एक जेल कॉकटेल जीवित मछलियों में इलेक्ट्रोड को 'बढ़ाने' के लिए शरीर की शर्करा का उपयोग करता है

पहली बार, शोधकर्ताओं ने जीव विज्ञान और मशीनों के बीच की सीमा को धुंधला करते हुए, जीवित मछली के ऊतकों के अंदर "बढ़ने" के लिए शरीर की अपनी रसायन शास्त्र का उपयोग किया है।

प्रयोगों से पता चलता है कि तकनीक ऊतकों को नुकसान पहुंचाए बिना इंजेक्शन वाले जेल को लचीले इलेक्ट्रोड में बदलने के लिए शरीर की शर्करा का उपयोग करती है। ज़ेब्राफिश के दिमाग, दिल और पूंछ के पंखों में उगाए गए इन इलेक्ट्रोडों ने बीमार प्रभाव का कोई संकेत नहीं दिखाया, और लीच में परीक्षण किए गए लोगों ने सफलतापूर्वक एक तंत्रिका को उत्तेजित किया, शोधकर्ताओं ने फरवरी 24 विज्ञान में रिपोर्ट की।

सॉफ्ट इलेक्ट्रॉनिक्स का उद्देश्य सॉफ्ट, कर्वी बायोलॉजी और इलेक्ट्रॉनिक हार्डवेयर के बीच की खाई को पाटना है। लेकिन इन इलेक्ट्रॉनिक्स में आम तौर पर अभी भी कुछ ऐसे हिस्से होने चाहिए जो दरार और अन्य मुद्दों से ग्रस्त हो सकते हैं, और इन उपकरणों को डालने से ऊतकों को अनिवार्य रूप से नुकसान होता है।

"हमने जितने भी उपकरण बनाए हैं, भले ही हमने उन्हें लचीला बनाया है, उन्हें और अधिक नरम बनाने के लिए, जब हम उन्हें पेश करेंगे, तब भी एक निशान होगा। स्वीडन में लिंकोपिंग यूनिवर्सिटी के सामग्री वैज्ञानिक मैग्नस बर्गग्रेन कहते हैं, "यह अंग में चाकू चिपकाने जैसा है।" यह निशान और सूजन समय के साथ इलेक्ट्रोड के प्रदर्शन को कम कर सकते हैं।

ऊतकों के अंदर सॉफ्ट इलेक्ट्रॉनिक्स विकसित करने के पिछले प्रयासों में कमियां हैं। एक दृष्टिकोण विद्युत या रासायनिक संकेतों का उपयोग रासायनिक सूप से विद्युत प्रवाहित करने के लिए परिवर्तन को शक्ति प्रदान करने के लिए करता है, लेकिन ये अंतराल भी नुकसान पहुंचाते हैं। 2020 के एक अध्ययन में कृमियों में आनुवंशिक रूप से कोशिकाओं को संशोधित करके एक इंजीनियर एंजाइम का उत्पादन करने के लिए इस समस्या को हल किया गया, जो काम करता है, लेकिन नई विधि आनुवंशिक परिवर्तन के बिना अपने परिणाम प्राप्त करती है।

बर्गग्रेन और सहकर्मियों के इलेक्ट्रोड इसके बजाय शरीर में पहले से मौजूद एक प्राकृतिक ऊर्जा स्रोत का शोषण करते हैं: शर्करा। जेल कॉकटेल में ऑक्सीडेज नामक अणु होते हैं जो हाइड्रोजन पेरोक्साइड का उत्पादन करने के लिए शर्करा - ग्लूकोज या लैक्टेट - के साथ प्रतिक्रिया करते हैं। फिर वह कॉकटेल में एक अन्य घटक को सक्रिय करता है, एक एंजाइम जिसे हाइड्रोजन पेरोक्साइड कहा जाता है, जो जेल को एक संवाहक इलेक्ट्रोड में बदलने के लिए आवश्यक उत्प्रेरक है।

पिट्सबर्ग में कार्नेगी मेलन विश्वविद्यालय के बायोमेडिकल इंजीनियर क्रिस्टोफर बेटिंगर कहते हैं, "यह दृष्टिकोण कई तकनीकी चुनौतियों को दूर करने के लिए सुरुचिपूर्ण रसायन विज्ञान का लाभ उठाता है, जो अध्ययन में शामिल नहीं थे।"

तकनीक का परीक्षण करने के लिए, शोधकर्ताओं ने कॉकटेल को पारदर्शी ज़ेब्राफिश के दिमाग, दिल और पूंछ के पंखों में इंजेक्ट किया। प्रवाहकीय होने पर जेल नीला हो जाता है, इसकी सफलता का एक दृश्य रीडआउट देता है।

मछली पर कोई बुरा प्रभाव नहीं पड़ा और शोधकर्ताओं ने ऊतक क्षति का कोई सबूत नहीं देखा। आंशिक रूप से विच्छेदित जोंक में, टीम ने दिखाया कि एक नरम इलेक्ट्रोड के माध्यम से एक तंत्रिका को करंट पहुंचाने से मांसपेशियों में संकुचन हो सकता है। अंततः, इस तरह के उपकरणों को विकास की विभिन्न वायरलेस तकनीकों के साथ जोड़ा जा सकता है।

हालांकि, दीर्घकालिक इम्प्लांट प्रदर्शन निर्धारित किया जाना बाकी है। "प्रदर्शन प्रभावशाली हैं," बेटिंगर कहते हैं। "जो देखा जाना बाकी है वह इलेक्ट्रोड की स्थिरता है।" समय के साथ, शरीर में पदार्थ इलेक्ट्रोड सामग्री के साथ प्रतिक्रिया कर सकते हैं, इसे खराब कर सकते हैं या जहरीले पदार्थ भी पैदा कर सकते हैं।

स्टैनफोर्ड यूनिवर्सिटी के केमिकल इंजीनियर झेनन बाओ, जो काम में शामिल नहीं थे, कहते हैं कि टीम को अभी भी परिष्कृत करने की जरूरत है कि इलेक्ट्रोड नसों को कैसे उत्तेजित कर सकते हैं। वह और उनके सहयोगियों ने आनुवंशिक संशोधनों का उपयोग करके विद्युत घटकों को "विकसित" करने का तरीका विकसित किया। वह कहती हैं कि उत्तेजना सुनिश्चित करना केंद्रित है जहां उपचार के लिए इसकी आवश्यकता है, जबकि अवांछित क्षेत्रों में करंट के रिसाव को रोकना महत्वपूर्ण होगा।

नए अध्ययन में, अलग-अलग ऊतकों में अलग-अलग शर्करा की सापेक्ष प्रचुरता निर्धारित करती है कि इलेक्ट्रोड कहां बनते हैं। लेकिन भविष्य में, मुख्य घटक के एक घटक को उन तत्वों के लिए स्वैप किया जा सकता है जो जीव विज्ञान के विशिष्ट बिट्स को लक्ष्यीकरण को और अधिक सटीक बनाने के लिए संलग्न करते हैं, बर्गग्रेन कहते हैं। "हम अभी प्रयोग कर रहे हैं जहाँ हम इन सामग्रियों को सीधे अलग-अलग कोशिकाओं पर बाँधने की कोशिश कर रहे हैं।" नोट्स स्ट्राकोसस: “ऐसे कुछ अनुप्रयोग हैं जहां सटीकता वास्तव में महत्वपूर्ण है; यही वह जगह है जहां हमें प्रयास करना है।"