MIT के शोधकर्ताओं ने निमोनिया के त्वरित निदान के लिए ब्रीथ टेस्ट विकसित किया

मेडिकल डायग्नोस्टिक्स (चिकित्सा निदान) एक ऐसे युगांतरकारी परिवर्तन की कगार पर हैं, जो एक जटिल श्वसन मूल्यांकन को एक सरल, दस मिनट के सांस लेने के व्यायाम में बदल सकता है। MIT के शोधकर्ता एक पोर्टेबल सेंसर तकनीक विकसित कर रहे हैं जो छोड़ी गई सांस के बायोमार्कर (biomarkers) के माध्यम से निमोनिया और फेफड़ों की अन्य स्थितियों का पता लगाने के लिए विशेष नैनोकणों (nanoparticles) का उपयोग करती है।

PlasmoSniff के पीछे का विज्ञान: नैनोकण और एंजाइम

इस सफलता का मुख्य आधार PlasmoSniff नामक एक उपकरण है, जो एक चिप-स्केल सेंसर है जिसे बायोमार्कर के रूप में जाने जाने वाले विशिष्ट सिंथेटिक यौगिकों को पकड़ने और पहचानने के लिए डिज़ाइन किया गया है। निदान प्रक्रिया रोगी द्वारा विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए नैनोकणों को अंदर लेने के साथ शुरू होती है। इन कणों को शरीर में बायोमार्कर से जुड़ने के लिए इंजीनियर किया गया है, लेकिन इन्हें तब तक स्थिर रहने के लिए डिज़ाइन किया गया है जब तक कि वे संक्रमण के दौरान उत्पन्न होने वाले विशिष्ट एंजाइमों के संपर्क में न आ जाएं।

एक स्वस्थ व्यक्ति में, ये नैनोकण शरीर में घूमते हैं और अंततः बिना किसी बदलाव के शरीर से बाहर निकल जाते हैं। हालांकि, यदि कोई रोगी निमोनिया जैसी बीमारी से पीड़ित है, तो संक्रमण के कारण उत्पन्न एंजाइम कणों से बायोमार्कर को "अलग" (snip) कर देते हैं। ये मुक्त हुए बायोमार्कर फिर सांस के साथ बाहर निकल जाते हैं, जिससे फेफड़ों की अंतर्निहित स्थिति का एक रासायनिक संकेत मिलता है जिसे सेंसर तुरंत पहचान सकता है।

लैब के चूहों से लेकर हैंडहेल्ड क्लिनिकल टूल्स तक का सफर

हालांकि प्रोफेसर संगीता भाटिया की लैब ने 2020 में चूहों में इस नैनोकण पहचान का सफलतापूर्वक प्रदर्शन किया था, लेकिन इस तकनीक को स्केलिंग (विस्तार) की एक बड़ी बाधा का सामना करना पड़ा: इसके मापन के लिए प्रयोगशाला-ग्रेड उपकरणों की आवश्यकता थी, जो सामान्य डॉक्टरों के क्लीनिकों के लिए व्यावहारिक नहीं हैं।

असिस्टेंट प्रोफेसर लोज़ा ताडेसे और उनकी टीम द्वारा की गई एक हालिया सफलता ने इस अंतर को पाट दिया है। Raman spectroscopy—एक ऑप्टिकल तकनीक जो अणुओं को प्रकाश से प्रकाशित करती है—के उन्नत रूप का उपयोग करके, टीम ने यह साबित कर दिया है कि वे छोड़ी गई सांस में निमोनिया के बायोमार्कर का अत्यंत कम सांद्रता (concentration) में भी पता लगा सकते हैं। यह प्रगति सिस्टम को भारी लैब उपकरणों से हटाकर एक हैंडहेल्ड, पोर्टेबल उपकरण की ओर ले जाने की अनुमति देती है जो क्लिनिकल सेटिंग्स या घर पर उपयोग के लिए भी उपयुक्त है।

त्वरित निदान के भविष्य के लिए निहितार्थ

PlasmoSniff का संभावित प्रभाव श्वसन चिकित्सा से कहीं अधिक है। मुख्य लेखक और MIT पोस्टDoc आदित्य गर्ग बताते हैं कि लक्ष्य एक ऐसा उपकरण बनाना है जहाँ रोगी नैनोकणों को अंदर ले और लगभग 10 मिनट के भीतर, एक सिंथेटिक बायोमार्कर को बाहर निकाले जो उनके फेफड़ों की स्थिति की रिपोर्ट दे सके।

निमोनिया के अलावा, विशिष्ट आणविक संकेतों को "सूंघने" की इस तकनीक की क्षमता अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला का सुझाव देती है। जैसा कि ताडेसे बताती हैं, सेंसर को अंततः औद्योगिक रसायनों या हवा में मौजूद प्रदूषकों का पता लगाने के लिए अनुकूलित किया जा सकता है, जिससे यह सार्वजनिक स्वास्थ्य और पर्यावरण निगरानी दोनों के लिए एक बहुमुखी उपकरण बन जाएगा। जैसे-जैसे हम विकेंद्रीकृत स्वास्थ्य सेवा की ओर बढ़ रहे हैं, वैश्विक स्वास्थ्य संकटों के प्रबंधन और शीघ्र हस्तक्षेप के माध्यम से रोगी के परिणामों में सुधार करने के लिए ऐसे त्वरित, गैर-आक्रामक (non-invasive) नैदानिक उपकरण महत्वपूर्ण होंगे।

मुख्य बातें

• त्वरित निदान: PlasmoSniff तकनीक का लक्ष्य एक सरल ब्रीथ टेस्ट के माध्यम से लगभग 10 मिनट के भीतर निमोनिया का पता लगाने के परिणाम प्रदान करना है।
• नैनोकण नवाचार: यह सिस्टम इंजीनियर किए गए नैनोकणों का उपयोग करता है जो पता लगाने योग्य बायोमार्कर छोड़ने के लिए संक्रमण-प्रेरित विशिष्ट एंजाइमों के प्रति प्रतिक्रिया करते हैं।
• उन्नत संवेदनशीलता: उन्नत Raman spectroscopy को एकीकृत करके, शोधकर्ताओं ने हैंडहेल्ड फॉर्मेट में अत्यंत कम सांद्रता में बायोमार्कर का पता लगाना संभव बना दिया है।