AI-आधारित नया कैथेटर बैक्टीरिया संक्रमण को रोकने में मदद करेगा

न्यूयॉर्क: अमेरिकी शोधकर्ताओं ने नई कृत्रिम बुद्धिमत्ता (एआई) तकनीक द्वारा अनुकूलित एक नए प्रकार की कैथेटर ट्यूब डिजाइन की है, जो एंटीबायोटिक्स या अन्य रासायनिक रोगाणुरोधी तरीकों की आवश्यकता के बिना, बैक्टीरिया की अपस्ट्रीम गतिशीलता को बाधित करती है।

नए डिज़ाइन के साथ, प्रयोगशाला प्रयोगों में धारा के विपरीत तैरने में सक्षम जीवाणुओं की संख्या 100 गुना कम हो गई।बैक्टीरिया उल्लेखनीय रूप से अच्छे तैराक होते हैं - एक ऐसा गुण जो मानव स्वास्थ्य के लिए हानिकारक हो सकता है।स्वास्थ्य देखभाल सेटिंग में सबसे आम जीवाणु संक्रमणों में से एक कैथेटर, मूत्र पथ में डाली गई पतली ट्यूबों के माध्यम से शरीर में प्रवेश करने वाले बैक्टीरिया से होता है।

यद्यपि कैथेटर को रोगी से तरल पदार्थ निकालने के लिए डिज़ाइन किया गया है, बैक्टीरिया एक अद्वितीय तैराकी गति का उपयोग करके कैथेटर ट्यूबों के माध्यम से खुद को ऊपर की ओर और शरीर में ले जाने में सक्षम होते हैं, जिससे अकेले अमेरिका में सालाना 300 मिलियन डॉलर के कैथेटर से जुड़े मूत्र संक्रमण होते हैं।अध्ययन में, कैलिफोर्निया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी (कैलटेक) के शोधकर्ताओं ने ट्यूब की दीवारों के अंदर शार्क पंख जैसे त्रिकोणीय उभार वाले ट्यूब डिजाइन किए।

साइंस एडवांसेज जर्नल में प्रकाशित नतीजों से पता चला है कि इन ज्यामितीय संरचनाओं ने बैक्टीरिया की गति को प्रभावी ढंग से पुनर्निर्देशित किया, जिससे वे ट्यूब के केंद्र की ओर बढ़े जहां तेज प्रवाह ने उन्हें वापस नीचे की ओर धकेल दिया। त्रिकोणों की पंख जैसी वक्रता ने भंवर भी उत्पन्न किए जिससे बैक्टीरिया की प्रगति बाधित हुई।3डी प्रिंटेड कैथेटर ट्यूब और हाई-स्पीड कैमरों का उपयोग करके, टीम ने बैक्टीरिया की प्रगति की निगरानी की। त्रिकोणीय समावेशन वाली ट्यूबों के परिणामस्वरूप अपस्ट्रीम बैक्टीरिया आंदोलन में परिमाण के दो आदेशों (100 गुना कमी) की कमी आई।

इसके बाद टीम ने बैक्टीरिया की अपस्ट्रीम तैराकी को बाधित करने के लिए सबसे प्रभावी त्रिकोणीय बाधा आकार निर्धारित करने के लिए सिमुलेशन जारी रखा।फिर उन्होंने विभिन्न प्रवाह स्थितियों के तहत ई. कोली बैक्टीरिया की गति का निरीक्षण करने के लिए अनुकूलित त्रिकोणीय डिजाइन के साथ सामान्य कैथेटर ट्यूबों के अनुरूप माइक्रोफ्लुइडिक चैनल तैयार किए। इन माइक्रोफ्लुइडिक वातावरणों के भीतर ई. कोली के देखे गए प्रक्षेप पथ सिम्युलेटेड भविष्यवाणियों के साथ लगभग पूरी तरह से संरेखित हैं।

इसके अलावा, न्यूरल ऑपरेटर्स नामक अत्याधुनिक एआई तरीकों के साथ, टीम कैथेटर डिजाइन अनुकूलन गणनाओं को तेज करने में सक्षम थी, इसलिए उन्हें दिनों की नहीं बल्कि मिनटों की आवश्यकता थी।परिणामी मॉडल ने ज्यामितीय डिज़ाइन में बदलाव का प्रस्ताव रखा, और अधिक बैक्टीरिया को नदी के ऊपर तैरने से रोकने के लिए त्रिकोण आकृतियों को और अधिक अनुकूलित किया। अंतिम डिज़ाइन ने सिमुलेशन में प्रारंभिक त्रिकोणीय आकृतियों की प्रभावकारिता को 5 प्रतिशत अतिरिक्त बढ़ा दिया।