Rapid Determination of Sr-90 in Urine by MS/MS Mode with O2 as the Cell Gas on Triple Quadrupole Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS/MS)

कल्पना कीजिए कि आप एक जासूस हैं जो एक भीड़ भरे स्टेडियम में छिपे हुए एक अकेले, अदृश्य जासूस को खोजने की कोशिश कर रहे हैं। वह जासूस स्ट्रोंटियम-90 (Strontium-90) नामक एक रेडियोधर्मी परमाणु है। यह एक चालाक शरारती तत्व है जो दूषित भोजन या पानी के माध्यम से हमारे शरीर में घुस सकता है, और एक बार अंदर जाने के बाद, इसे हमारी हड्डियों में छिपना पसंद है, जहाँ यह समय के साथ गंभीर समस्याएँ पैदा कर सकता है। इस जासूस को पकड़ने के लिए, वैज्ञानिक आमतौर पर हमारे मूत्र (urine) में इसकी तलाश करते हैं, क्योंकि हमारा शरीर अधिकांश भाग वहीं से बाहर निकालता है। लेकिन पेचीदा हिस्सा यह है कि स्टेडियम में एक अलग, हानिरहित परमाणु भी मौजूद है जिसे ज़िरकोनियम-90 (Zirconium-90) कहा जाता है। ये दोनों परमाणु लगभग जुड़वा भाई-बहनों की तरह हैं; इनका वजन लगभग बिल्कुल समान है, इसलिए जब आप एक मानक मशीन के साथ इन्हें गिनने की कोशिश करते हैं, तो हानिरहित ज़िरकोनियम अक्सर खतरनाक स्ट्रोंटियम जैसा दिखने लगता है, जिससे "गलत अलार्म" का एक भ्रमपूर्ण ढेर बन जाता है।

वर्षों तक, इस जासूस को पकड़ने के लिए एक धीमी, उबाऊ प्रक्रिया की आवश्यकता होती थी। वैज्ञानिकों को "लिक्विड सिंटिलेशन काउंटिंग" (liquid scintillation counting) नामक विधि का उपयोग करना पड़ता था, जो घास के ढेर में से सुई खोजने के लिए एक-एक करके घास के हर एक तिनके को धीरे-धीरे उठाने जैसा था। इसमें बहुत समय लगता है, बहुत अधिक मूत्र की आवश्यकता होती है, और जुड़वाओं को अलग करने के लिए जटिल रासायनिक सफाई चरणों की आवश्यकता होती है। लेकिन क्या होगा यदि आप एक ऐसा सुपर-स्मार्ट फिल्टर बना सकें जो तुरंत जासूस की विशिष्ट आवाज़ को पहचान ले और हानिरहित जुड़वा को अनदेखा कर दे? यही वह काम है जिसे सीडीसी (CDC) के शोधकर्ताओं की एक टीम ने करने का लक्ष्य रखा था। वे स्ट्रोंटियम-90 को मूत्र में खोजने का एक तेज़, सरल तरीका बनाना चाहते थे, विशेष रूप से आपात स्थिति के लिए जहाँ गति ही सब कुछ है, बिना ज़िरकोनियम के छद्म रूप से धोखा खाए।

शोधकर्ताओं ने ट्रिपल क्वाड्रुपोल इंडक्टिवली कपल्ड प्लाज्मा मास स्पेक्ट्रोमीटर (ICP-MS/MS) नामक एक मशीन का उपयोग करके एक नई, उच्च-गति वाली विधि विकसित की। इस मशीन को एक क्लब के हाई-टेक बाउंसर (bouncer) के रूप में सोचें। अतीत में, बाउंसर जुड़वाओं के बीच अंतर नहीं कर पाता था। लेकिन यह नया सेटअप एक विशेष "रिएक्शन गैस"—ऑक्सीजन—का उपयोग करके खेल बदल देता है। जब परमाणु मशीन में प्रवेश करते हैं, तो ऑक्सीजन गैस एक रासायनिक गोंद की तरह काम करती है। यह हानिरहित ज़िरकोनियम परमाणुओं से चिपक जाती है, उन्हें भारी बना देती है और उनके "द्रव्यमान" (mass) को बदल देती है ताकि वे अब स्ट्रोंटियम की तरह न दिखें। स्ट्रोंटियम परमाणु, हालांकि, ऑक्सीजन को ज्यादातर अनदेखा कर देते हैं और अपने मूल वजन को बनाए रखते हैं। यह मशीन को 99.999% से अधिक ज़िरकोनियम हस्तक्षेप को छानने की अनुमति देता है, जिससे केवल स्ट्रोंटियम को ही गिना जा सके।

