Ionotropic Gelation Synthesis of Berberine Loaded Alginate Nanoparticles with Physicochemical Characterization and Multifunctional Biological Activities

प्रकृति अक्सर उपचार के लिए सबसे प्रभावी उपकरण प्रदान करती है, जो सामान्य पौधों की जड़ों और तनों के भीतर छिपे होते हैं। ऐसा ही एक पदार्थ है बेरबेरिन (berberine), जो बरबेरी जैसे पौधों में पाया जाने वाला एक चमकीला पीला यौगिक है, जिसे वैज्ञानिक लंबे समय से इसके विविध औषधीय गुणों के लिए जानते हैं। यह संक्रमणों से लड़ सकता है, शरीर में सूजन को कम कर सकता है, और यहाँ तक कि कैंसर कोशिकाओं की वृद्धि को भी धीमा कर सकता है। हालाँकि, अपनी क्षमता के बावजूद, बेरबेरिन एक महत्वपूर्ण बाधा का सामना करता है: मानव शरीर इसे अवशोषित करने में संघर्ष करता है। एक मानक गोली के रूप में लेने पर, इसका अधिकांश भाग बिना उपयोग किए पाचन तंत्र से गुजर जाता है, या यह प्रभावी होने से पहले ही बहुत जल्दी टूट जाता है। इसके अलावा, इसे सीधे रक्तप्रवाह में पहुँचाना कठिन हो सकता है क्योंकि यह पदार्थ पानी में अच्छी तरह से नहीं घुलता है, और यह कभी-कभी आंतों में जलन भी पैदा कर सकता है। इस समस्या को हल करने के लिए, शोधकर्ता ड्रग डिलीवरी (दवा वितरण) के क्षेत्र की ओर मुड़ रहे हैं, विशेष रूप से नैनोपार्टिकल्स (nanoparticles) नामक सूक्ष्म वाहकों का उपयोग करके। ये सूक्ष्म गोले हैं, जो इतने छोटे हैं कि एक सुई के सिर पर हजारों समा सकते हैं, जिन्हें सुरक्षात्मक वाहनों के रूप में डिज़ाइन किया गया है। वे दवा को शरीर में सुरक्षित रूप से ले जा सकते हैं, उसे टूटने से बचा सकते हैं, और इसे धीरे-धीरे छोड़ सकते हैं, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि दवा सही जगह पहुँचे और काम करने के लिए पर्याप्त समय तक वहीं रहे।

हाल ही में किए गए एक अध्ययन में, ईरान के सेमनन यूनिवर्सिटी ऑफ मेडिकल साइंसेज के वैज्ञानिकों की एक टीम ने विशेष रूप से बेरबेरिन के लिए इन सूक्ष्म वाहकों का एक नया प्रकार बनाने का लक्ष्य रखा। उन्होंने अपने वाहकों को सोडियम एल्गिनेट (sodium alginate) से बनाने का निर्णय लिया, जो भूरे रंग के समुद्री शैवाल से प्राप्त एक प्राकृतिक पदार्थ है जो शरीर के लिए सुरक्षित है और आसानी से टूट जाता है। शोधकर्ताओं ने आयनोट्रोपिक जेलेशन (ionotropic gelation) नामक विधि का उपयोग किया, जो अनिवार्य रूपतः दो तरल पदार्थों को मिलाकर ठोस, जेली जैसे मोतियों के रूप में ढालने की एक प्रक्रिया है। उन्होंने समुद्री शैवाल के अर्क और बेरबेरिन को पानी में घोला, फिर इस मिश्रण को कैल्शियम क्लोराइड युक्त घोल में सावधानी से टपकाया। जैसे ही बूंदें कैल्शियम से टकराईं, वे तुरंत छोटे, गोल नैनोपार्टिकल्स में बदल गईं, जिससे बेरबेरिन उनके भीतर फंस गया। इन कणों को उनके निर्माण के दौरान स्थिर और एकसमान बनाए रखने में मदद करने के लिए, टीम ने इसमें थोड़ी मात्रा में प्राकृतिक शहद भी मिलाया, जिसने एक स्टेबलाइजर (स्थिर करने वाले) के रूप में कार्य किया और बाद में इसे धो दिया गया। परिणाम स्वरूप सूक्ष्म गोलों का एक बैच प्राप्त हुआ, जिनमें से प्रत्येक लगभग समान आकार का था, जिसमें दवा भरी हुई थी और परीक्षण के लिए तैयार था।

शोधकर्ताओं ने पहले यह जांचा कि क्या बेरबेरिन वास्तव में कणों के अंदर है और क्या उनकी संरचना सुदृढ़ है। उन्होंने पुष्टि की कि दवा सफलतापूर्वक फंस गई थी, जिसमें उनके द्वारा शुरू किए गए बेरबेरिन का लगभग 92 प्रतिशत हिस्सा नैनोपार्टिकल्स के भीतर पहुँच गया। उन्होंने तरल में कणों के व्यवहार को भी मापा, जिससे पता चला कि उनमें एक हल्का नकारात्मक विद्युत आवेश (negative electrical charge) था, जो उन्हें आपस में जुड़ने के बजाय एक-दूसरे से अलग रहने में मदद करता है। सबसे आशाजनक निष्कर्ष, हालांकि, यह था कि दवा कणों से बाहर कैसे आती है। दवा को एक साथ छोड़ने के बजाय, जो कई दवा वाहकों के साथ एक आम समस्या है, इन एल्गिनेट गोलों ने बेरबेरिन को बहुत धीरे-धीरे छोड़ा। दो सप्ताह की अवधि में, केवल लगभग 10 प्रतिशत दवा ही बाहर निकली। यह धीमी, निरंतर रिहाई ठीक वही है जिसकी डॉक्टर अक्सर तलाश करते हैं, क्योंकि इसका अर्थ है कि दवा को बार-बार खुराक दिए बिना लंबे समय तक शरीर में चिकित्सीय स्तर पर बनाए रखा जा सकता है।

