Green Synthesized Gold Nanoparticles Using Olive Leaf Extract as an Electrochemical Sensor for Paracetamol and Aspirin in Pharmaceutical and Biological Samples

आधुनिक चिकित्सा की दुनिया में, डॉक्टर और फार्मासिस्ट जीवन रक्षक दवाओं की सही मात्रा सुनिश्चित करने और उन्हें हानिकारक अशुद्धियों से मुक्त रखने के लिए सटीक मापन पर भरोसा करते हैं। इसे प्राप्त करने के लिए, वैज्ञानिक उन विश्लेषणात्मक उपकरणों का उपयोग करते हैं जो रक्त, मूत्र या गोली के फॉर्मूलेशन जैसे जटिल मिश्रणों में रसायनों के सूक्ष्म अंशों का पता लगा सकते हैं। दशकों से, इन मापों के लिए 'हाई-परफॉर्मेंस लिक्विड क्रोमैटोग्राफी' (HPLC) एक मानक रहा है, जो शक्तिशाली पंपों और कार्बनिक सॉल्वैंट्स का उपयोग करके रसायनों को अलग करने वाली एक तकनीक है। हालांकि यह प्रभावी है, लेकिन इस विधि से अक्सर महत्वपूर्ण रासायनिक कचरा उत्पन्न होता है और इसके लिए महंगे उपकरणों की आवश्यकता होती है। हाल के वर्षों में, 'ग्रीन केमिस्ट्री' (हरित रसायन विज्ञान) के क्षेत्र में एक शांत क्रांति हो रही है, जो इन आवश्यक विश्लेषणों को कम ऊर्जा, कम विषाक्त सामग्री और अधिक टिकाऊ संसाधनों का उपयोग करके करने का प्रयास करती है। इसका लक्ष्य ऐसे सेंसर बनाना है जो न केवल सटीक हों बल्कि पर्यावरण के अनुकूल भी हों, जिससे मापन की प्रक्रिया को ग्रह की रक्षा करने वाले अभ्यास में बदला जा सके।

स्थिरता की ओर यह बदलाव सऊदी अरब में नजरान विश्वविद्यालय और तबुक विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं द्वारा किए गए एक नए अध्ययन की पृष्ठभूमि है। टीम ने दो सबसे आम दर्द निवारक दवाओं: पैरासिटामोल और एस्पिरिन का पता लगाने में सक्षम एक अत्यधिक संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक सेंसर बनाने का लक्ष्य रखा। इन सेंसरों को काम करने के योग्य बनाने वाले सूक्ष्म धातु कणों के निर्माण के लिए आमतौर पर आवश्यक कठोर, विषाक्त रसायनों के बजाय, वैज्ञानिकों ने प्रकृति की ओर रुख किया। उन्होंने ताजे जैतून की पत्तियों का उपयोग किया, जो उनके क्षेत्र में प्रचुर मात्रा में उपलब्ध एक कृषि अवशेष है, और इन पत्तियों के अर्क का उपयोग करके गोल्ड नैनोपार्टिकल्स (स्वर्ण नैनोकण) बनाए। ये नैनोकण सोने के सूक्ष्म गोले हैं, जो इतने छोटे हैं कि हजारों कण एक पिन की नोक पर समा सकते हैं, और ये विद्युत संकेतों के शक्तिशाली एम्पलीफायर के रूप में कार्य करते हैं। गोल्ड आयनों को ठोस धातु में बदलने के लिए 'रिड्यूसिंग एजेंट' (अपचायक) और कणों को आपस में जुड़ने से रोकने के लिए 'स्टेबलाइजिंग एजेंट' (स्थिरीकरण कारक) दोनों के रूप में जैतून की पत्ती के अर्क का उपयोग करके, शोधकर्ताओं ने एक ऐसा सेंसर बनाया जो प्रभावी और पर्यावरण के अनुकूल दोनों है।

