నిమోనియాను వేగంగా గుర్తించడానికి శ్వాస పరీక్షను అభివృద్ధి చేసిన MIT పరిశోధకులు
వైద్య నిర్ధారణ రంగం ఒక విప్లవాత్మక మార్పుకు సిద్ధంగా ఉంది, ఇది సంక్లిష్టమైన శ్వాసకోశ పరీక్షను కేవలం పది నిమిషాల శ్వాస వ్యాయామంగా మార్చగలదు. నిమోనియా మరియు ఇతర ఊపిరితిత్తుల సమస్యలను శ్వాస ద్వారా వెలువడే బయోమార్కర్ల (biomarkers) ద్వారా గుర్తించడానికి ప్రత్యేక నానోపార్టికల్స్ను ఉపయోగించే పోర్టబుల్ సెన్సార్ సాంకేతికతను MIT పరిశోధకులు అభివృద్ధి చేస్తున్నారు.
PlasmoSniff వెనుక ఉన్న సైన్స్: నానోపార్టికల్స్ మరియు ఎంజైమ్లు
ఈ ఆవిష్కరణ యొక్క ప్రధాన అంశం PlasmoSniff అనే పరికరం, ఇది బయోమార్కర్లుగా పిలువబడే నిర్దిష్ట సింథటిక్ సమ్మేళనాలను పట్టుకోవడానికి మరియు గుర్తించడానికి రూపొందించబడిన చిప్-స్కేల్ సెన్సార్. రోగి ప్రత్యేకంగా రూపొందించబడిన నానోపార్టికల్స్ను పీల్చుకోవడంతో ఈ నిర్ధారణ ప్రక్రియ ప్రారంభమవుతుంది. ఈ కణాలు శరీరంలోని బయోమార్కర్లకు అతుక్కునేలా రూపొందించబడ్డాయి, కానీ ఇన్ఫెక్షన్ సమయంలో ఉత్పత్తి అయ్యే నిర్దిష్ట ఎంజైమ్లను కలిసినప్పుడు మాత్రమే ఇవి స్పందిస్తాయి.
ఆరోగ్యవంతుడైన వ్యక్తిలో, ఈ నానోపార్టికల్స్ రక్తంలో ప్రవహించి చివరకు శరీరం నుండి యథాతథంగా బయటకు వెళ్లిపోతాయి. అయితే, రోగి నిమోనియా వంటి వ్యాధితో బాధపడుతుంటే, ఇన్ఫెక్షన్ వల్ల కలిగే ఎంజైమ్లు ఆ కణాల నుండి బయోమార్కర్లను విడదీస్తాయి. ఈ విధంగా విడుదలైన బయోమార్కర్లు శ్వాస ద్వారా బయటకు వస్తాయి, ఇది ఊపిరితిత్తుల పరిస్థితికి సంబంధించిన రసాయన సంకేతాన్ని (chemical signature) అందిస్తుంది, దీనిని సెన్సార్ వెంటనే గుర్తించగలదు.
ల్యాబ్ ఎలుకల నుండి హ్యాండ్హెల్డ్ క్లినికల్ టూల్స్ వరకు పురోగతి
ప్రొఫెసర్ సంగీత భాటియా ల్యాబ్ 2020లోనే ఎలుకలపై ఈ నానోపార్టికల్ గుర్తింపును విజయవంతంగా ప్రదర్శించినప్పటికీ, ఈ సాంకేతికత ఒక పెద్ద సవాలును ఎదుర్కొంది: దీని కొలతలకు ల్యాబొరేటరీ స్థాయి పరికరాలు అవసరమయ్యాయి, ఇవి సాధారణ డాక్టర్ల క్లినిక్లలో అందుబాటులో ఉండవు.
