपी में उपयोगी हो सकता है, जहाँ दवा को सीधे ट्यूमर में पहुँचाने से दक्षता में उल्लेखनीय वृद्धि हो सकती है।

“कुछ दवा वितरण विधियाँ पहले से ही ध्वनि तरंगों का उपयोग करके संलग्न दवाओं को रिलीज़ करती हैं, इसलिए यह तकनीक दवा को सीधे ट्यूमर कोशिकाओं की ओर धकेलने के लिए विशेष रूप से आकर्षक है”

इसी प्रकार, जैविक विश्लेषण और नमूना लेना भी बिना सीधे ऊतकों को छुए किया जा सकता है, जिससे प्रक्रिया द्वारा उत्पन्न संदूषण या क्षति का जोखिम कम हो जाता है।

अंत में, इसे टिश्यू इंजीनियरिंग या यहाँ तक कि 3D बायोप्रिंटिंग में भी उपयोग किया जा सकता है। बिना काटे ही हेरफेर की अनुमति देना अधिक जटिल डिज़ाइन बनाने में मदद कर सकता है, जिससे हमें ऑन‑डिमांड अंग निर्माण के सपने के एक कदम और करीब ले जाता है।

निर्माण

इच्छानुसार सभी दिशाओं में चलना, छोटे कणों को नियंत्रित करना, बिल्कुल वही है जो 3D प्रिंटिंग हासिल करने की कोशिश कर रही है।

इस संदर्भ में, ध्वनिक ट्वीज़र मौजूदा एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग तकनीकों में जोड़ने के लिए एक नई विधि हो सकती है, जहाँ कणों को ठोस वस्तु में बंधने से पहले व्यवस्थित किया जाता है।

यह अलग-अलग भागों को एक साथ असेंबल करने के लिए भी उपयोग की जा सकती है, यहाँ तक कि जब सीधे हेरफेर संभव न हो।

पहला नहीं?

हम पहले अपने लेख “Acoustic Energy Emitters May Soon Eliminate the Need for Incision During Surgery” में समान तकनीक को कवर कर चुके हैं।

उसमें, हमने बताया था कि एक अन्य प्रकार के ऑप्टिकल ट्वीज़र समान परिणाम प्राप्त कर सकते हैं। उस मामले में, ध्यान छोटे वस्तुओं को शरीर के भीतर बिना किसी कट के ले जाने और सर्जरी करने पर अधिक था।

यह, हालांकि, अधिक “क्लासिकल” प्रकार के ऑप्टिकल ट्वीज़र का उदाहरण था, जो वस्तु को एक स्थान पर लॉक कर देता है।

दोनों मामलों में, ध्वनिक ट्वीज़र अपने मूल विज्ञान में मजबूत प्रगति कर रहे हैं, चाहे वह इकोग्राफी के माध्यम से वास्तविक‑समय दृश्य के साथ सर्जरी हो या अत्यंत सटीक धक्का प्रणाली और अद्यतन बिखराव मैट्रिक्स के साथ इच्छित गति को सटीक बनाए रखना हो।

अब हमें उस चरण में प्रवेश करना चाहिए जहाँ ये तकनीकें मानकीकृत और व्यावसायिक हो जाएँगी, जिससे नई नवाचारी थैरेपीज़ को आगे बढ़ाने और मौजूदा थैरेपीज़ की दक्षता बढ़ाने में मदद मिलेगी।

3D हेरफेर कंपनियां

जबकि सबसे उन्नत रोबोटिक सर्जरी सिस्टम Intuitive Surgical (ISRG ) (ISRG) द्वारा बेचा जाता है, कंपनी की अल्ट्रासाउंड या एंडोस्कोपी में विशेषज्ञता उसके प्रतिस्पर्धियों की तुलना में कम है। इसलिए, यह संभावना है कि ध्वनिक ट्वीज़र का पहला वास्तविक‑जीवन चिकित्सा अनुप्रयोग उन मेडिकल डिवाइस कंपनियों से आएगा जो पहले से ही रोबोट या सर्जरी टूल्स जैसे कई मेडिकल डिवाइस सिस्टम को एकीकृत करने में निपुण हैं।

वैकल्पिक रूप से, ध्वनिक ट्वीज़र में प्रगति 3D प्रिंटिंग और बायोप्रिंटिंग से भी बहुत लाभ उठा सकती है, इसलिए इस क्षेत्र की अग्रणी कंपनी को भी लाभ मिल सकता है।