यह प्रक्रिया जैतून की पत्तियों की सावधानीपूर्वक तैयारी के साथ शुरू हुई। शोधकर्ताओं ने अलजोफे क्षेत्र से परिपक्व पेड़ों से ताजी पत्तियां एकत्र कीं, उन्हें अच्छी तरह धोया और उनके प्राकृतिक रासायनिक गुणों को संरक्षित करने के लिए छाया में सुखाया। फिर उन्होंने सूखी पत्तियों को बारीक पाउडर में पीसा और उन्हें पानी में उबालकर एक समृद्ध, भूरे-पीले रंग का तरल अर्क तैयार किया। यह अर्क फेनोल्स और फ्लेवोनोइड्स जैसे प्राकृतिक यौगिकों से भरा है, जो इलेक्ट्रॉन दान करने की अपनी क्षमता के लिए जाने जाते हैं। जब इस अर्क को गोल्ड साल्ट्स (स्वर्ण लवणों) के घोल के साथ मिलाया गया और गर्म किया गया, तो एक उल्लेखनीय परिवर्तन हुआ। घोल में मौजूद गोल्ड आयन, जो शुरू में हल्के पीले थे, तेजी से गहरे वाइन-लाल रंग में बदल गए। इस रंग परिवर्तन ने संकेत दिया कि गोल्ड आयन सफलतापूर्वक ठोस नैनोकल्स में परिवर्तित हो गए थे, जो पूरी तरह से जैतून की पत्तियों में मौजूद प्राकृतिक रसायनों द्वारा संचालित एक प्रक्रिया थी। परिणामी नैनोकण गोलाकार थे, जिनका औसत व्यास लगभग 19 (नैनोमीटर) था, और वे पत्ती के अर्क द्वारा प्रदान किए गए प्राकृतिक आवरण के कारण बिना आपस में जुड़े समाधान में स्थिर रहे।

यह परीक्षण करने के लिए कि क्या ये प्रकृति-निर्मित नैनोकण एक सेंसर के रूप में कार्य कर सकते हैं, शोधकर्ताओं ने उन्हें एक चिकने ग्लास कार्बन इलेक्ट्रोड पर जमा किया, जो इलेक्ट्रोकेमिकल विश्लेषण में एक मानक उपकरण है। फिर उन्होंने इस नए सेंसर की तुलना दो अन्य संस्करणों से की: एक सिंथेटिक साइट्रेट का उपयोग करने वाली पारंपरिक रासायनिक विधियों से बने नैनोकणों वाला, और एक बिना नैनोकणों वाला सादा इलेक्ट्रोड। जब उन्होंने सेंसर में पैरासिटामोल और एस्पिरिन डाला, तो परिणाम आश्चर्यजनक थे। जैतून की पत्ती वाला सेंसर उच्च सटीकता के साथ दोनों दवाओं का एक साथ पता लगाने में सक्षम था। इसने 0.032 माइक्रोमोलर जितनी कम सांद्रता पर पैरासिटामोल और 0.15 माइक्रोमोलर पर एस्पिरिन की पहचान की। ये डिटेक्शन लिमिट (पहचान सीमाएं) कई रासायनिक रूप से संश्लेषित नैनोकणों से बने सेंसरों के बराबर हैं, और कुछ मामलों में उनसे बेहतर भी हैं। सेंसर ने दवाओं के सतह पर ऑक्सीकरण होने पर उत्पन्न होने वाली विद्युत धारा को मापकर काम किया। नैनोकणों की उपस्थिति ने इस प्रतिक्रिया को सादे इलेक्ट्रोड की तुलना में बहुत तेजी से और कम वोल्टेज पर होने में मदद की, जिससे सेंसर दवाओं के सबसे सूक्ष्म संकेतों को भी पकड़ने में सक्षम हुआ।