అసిస్టెంట్ ప్రొఫెసర్ లోజా టాడెస్ మరియు ఆమె బృందం చేసిన ఇటీవలి ఆవిష్కరణ ఈ అంతరాన్ని పూరించింది. Raman spectroscopy అనే మెరుగైన ఆప్టికల్ సాంకేతికతను ఉపయోగించి, శ్వాస ద్వారా వెలువడే నిమోనియా బయోమార్కర్లను అత్యల్ప సాంద్రతలో కూడా గుర్తించవచ్చని ఈ బృందం నిరూపించింది. ఈ పురోగతి వల్ల, భారీ ల్యాబ్ పరికరాల అవసరం లేకుండా, క్లినికల్ సెట్టింగ్లలో లేదా ఇంటి వద్ద కూడా ఉపయోగించగలిగే హ్యాండ్హెల్డ్, పోర్టబుల్ పరికరం వైపు ఈ వ్యవస్థ మారుతోంది.
వేగవంతమైన నిర్ధారణల భవిష్యత్తుపై ప్రభావం
PlasmoSniff యొక్క ప్రభావం శ్వాసకోశ వైద్యానికి మాత్రమే పరిమితం కాదు. రోగి నానోపార్టికల్స్ను పీల్చుకుని, సుమారు 10 నిమిషాల్లోనే వారి ఊపిరితిత్తుల స్థితిని తెలియజేసే సింథటిక్ బయోమార్కర్ను శ్వాస ద్వారా బయటకు వదిలేలా చేసే పరికరాన్ని తయారు చేయడమే లక్ష్యమని ప్రధాన రచయిత మరియు MIT పోస్ట్డాక్ ఆదిత్య గార్గ్ పేర్కొన్నారు.
నిమోనియా మాత్రమే కాకుండా, నిర్దిష్ట మాలిక్యులర్ సంకేతాలను "గుర్తించగల" ఈ సాంకేతికత అనేక ఇతర రంగాలలో ఉపయోగపడే అవకాశం ఉంది. టాడెస్ సూచించినట్లుగా, ఈ సెన్సార్ను పారిశ్రామిక రసాయనాలు లేదా గాలిలోని కాలుష్య కారకాలను గుర్తించడానికి కూడా అనుకూలించవచ్చు, తద్వారా ఇది ప్రజారోగ్యం మరియు పర్యావరణ పర్యవేక్షణ రెండింటికీ ఒక బహుముఖ సాధనంగా మారుతుంది. మనం వికేంద్రీకృత ఆరోగ్య సంరక్షణ (decentralized healthcare) వైపు వెళ్తున్న తరుణంలో, ప్రపంచ ఆరోగ్య సంక్షోభాలను నిర్వహించడంలో మరియు ముందస్తు చికిత్స ద్వారా రోగుల ఆరోగ్యాన్ని మెరుగుపరచడంలో ఇటువంటి వేగవంతమైన, నాన్-ఇన్వేసివ్ (non-invasive) నిర్ధారణ సాధనాలు చాలా కీలకం.
ముఖ్య అంశాలు
- వేగవంతమైన నిర్ధారణ: PlasmoSniff సాంకేతికత సాధారణ శ్వాస పరీక్ష ద్వారా సుమారు 10 నిమిషాల్లో నిమోనియా గుర్తింపు ఫలితాలను అందించాలని లక్ష్యంగా పెట్టుకుంది.
- నానోపార్టికల్ ఆవిష్కరణ: ఈ వ్యవస్థ ఇన్ఫెక్షన్ వల్ల కలిగే నిర్దిష్ట ఎంజైమ్లకు ప్రతిస్పందించి, గుర్తించదగిన బయోమార్కర్లను విడుదల చేసేలా రూపొందించిన నానోపార్టికల్స్ను ఉపయోగిస్తుంది.
- మెరుగైన సున్నితత్వం: అధునాతన Raman spectroscopyని అనుసంధానించడం ద్వారా, పరిశోధకులు హ్యాండ్హెల్డ్ ఫార్మాట్లో అత్యల్ప సాంద్రతలో ఉన్న బయోమార్కర్లను కూడా గుర్తించేలా చేశారు.