MIT સંશોધકોએ ન્યુમોનિયાના ઝડપી નિદાન માટે શ્વાસ પરીક્ષણ વિકસાવ્યું

મેડિકલ ડાયગ્નોસ્ટિક્સ એક એવા પરિવર્તનના આરે છે જે જટિલ શ્વસન મૂલ્યાંકનને એક સરળ, દસ મિનિટના શ્વાસ લેવાના અભ્યાસમાં બદલી શકે છે. MIT ના સંશોધકો એક પોર્ટેબલ સેન્સર ટેકનોલોજી વિકસાવી રહ્યા છે જે બહાર નીકળતા બાયોમાર્કર્સ દ્વારા ન્યુમોનિયા અને ફેફસાની અન્ય સ્થિતિઓને શોધવા માટે વિશિષ્ટ નેનોપાર્ટિકલ્સનો ઉપયોગ કરે છે.

PlasmoSniff પાછળનું વિજ્ઞાન: નેનોપાર્ટિકલ્સ અને એન્ઝાઇમ્સ

આ સફળતાનું મુખ્ય કેન્દ્ર PlasmoSniff નામનું ઉપકરણ છે, જે ચિપ-સ્કેલ સેન્સર છે અને તેને બાયોમાર્કર્સ તરીકે ઓળખાતા ચોક્કસ કૃત્રિમ સંયોજનોને પકડવા અને ઓળખવા માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યું છે. નિદાન પ્રક્રિયા દર્દી દ્વારા ખાસ રીતે ડિઝાઇન કરેલા નેનોપાર્ટિકલ્સના શ્વાસ લેવાથી શરૂ થાય છે. આ કણો શરીરના બાયોમાર્કર્સ સાથે જોડાઈ જવા માટે એન્જિનિયર્ડ કરવામાં આવ્યા છે, પરંતુ જ્યાં સુધી તેઓ ચેપ દરમિયાન ઉત્પન્ન થતા ચોક્કસ એન્ઝાઇમ્સનો સામનો ન કરે ત્યાં સુધી સ્થિર રહેવા માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યા છે.

સ્વસ્થ વ્યક્તિમાં, આ નેનોપાર્ટિકલ્સ શરીરમાં ફરે છે અને અંતે અકબંધ રીતે શરીરની બહાર નીકળી જાય છે. જો કે, જો દર્દી ન્યુમોનિયા જેવા રોગથી પીડાતો હોય, તો ચેપ દ્વારા પ્રેરાયેલા એન્ઝાઇમ્સ કણોમાંથી બાયોમાર્કર્સને "કટ" કરી દે છે. આ મુક્ત થયેલા બાયોમાર્કર્સ પછી શ્વાસ દ્વારા બહાર નીકળે છે, જે ફેફસાની સ્થિતિનું રાસાયણિક સિગ્નેચર પૂરું પાડે છે જેને સેન્સર તરત જ શોધી શકે છે.

લેબના ઉંદરોથી લઈને હેન્ડહેલ્ડ ક્લિનિકલ સાધનો સુધીની પ્રગતિ

જોકે પ્રોફેસર સંગીતા ભાટિયાની લેબ દ્વારા 2020 માં ઉંદરોમાં આ નેનોપાર્ટિકલ ડિટેક્શન સફળતાપૂર્વક દર્શાવવામાં આવ્યું હતું, પરંતુ આ ટેકનોલોજીને સ્કેલિંગમાં મોટી મુશ્કેલીનો સામનો કરવો પડ્યો હતો: માપન માટે લેબોરેટરી-ગ્રેડના સાધનોની જરૂર હતી જે સામાન્ય ડોક્ટરની ક્લિનિક માટે વ્યવહારુ નથી.