शोधकर्ताओं ने केवल प्रयोगशाला सेटिंग में सेंसर के काम करने को सिद्ध करने तक ही सीमित नहीं रहे; उन्होंने यह देखने के लिए कि क्या यह वास्तविक दवाओं और मानव तरल पदार्थों की जटिलता को संभाल सकता है, वास्तविक दुनिया के नमूनों पर इसका परीक्षण किया। उन्होंने पैरासटामोल और एस्पिरिन की व्यावसायिक गोलियों का विश्लेषण किया, उन्हें घोल बनाया और दवा की मात्रा को मापा। सेंसर की रीडिंग ने बोतलों पर अंकित मात्रा के साथ 98 प्रतिशत से अधिक की सटीकता दिखाई, जो मानक प्रयोगशाला क्रोमैटोग्राफी पद्धति के परिणामों के करीब है। उन्होंने मानव मूत्र और लार के नमों पर भी परीक्षण किया जिनमें ज्ञात मात्रा में दवाएं डाली गई थीं। इन जैविक तरल पदार्थों में, जिनमें कई अन्य पदार्थ शामिल हैं जो माप में हस्तक्षेप कर सकते हैं, सेंसर ने अपनी सटीकता बनाए रखी, और डाली गई दवाओं का 96.8 से 103.8 प्रतिशत तक रिकवरी (पुनर्प्राप्ति) प्रदर्शित की। इसने सिद्ध किया कि जैतून की पत्ती के नैनोकण शरीर में पाए जाने वाले लवणों, प्रोटीन और अन्य मेटाबोलाइट्स के बैकग्राउंड शोर को अनदेखा करने और केवल लक्षित दवाओं पर ध्यान केंद्रित करने के लिए पर्याप्त चयनात्मक थे।

इस अध्ययन का एक महत्वपूर्ण हिस्सा नई विधि के पर्यावरणीय प्रभाव का मूल्यांकन करना था। शोधकर्ताओं ने AGREE नामक एक विशेष स्कोरिंग प्रणाली का उपयोग किया, जो हरित रसायन विज्ञान के बारह सिद्धांतों, जैसे कि अपशिष्ट में कमी, ऊर्जा दक्षता और सुरक्षित सॉल्वैंट्स के उपयोग के आधार पर विश्लेषणात्मक तकनीकों को रेट करती है। जैतून की पत्ती के नैनोकणों से निर्मित सेंसर को 1.0 में से 0.82 का उत्कृष्ट स्कोर मिला, जो इसे हरित विश्लेषणात्मक विधियों के शीर्ष स्तर में रखता है। इसके विपरीत, रासायनिक रूप से संश्लेषित नैनोकणों से बने सेंसर का स्कोर 0.61 था, और पारंपरिक लिक्विड क्रोमैटोग्राफी विधि का स्कोर केवल 0.38 था। नए सेंसर के लिए उच्च स्कोर मुख्य रूप से पानी का विलायक के रूप में उपयोग, विषाक्त रिड्यूसिंग एजेंटों से बचाव और कृषि अपशिष्ट का कच्चे माल के रूप में उपयोग के कारण था। इस मात्रात्मक मूल्यांकन ने पुष्टि की कि शोधकर्ताओं ने सफलतापूर्वक एक ऐसा सेंसिंग प्लेटफॉर्म बनाया है जो पर्यावरण के लिए प्रदर्शन से समझौता नहीं करता है।

अध्ययन निष्कर्ष निकालता है कि गोल्ड नैनोकणों के संश्लेषण के लिए जैतून की पत्ती के अर्क का उपयोग करना इलेक्ट्रोकेमिकल सेंसर बनाने के लिए एक व्यवहार्य और टिकाऊ मार्ग प्रदान करता है। यह विधि एक सामान्य कृषि उपोत्पाद को एक उच्च-तकनीकी उपकरण में बदल देती है जो फार्मास्युटिकल उत्पादों और जैविक नमूनों दोनों में दवा के स्तर की निगरानी करने में सक्षम है। हालांकि शोधकर्ताओं ने उल्लेख किया कि रोगियों के वास्तविक नैदानिक नमूनों पर आगे का परीक्षण मूल्यवान होगा, उनके वर्तमान निष्कर्ष इस बात का पुख्ता प्रमाण देते हैं कि ग्रीन सिंथेसिस (हरित संश्लेषण) ऐसे सेंसर बना सकता है जो पारंपरिक रसायन विज्ञान से बने सेंसर जितने ही विश्वसनीय हैं। उन्नत नैनोटेक्नोलॉजी के साथ हरित रसायन विज्ञान के सिद्धांतों को एकीकृत करके, यह कार्य एक ऐसे भविष्य का सुझाव देता है जहाँ मानव स्वास्थ्य की रक्षा के लिए उपयोग किए जाने वाले उपकरण स्वयं ग्रह की रक्षा के लिए डिज़ाइन किए गए हों।