1. Medtronic plc

Medtronic एक मेडिकल डिवाइस लीडर है, विशेष रूप से सर्जरी और इंटेंसिव केयर में। जबकि अन्य खंड भी इसके साथ जुड़े हो सकते हैं, Medtronic का मेडिकल सर्जिकल खंड $2.1 बिलियन का राजस्व उत्पन्न करता है, कुल $7.7 बिलियन में से।

स्रोत: Medtronic

कंपनी ने ऑर्गेनिक ग्रोथ के माध्यम से वृद्धि की है, जो R&D बजट ($2.7 बिलियन 2022 में) और अधिग्रहणों (2022 में 9 और 2023 के लिए $3.3 के अतिरिक्त अधिग्रहण) के बड़े प्रतिशत के कारण है।

Medtronic सरल, कम‑लागत वाले रोबोटिक सर्जरी के लिए एक विशाल अवसर देखता है:

“दुनिया भर में केवल 2% सर्जरी रोबोट की सहायता से की जाती हैं। 98% सर्जरी रोबोट‑सहायता वाली होनी चाहिए, लेकिन आज लागत और उपयोग‑भार के कारण संभव नहीं है।”

इसी रणनीति को ध्यान में रखकर Medtronic ने Hugo सिस्टम विकसित किया है।

स्रोत: Medtronic

यह Mazor X Stealth स्पाइनल रोबोट‑सहायता सर्जरी डिवाइस भी बेचता है, जो दिसंबर 2018 में Mazor Robotics के $1.7 बिलियन अधिग्रहण के कारण संभव हुआ।

समग्र रूप से, Medtronic की उत्कृष्ट प्रतिष्ठा और लगभग हर अस्पताल में कम से कम कुछ उपकरणों की उपस्थिति इसे नवोदित रोबोटिक सर्जरी बाजार में एक ठोस हिस्सेदारी हासिल करने के लिए एक अच्छा प्रवेश बिंदु देती है, चाहे वह आंतरिक विकास हो या अधिग्रहण।

यह पहले से ही एंडोस्कोपिक अल्ट्रासाउंड सिस्टम बेचता है, और कार्डियोलॉजी में उसकी उपस्थिति ध्वनिक ट्वीज़र तकनीक को हृदय‑संबंधी थैरेपी और सर्जरी में लागू करने में मदद कर सकती है।

2. Cyfuse Biomedical K.K.

जापानी कंपनी की स्थापना 2010 में हुई और 2013 में शोधकर्ताओं को 3D प्रिंटर बेचने लगी।

इसका फोकस टिश्यू और अंगों को बिना किसी कृत्रिम स्कैफ़ोल्डिंग के, केवल कोशिकाओं के माध्यम से, अपने S‑Spike प्लेटफ़ॉर्म के ज़रिए बनाना है। यह एक महत्वाकांक्षी लक्ष्य है, लेकिन यह 3D बायोप्रिंटिंग का वह अंतिम रूप भी है जिसे समय के साथ अपनाया जाएगा।

स्कैफ़ोल्डिंग की अनुपस्थिति “प्रिमियम” अंगों को मूल अंगों के जितना संभव हो उतना करीब बनाने में महत्वपूर्ण हो सकती है। तकनीक एक बार में केवल 2‑3 सेमी आकार के अंग के टुकड़े ही प्रिंट कर सकती है।

स्रोत: Cyfuse Biomedical

यह 4 सेक्टर को लक्षित करता है: जोड़, जिगर, तंत्रिका, और रक्त वाहिकाएँ। यह सर्जनों के लिए “प्रशिक्षण” अंग बनाने के लिए भी उपयोग किया जा सकता है, जिससे वे रोगी के जीवन को जोखिम में डाले बिना सीख सकें।

स्रोत: Cyfuse Biomedical

Cyfuse अभी तक लाभदायक नहीं है (2021 में एक संक्षिप्त लाभ अवधि के बाद) लेकिन पहले ही कुछ मिलियन डॉलर का राजस्व दर्ज कर रहा है।

यह कंपनी रोगी‑निवेशकों के लिए है, जो इस तकनीक पर भरोसा करती है कि यह अधिक मुख्यधारा में आएगी और इस स्तर तक सुधरेगी कि वह एक ब्लॉक में एक साथ पूर्ण अंग बना सके।

उस संदर्भ में, उन्नत ध्वनिक ट्वीज़र अधिक जटिल और बड़े अंगों को असेंबल करने के चरणों को छोड़ सकते हैं।