Organic mineralization modification enhances biomineralization efficiency of Hepatitis E virus-like particles for development of room-temperature-stable quality control tools in food safety detection

खाद्य सुरक्षा की दुनिया में, अदृश्य खतरों पर कड़ी नज़र रखना एक निरंतर संघर्ष है। ऐसा ही एक खतरा हेपेटाइटिस ई वायरस है, जो एक ऐसा रोगजनक है जो अक्सर सूअर के मांस के उत्पादों में छिपा रहता है और लोगों को गंभीर रूप से बीमार कर सकता है। इस वायरस को डाइनिंग टेबल तक पहुँचने से पहले पकड़ने के लिए, वैज्ञानिक अत्यधिक संवेदनशील परीक्षणों पर भरोसा करते हैं जो वायरस के जेनेटिक कोड (आनुवंशिक कोड) की तलाश करते हैं। हालाँकि, इन परीक्षणों के लिए एक विश्वसनीय संदर्भ सामग्री (रेफरेंस मटेरियल) की आवश्यकता होती है—वायरस के जेनेटिक सिग्नेचर का एक ज्ञात नमूना—ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि मशीनें सही ढंग से काम कर रही हैं। पारंपरिक रूप से, ये संदर्भ नमूने नाजुक होते हैं; वे कांच की नाजुक मूर्तियों की तरह होते जिन्हें हर समय रेफ्रिजरेटर या फ्रीजर में रखा जाना चाहिए। यदि बिजली चली जाती है या आपूर्ति श्रृंखला टूट जाती है, तो नमूने खराब हो जाते हैं, और भोजन को सुरक्षित रूप से परीक्षण करने की क्षमता समाप्त हो जाती है। कोल्ड स्टोरेज पर यह निर्भरता, विशेष रूपकर दूरदराज के क्षेत्रों या विकासशील क्षेत्रों में जहाँ बिजली अविश्वसनीय है, एक बड़ी बाधा उत्पन्न करती है। वैज्ञानिक लंबे समय से एक ऐसा तरीका खोजने की कोशिश कर रहे हैं जिससे इन संदर्भ सामग्रियों को गर्मी सहने के लिए पर्याप्त मजबूत बनाया जा सके, ठीक उसी तरह जैसे प्रकृति कभी-कभी जीवित चीजों को कठोर, खनिज शैलियों (मिनरल शेल्स) में बंद करके उनकी रक्षा करती है।

जिन्झो मेडिकल यूनिवर्सिटी और चीन के एनिमल डिजीज प्रिवेंशन एंड कंट्रोल सेंटर के शोधकर्ताओं की एक टीम ने इस समस्या को हल करने की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम उठाया है। उन्होंने एक नए प्रकार की संदर्भ सामग्री विकसित की है जो अपनी प्रभावशीलता खोए बिना हफ्तों तक कमरे के तापमान पर रह सकती है। उनका दृष्टिकोण एक हानिरहित, खाली खोल (शेल) बनाने का था जो हेपेटाइटिस ई वायरस जैसा दिखता है लेकिन इसमें कोई संक्रामक सामग्री नहीं होती है। इस खोल के अंदर, उन्होंने पहचान के लिए उपयोग किया जाने वाला एक विशिष्ट जेनेटिक कोड रखा। इस खोल को टिकाऊ बनाने के लिए, उन्होंने बायोमिमेटिक मिनरलाइजेशन (biomimetic mineralization) नामक तकनीक का उपयोग किया, जिसका अर्थ है कि खोल को अपने चारों ओर एक सुरक्षात्मक कवच बनाने के लिए प्रेरित करना। उन्होंने सतह को एक छोटे जैविक टैग, अमीनो एसिड की एक छोटी श्रृंखला जिसे W6P पेप्टाइड कहा जाता है, के साथ संशोधित किया, जो खनिजों के लिए एक चुंबक के रूप में कार्य करता है। जब उन्होंने मिश्रण में कैल्शियम और फॉस्फेट आयनों को पेश किया, तो ये खनिज खोल की सतह की ओर बढ़े और एक कठोर, सुरक्षात्मक परत बनाई, ठीक वैसे ही जैसे एक रेत के कण के चारों ओर मोती बनता है, लेकिन सूक्ष्म स्तर पर।

