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विश्व का पहला 3D-मुद्रित तंत्रिका ऊतक

Lokesh Pal February 13, 2024 04:14 157 0

संदर्भ

हाल ही में ‘सेल स्टेम सेल’ नामक पत्रिका में एक अध्ययन प्रकाशित हुआ है, जिसमें शोधकर्ताओं ने पहला कार्यात्मक 3D-मुद्रित मस्तिष्क ऊतक बनाया है।

3डी-बायोप्रिंटिंग क्या है?

  • एक कंप्यूटर-निर्देशित प्रक्रिया: यह एक कंप्यूटर-निर्देशित प्रक्रिया है जो जीवित संरचनाओं के निर्माण के लिए सामग्रियों, कोशिकाओं और अन्य घटकों की परतों का निर्माण करती है।
  • महत्व: यह ऊतकों को उत्पन्न करने के लिए विशेष अर्हता और कई मामलों में वास्तविक चीज की जगह पर उन्हें भी प्रतिस्थापित करने का विशाल सामर्थ्य रखती है।

पहले कार्यात्मक 3डी-मुद्रित मस्तिष्क ऊतक के बारे में

  • वैज्ञानिकों के लिए एक नया महत्वपूर्ण उपकरण: यह तंत्रिका विज्ञानियों को मस्तिष्क कोशिकाओं और मानव मस्तिष्क के अन्य भागों के बीच संचार का अध्ययन करने के लिए एक नया उपकरण प्रदान करता है।
  • विशेषता: यह वास्तविक मानव मस्तिष्क ऊतक की तरह ही विकसित और संपर्क बना सकता है।
  • प्रयोज्यता (Applicability): कई प्रयोगशालाएँ इसका उपयोग करने में सक्षम होनी चाहिए क्योंकि इसके लिए विशेष जैव-मुद्रण उपकरण (Special Bio-Printing Equipment) की आवश्यकता नहीं होती है।
  • महत्व:
    • बीमारियों का उपचार करने के लिए: इससे अल्जाइमर और पार्किंसंस जैसी बीमारियों के उपचार के बेहतर उपाय सामने आते हैं।

    • रखरखाव में सुविधा: इसे स्वस्थ रखना आसान है और इसका अध्ययन माइक्रोस्कोप और आमतौर पर अधिकांश प्रयोगशालाओं में पाए जाने वाले अन्य उपकरणों से किया जा सकता है।
    • जटिल कामकाज को समझना: अब ऊतक को डिजाइन द्वारा प्रिंट करना संभव है और न्यूरोवैज्ञानिकों के पास यह देखने के लिए एक परिभाषित प्रणाली हो सकती है कि मानव मस्तिष्क तंत्र  कैसे संचालित होता है।

ऑर्गेनॉइड्स

  • ये जीवित शरीर के बाहर बनाए गए अंगों की छोटी सरलीकृत 3D प्रतियाँ हैं, जिन्हें आमतौर पर पोषक तत्वों और रासायनिक संकेतों (विकास कारकों) के साथ ऊतकों या स्टेम कोशिकाओं के संयोजन का इलाज करके उत्पन्न किया जाता है जो उन्हें अंतर करने और आत्म-संगठित होने के लिए प्रोत्साहित करते हैं।

मूल कोशिका (stem cell)

  • ये पौधों और जानवरों जैसे बहुकोशिकीय जीवों में पाई जाने वाली एक विशेष प्रकार की कोशिकाएँ हैं जिनमें अभी तक ऐसे लक्षण/विशेषताएँ विकसित नहीं हुई हैं जो विशिष्ट ऊतकों को एक दूसरे से अलग करती हैं।
  • ये कोशिकाएँ पूरी तरह से विकसित मनुष्यों और उनके भ्रूण दोनों में मौजूद होती हैं हालाँकि प्रत्येक में अलग-अलग कार्यों वाली थोड़ी अलग प्रकार की स्टेम कोशिकाएँ होती हैं।

अल्जाइमर रोग

  • यह एक क्रोनिक न्यूरोलॉजिकल स्थिति है, जिसमें अल्पकालिक स्मृति हानि होती  है। स्थिति बिगड़ने पर लक्षण समय के साथ बढ़ते हैं।