भौतिक गुणों की पुष्टि के बाद, टीम ने यह देखने के लिए आगे बढ़ाया कि ये कण जीवित कोशिकाओं के साथ कैसे प्रतिक्रिया करते हैं। उन्होंने दो प्रकार की कोशिकाओं पर इन नैनोपार्टिकल्स का परीक्षण किया: स्वस्थ हड्डी बनाने वाली कोशिकाएं और हड्डी में बढ़ने वाली कैंसर कोशिकाएं। जब उन्होंने स्वस्थ हड्डी की कोशिकाओं को कणों के संपर्क में लाया, तो कोशिकाएं मजबूत और सक्रिय बनी रहीं, जिसमें उच्च सांद्रता में भी 70 प्रतिशत से अधिक जीवित रहीं। इससे यह संकेत मिला कि वाहक स्वयं सुरक्षित है और सामान्य ऊतकों को नुकसान नहीं पहुँचाता है। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि शोधकर्ताओं ने पाया कि बेरबेरिन-युक्त कणों ने वास्तव में स्वस्थ हड्डी की कोशिकाओं को परिपक्व होने और हड्डी बनाने के लिए प्रोत्साहित किया। एक विशिष्ट सांद्रता पर, कणों ने कोशिकाओं को कठोर हड्डी के ऊतक बनाने के लिए आवश्यक प्रोटीन और खनिजों का उत्पादन करने के लिए प्रेरित किया। यह इंगित करता है कि वितरण प्रणाली ने न केवल दवा की रक्षा की बल्कि हड्डी के विकास को उत्तेजित करने में इसे बेहतर ढंग से काम करने में भी मदद की।

अध्ययन में सूजन और कैंसर से लड़ने की कणों की क्षमता की भी जांच की गई। जब शोधकर्ताओं ने कणों को एक सेटअप में पेश किया जिसे सूजन वाले वातावरण की नकल करने के लिए डिज़ाइन किया गया था, तो उन्होंने सूजन पैदा करने वाले रासायनिक संकेतों में कमी देखी। कण विशेष रूप से एक विशिष्ट सूजन संबंधी मार्कर के स्तर को कम करने में प्रभावी थे, जो सुझाव देता है कि वे उत्तेजित ऊतकों को शांत करने में मदद कर सकते हैं। कैंसर कोशिकाओं के विरुद्ध परीक्षण किए जाने पर, कणों ने कोशिकाओं की वृद्धि को रोकने की प्रबल क्षमता दिखाई। कणों के संपर्क में आने वाली कैंसर कोशिकाएं कम सक्रिय हो गईं और अंततः मर गईं, और यह प्रभाव तब और मजबूत हो गया जब कोशिकाओं को लंबे समय तक इनके संपर्क में रखा गया। इसने पुष्टि की कि नैनोपार्टिकल्स सफलतापूर्वक बेरबेरिन को कैंसर कोशिकाओं के भीतर पहुँचा सकते हैं, जहाँ यह अपना काम कर सके। टीम ने यह भी जांचा कि कण कोशिकाओं में कितनी अच्छी तरह प्रवेश करते हैं, जिसके लिए उन्होंने एक शक्तिशाली सूक्ष्मदर्शी का उपयोग करके चित्र लिए। उन्होंने देखा कि सूक्ष्म गोले केवल कोशिकाओं की सतह पर नहीं बैठे थे, बल्कि वास्तव में उनके अंदर थे, जिससे सिद्ध हुआ कि वितरण प्रणाली दवा को वहां पहुँचाने के लिए काम कर रही थी जहां इसकी आवश्यकता थी।

अंत में, शोधकर्ताओं ने परीक्षण किया कि क्या ये कण बैक्टीरिया से लड़ सकते हैं, जो हड्डियों के संक्रमण के संबंध में एक सामान्य चिंता है। उन्होंने दो प्रकार के बैक्टीरिया को कणों के संपर्क में लाया: एक जिसे मारना आसान है और दूसरा जो अधिक प्रतिरोधी है। कणों ने आसान बैक्टीरिया को रोकने की मध्यम क्षमता दिखाई और अधिक प्रतिरोधी वाले पर थोड़ा प्रभाव दिखाया। हालांकि उन्होंने परीक्षण की अल्प अवधि में बैक्टीरिया को पूरी तरह से खत्म नहीं किया, लेकिन परिणाम कणों की धीमी-रिलीज़ (slow-release) प्रकृति के अनुरूप थे। चूंकि दवा एक साथ निकलने के बजाय धीरे-धीरे निकल रही थी, इसलिए प्रारंभिक सांद्रता बैक्टीरिया को तुरंत मारने के लिए पर्याप्त नहीं थी, लेकिन इसने एक ऐसी उपस्थिति बनाए रखी जो लंबे समय में उपयोगी हो सकती है। अध्ययन यह निष्कर्ष निकालता है कि ये समुद्री शैवाल-आधारित नैनोपार्टिकल्स बेरबेरिन को ले जाने का एक सुरक्षित और प्रभावी तरीका हैं। वे दवा की रक्षा करते हैं, इसे धीरे-धीरे छोड़ते हैं, और हड्डी से संबंधित समस्याओं, सूजन और कैंसर के विरुद्ध इसे बेहतर ढंग से काम करने में मदद करते हैं, जो उन स्थितियों के उपचार के लिए एक आशाजनक नया मार्ग प्रदान करते हैं जहाँ शरीर को दवा की निरंतर, लंबे समय तक चलने वाली आपूर्ति की आवश्यकता होती है।