આસિસ્ટન્ટ પ્રોફેસર લોઝા તાડેસે અને તેમની ટીમ દ્વારા તાજેતરમાં કરવામાં આવેલી સફળતાએ આ અંતરને પૂરું પાડ્યું છે. Raman spectroscopy ના ઉન્નત સ્વરૂપનો ઉપયોગ કરીને—જે એક ઓપ્ટિકલ ટેકનિક છે જે પ્રકાશ દ્વારા અણુઓને પ્રકાશિત કરે છે—ટીમે સાબિત કર્યું છે કે તેઓ શ્વાસ દ્વારા બહાર નીકળતા ન્યુમોનિયા બાયોમાર્કર્સને અત્યંત ઓછી સાંદ્રતામાં પણ શોધી શકે છે. આ પ્રગતિ સિસ્ટમને ભારે લેબ સાધનોથી દૂર કરીને ક્લિનિકલ સેટિંગ્સ અથવા ઘરે ઉપયોગ કરવા માટે યોગ્ય હેન્ડહેલ્ડ, પોર્ટેબલ સાધનો તરફ લઈ જાય છે.

ઝડપી નિદાનના ભવિષ્ય માટે અસરો

PlasmoSniff ની સંભવિત અસર શ્વસન વિજ્ઞાનથી ઘણું આગળ વિસ્તરેલી છે. મુખ્ય લેખક અને MIT પોસ્ટડોક આદિત્ય ગર્ગ નોંધે છે કે લક્ષ્ય એવું ઉપકરણ બનાવવાનું છે જ્યાં દર્દી નેનોપાર્ટિકલ્સ શ્વાસમાં લે અને અંદાજે 10 મિનિટની અંદર, એક કૃત્રિમ બાયોમાર્કર્સ બહાર કાઢે જે તેમની ફેફસાની સ્થિતિ વિશે જણાવે.

ન્યુમોનિયા ઉપરાંત, ચોક્કસ મોલેક્યુલર સિગ્નેચરને "શોધી કાઢવાની" ટેકનોલોજીની ક્ષમતા વિવિધ ઉપયોગો સૂચવે છે. તાડેસે જણાવ્યા મુજબ, સેન્સરને આખરે ઔદ્યોગિક રસાયણો અથવા હવામાં રહેલા પ્રદૂષકોને શોધવા માટે અનુકૂળ કરી શકાય છે, જે તેને જાહેર આરોગ્ય અને પર્યાવરણીય દેખરેખ બંને માટે એક બહુમુખી સાધન બનાવે છે. જેમ આપણે વિકેન્દ્રિત આરોગ્ય સંભાળ તરફ આગળ વધી રહ્યા છીએ, તેમ આવી ઝડપી, નોન-ઇન્વેસિવ (non-invasive) નિદાન સાધનો વૈશ્વિક આરોગ્ય કટોકટીના સંચાલનમાં અને વહેલા હસ્તક્ષેપ દ્વારા દર્દીઓના પરિણામો સુધારવામાં નિર્ણાયક સાબિત થશે.

મુખ્ય મુદ્દાઓ

• ઝડપી નિદાન: PlasmoSniff ટેકનોલોજીનો હેતુ એક સરળ શ્વાસ પરીક્ષણ દ્વારા અંદાજે 10 મિનિટમાં ન્યુમોનિયા ડિટેક્શનના પરિણામો આપવાનો છે.
• નેનોપાર્ટિકલ ઇનોવેશન: સિસ્ટમ એન્જિનિયર્ડ નેનોપાર્ટિકલ્સનો ઉપયોગ કરે છે જે શોધી શકાય તેવા બાયોમાર્કર્સ મુક્ત કરવા માટે ચેપ દ્વારા પ્રેરાયેલા ચોક્કસ એન્ઝાઇમ્સ પ્રત્યે પ્રતિક્રિયા આપે છે.
• વધારે સંવેદનશીલતા: એડવાન્સ્ડ Raman spectroscopy ને સંકલિત કરીને, સંશોધકોએ હેન્ડહેલ્ડ ફોર્મેટમાં અત્યંત ઓછી સાંદ્રતામાં બાયોમાર્કર્સનું ડિટેક્શન શક્ય બનાવ્યું છે.