पार्किंसंस रोग

  • यह एक अपक्षयी तंत्रिका संबंधी विकार है जो ज्यादातर व्यक्ति की सोच, मनोदशा और बाद के चरणों में स्मृति के साथ-साथ संचालन कार्यों को प्रभावित करता है।
  • प्रसंग: कार्यात्मक मानव मस्तिष्क के ऊतकों को प्रिंटिंग चुनौतीपूर्ण होती है और अब तक अधिकांश 3D-मुद्रित ऊतकों में कोशिकाओं के बीच उचित संबंध का अभाव है।
    • ऊतक संरचना को बरकरार रखते हुए न्यूरॉन्स को परिपक्व होने में सक्षम होने की आवश्यकता होती है, और ऊतक के ठीक से कार्य करने के लिए सहायक कोशिकाएँ आवश्यक होती हैं।
      • न्यूरॉन्स, तंत्रिका तंत्र की संरचनात्मक और कार्यात्मक इकाई हैं। सभी न्यूरॉन्स में तीन अलग-अलग भाग होते हैं- डेंड्राइट, कोशिका शरीर और एक्सॉन।

निष्कर्ष: इस 3D-प्रिंटिंग विधि की सटीकता, मस्तिष्क अनुसंधान के लिए उपयोग किए जाने वाले लघु प्रयोगशाला-विकसित अंगों के विपरीत, जिन्हें ब्रेन ऑर्गेनॉइड कहा जाता है, कोशिका प्रकारों और व्यवस्थाओं पर नियंत्रण की अनुमति देती है। इसका उपयोग मस्तिष्क के विकास, मानव विकास, विकासात्मक दिव्यांगताओं, न्यूरोडीजेनेरेटिव विकारों और अन्य अंतर्निहित आणविक तंत्रों को देखने के लिए किया जा सकता है। यह कोशिकाओं के साथ अधिक विशिष्ट मस्तिष्क ऊतकों को बनाने की प्रक्रिया में सुधार करेगा।

3D प्रिंटिंग क्या है?

  • इसे ‘एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग’ के रूप में भी जाना जाता है, यह कंप्यूटर द्वारा निर्मित डिजाइन का उपयोग करके परत-दर-परत ‘3D’ वस्तु बनाने की एक विधि है।
  • यह ‘सबट्रैक्टिव मैन्यूफैक्चरिंग प्रोसेस’ (Subtractive Manufacturing Processes) के विपरीत है, जहाँ इसे अंतिम डिजाइन सामग्री के एक बड़े ब्लॉक से अलग किया जाता है।

3D प्रिंटिंग में किन सामग्रियों का उपयोग किया जा सकता है?

  • विभिन्न प्रकार की 3डी प्रिंटिंग सामग्रियाँ हैं जिनमें थर्मोप्लास्टिक्स जैसे एक्रिलोनिट्राइल ब्यूटाडीन स्टाइरीन (एबीएस), धातु (पाउडर सहित), रेजिन और सिरेमिक शामिल हैं।

3D प्रिंटिंग टेक्नोलॉजी

3D प्रिंटिंग तकनीक के तीन व्यापक प्रकार हैं

  • सिंटरिंग एक ऐसी तकनीक है जहाँ उच्च रिजॉल्यूशन वाली वस्तुएँ बनाने के लिए सामग्री को गर्म किया जाता (पिघलने की स्थिति तक नहीं) है। धातु पाउडर का उपयोग डायरेक्ट मेटल लेजर सिंटरिंग के लिए किया जाता है जबकि थर्मोप्लास्टिक पाउडर का उपयोग सेलेक्टिव लेजर सिंटरिंग के लिए किया जाता है।
  • 3D प्रिंटिंग के द्रवीकरण के तरीकों में ‘पाउडर बेड फ्यूजन’, इलेक्ट्रॉन बीम पिघलना और प्रत्यक्ष ऊर्जा जमाव शामिल हैं।
    • ये उच्च तापमान पर सामग्रियों को एक साथ पिघलाकर वस्तुओं को मुद्रित करने के लिए ‘लेजर इलेक्ट्रिक आर्क’ या ‘इलेक्ट्रॉन बीम’ का उपयोग करते हैं।
  • स्टीरियोलिथोग्राफी भागों को बनाने के लिए फोटोपॉलीमराइजेशन का उपयोग करती है।
    • यह तकनीक वस्तु के एक ‘क्रॉस सेक्शन’ को पतली परतों में व्यवस्थित करने और ठोस बनाने के लिए चयनात्मक तरीके से सामग्री के साथ संपर्क करने के लिए सही प्रकाश स्रोत का उपयोग करती है।

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