इस इंजीनियरिंग उपलब्धि के परिणाम आश्चर्यजनक थे। शोधकर्ताओं ने पाया कि इस विशिष्ट संस्करण वाले खोल का उपयोग करके, जहाँ मिनरलाइजिंग टैग जोड़ों में व्यवस्थित थे, वे लगभग 99 प्रतिशत की मिनरलाइजेशन दक्षता प्राप्त कर सकते थे। इसका अर्थ है कि बैच के लगभग प्रत्येक एकल खोल ने सफलतापूर्वक अपना खनिज कवच विकसित कर लिया। इसके विपरीत, बिना इस विशिष्ट संशोधन वाले शैलों ने केवल लगभग 70 प्रतिशत समय ही कोटिंग करने में सफलता प्राप्त की। जब उन्होंने एक शक्तिशाली इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के नीचे इन कवच वाले कणों को देखा, तो उन्हें कोर के चारों ओर 3 से 4 नैनोमीटर मोटा एक स्पष्ट, एकसमान खोल दिखाई दिया। इस नई परत ने कणों को अधिक स्पष्ट और सुस्पष्ट बनाया, जो एक मजबूत, स्थिर संरचना का संकेत देता है। हालाँकि, सबसे महत्वपूर्ण परीक्षण यह था कि क्या यह कवच इसके भीतर मौजूद जेनेटिक सामग्री को गर्मी से बचा सकता है।

जब शोधकर्ताओं ने बिना कवच वाले शैलों को 37 डिग्री सेल्सियस के गर्म वातावरण में रखा, तो उनके भीतर की जेनेटिक सामग्री केवल तीन से पांच दिनों के भीतर टूटने लगी और पता लगाने योग्य नहीं रही। 25 डिग्री सेल्सियस के ठंडे कमरे के तापमान पर भी, वे खराब होने से पहले केवल लगभग दस दिन ही टिक पाए। हालांकि, मिनरलाइज्ड (खनिजयुक्त) शैलों ने एक अलग कहानी सुनाई। कवच वाले कण 37 डिग्री सेल्सियस पर कम से कम 14 दिनों के लिए और 25 डिग्री सेल्सियस पर 20 दिनों के लिए स्थिर और पूरी तरह कार्यात्मक रहे। कुछ मामलों में, मिनरलाइज्ड कणों ने कमरे के तापमान पर 40 दिनों के बाद भी क्षरण के कोई लक्षण नहीं दिखाए। स्थिरता में यह नाटकीय वृद्धि यह सुझाव देती है कि खनिज कवच एक ढाल के रूप में कार्य करता है, जो गर्मी को नाजुक जेनेटिक कोड को नुकसान पहुँचाने से रोकता है।

यह सुनिश्चित करने के लिए कि यह नई सामग्री वास्तविक दुनिया में काम करेगी, टीम ने इसे एक जटिल खाद्य मैट्रिक्स (food matrix) के भीतर परखा। उन्होंने मिनरलाइज्ड कणों को कच्चे सूअर के लिवर (pork liver) में मिलाया, जो पहचान परीक्षणों में हस्तक्षेप करने के लिए जाना जाता है, और फिर मानक नैदानिक परीक्षण किए। सिस्टम ने बहुत कम सांद्रता पर भी कणों का सफलतापूर्वक पता लगाया, जिससे सिद्ध हुआ कि खनिज कोटिंग ने वायरस के जेनेटिक सिग्नेचर को खोजने की क्षमता में हस्तक्षेप नहीं किया। अध्ययन पुष्टि करता है कि यह ऑर्गेनिक मॉडिफिकेशन रणनीति एक मजबूत गुणवत्ता नियंत्रण उपकरण बनाती है जो कोल्ड चेन पर निर्भर नहीं है। नाजुक जैविक नमूनों को गर्मी-प्रतिरोधी, खनिज-लेपित कणों में बदलकर, शोधकर्ताओं ने उन वातावरणों में खाद्य सुरक्षा मानकों को बनाए रखने के लिए एक व्यावहारिक समाधान प्रदान किया है जहाँ प्रशीतन (refrigeration) हमेशा उपलब्ध नहीं होता है। यह कार्य प्रदर्शित करता है कि प्रकृति से रणनीतियों को उधार लेकर, विज्ञान ऐसे उपकरण बना सकता है जो जैविक रूप से सटीक और भौतिक रूप से लचीले दोनों हों।