टीम ने मूत्र के नमूनों पर इस पद्धति का परीक्षण किया और पाया कि यह अविश्वसनीय रूप से अच्छा काम करती है। उन्हें पुराने तरीके द्वारा आवश्यक 5 मिलीलीटर के मुकाबले केवल मूत्र की एक छोटी बूंद—0.5 मिलीलीटर, जो लगभग एक चम्मच का दसवां हिस्सा है—की आवश्यकता थी। यह बच्चों या शिशुओं के लिए एक बड़ा लाभ है जो शायद बड़ा नमूना प्रदान न कर सकें। यह नई विधि स्ट्रोंटियम-90 का पता 0.035 ng/L जैसे निम्न स्तर पर लगा सकती है। हालांकि यह पुराने तरीके (जो 0.011 ng/L तक देख सकता था) की तुलना में थोड़ी कम संवेदनशील है, फिर भी यह बच्चों और गर्भवती महिलाओं के लिए निर्धारित सुरक्षा सीमा, जो 2.01 ng/L है, से काफी नीचे है। दूसरे शब्दों में, यह जासूस को खतरा बनने से पहले ही पकड़ने में पूरी तरह सक्षम है।

इस अध्ययन की सबसे बड़ी जीत इसकी गति और सरलता है। पुराने तरीके के लिए घंटों तक चलने वाले, बहु-चरणीय रासायनिक सफाई की आवश्यकता थी और इसके लिए महंगे, विशेष रेजिन (resins) की जरूरत थी। नया तरीका एक "सिंपल डाइल्यूशन" (simple dilution) प्रोटोकॉल है। यह जूस के एक कप में थोड़ा सा पानी मिलाने और उसे सीधे मशीन में डालने जैसा है। शोधकर्ताओं ने दिखाया कि यह सरल दृष्टिकोण एक ही दिन में एक ही मशीन का उपयोग करके लगभग 180 नमूनों को संसाधित कर सकता है। उन्होंने यह भी साबित किया कि यह विधि सटीक है, जिसके परिणाम पुराने, भरोसेमंद तरीके से लगभग पूरी तरह मेल खाते हैं। यहाँ तक कि जब उन्होंने इसका परीक्षण मूत्र में पाए जाने वाले जर्मेनियम (Germanium) या सेलेनियम (Selenium) जैसे अन्य तत्वों के उच्च स्तरों के विरुद्ध किया, तो हस्तक्षेप इतना कम था कि इससे आपातकालीन चिकित्सा निर्णय लेने में कोई बदलाव नहीं आया।

अध्ययन ने यह भी जांचा कि क्या नमूने समय के साथ स्थिर रहते हैं। उन्होंने पाया कि मूत्र के नमूनों को फ्रीज किया जा सकता है, पिघलाया जा सकता है, या एक दिन के लिए बेंच पर छोड़ा जा सकता है बिना स्ट्रोंटियम-90 के स्तर में महत्वपूर्ण बदलाव के। इसका मतलब है कि यह विधि मजबूत और विश्वसनीय है, भले ही नमूनों का तुरंत विश्लेषण न किया जाए। शोधकर्ताओं ने एक ही नमूनों पर पुराने तरीके के साथ अपने नए परिणामों की तुलना की और पाया कि परिणाम लगभग पूर्ण मिलान थे, जिनका सहसंबंध (correlation) इतना मजबूत था कि यह आईने में देखने जैसा था।

अंत में, यह शोध पत्र केवल एक नया विचार ही नहीं सुझाता है; यह एक काम करने वाले, उच्च-थ्रूपुट टूल को प्रमाणित करता है जो वास्तविक दुनिया के उपयोग के लिए तैयार है। लेखक पुष्टि करते हैं कि यह विधि आपातकालीन रेडियोबायोएसि (radiobioassay) के लिए एक "त्वरित, मजबूत और स्केलेबल विकल्प" है। इसके लिए विशेष, एक-दुर्लभ उपकरणों की आवश्यकता नहीं है जो केवल कुछ प्रयोगशालाओं के पास होते हैं; यह उन मशीनों पर काम करता है जो कई प्रयोगशालाएं अन्य परीक्षणों के लिए पहले से ही रखती हैं। एक धीमी, जटिल रासायनिक पहेली को एक त्वरित, सरल डाइल्यूशन में बदलकर, यह नया दृष्टिकोण आपातकालीन उत्तरदाताओं को सार्वजनिक स्वास्थ्य की रक्षा के लिए एक शक्तिशाली नया उपकरण देता है, यह सुनिश्चित करते हुए कि यदि कभी भी रेडियोधर्मी घटना होती है, तो वे बिना किसी देरी और झंझट के लोगों की जांच तेजी से और सटीक रूप से कर सकते हैं।