Green synthesis and characterization of iron oxide/hydroxyapatite nanocomposite for biomedical applications

आधुनिक चिकित्सा की दुनिया में, शोधकर्ता लगातार ऐसे पदार्थों की खोज कर रहे हैं जो जटिल कार्यों, जैसे कि विशिष्ट कोशिकाओं तक दवा पहुँचाने या संक्रमणों से लड़ने के लिए, मानव शरीर के साथ सुरक्षित रूप से परस्पर क्रिया कर सकें। इस क्षेत्र में एक बड़ी चुनौती इन सामग्रियों को कठोर रसायनों का उपयोग किए बिना या विषाक्त कचरा उत्पन्न किए बिना बनाना है, एक ऐसी प्रक्रिया जिसे अक्सर हरित संश्लेषण (ग्रीन सिंथेसिस) कहा जाता है। औद्योगिक रसायनों पर निर्भर रहने के बजाय, वैज्ञानिक प्रकृति की ओर मुड़ रहे हैं, जिसमें नैनो संरचनाओं के निर्माण के लिए पौधों के अर्क और जानवरों के अपशिष्ट उत्पादों का उपयोग किया जा रहा है। ये संरचनाएं, जिन्हें नैनोकम्पोजिट कहा जाता है, विभिन्न सामग्रियों के मिश्रण हैं जो सूक्ष्म स्तर पर आपस में जुड़ी होती हैं। जब ये सामग्रियां आपस में मिलती हैं, तो वे नई क्षमताएं प्राप्त कर सकती हैं, जैसे कि चुंबकीय क्षेत्रों के प्रति प्रतिक्रिया देने की शक्ति या हानिकारक बैक्टीरिया को मारने की क्षमता, और यह सब करते हुए वे एक जीवित व्यक्ति के भीतर उपयोग के लिए पर्याप्त सौम्य बनी रहती हैं। लक्ष्य एक ऐसा पदार्थ बनाना है जो न केवल प्रभावी हो, बल्कि पर्यावरण के अनुकूल और रोगियों के लिए सुरक्षित भी हो।

भारत के एक शोधकर्ता ने इस दृष्टिकोण को अपनाकर एक नया पदार्थ तैयार किया है जिसे जैव चिकित्सा उपयोग के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिसमें प्रकृति के दो बहुत ही अलग स्रोतों को मिलाया गया है: नोनी (Noni) के पेड़ का फल और कटलफिश (cuttlefish) की फेंकी गई हड्डियाँ। वैज्ञानिक ने ताजे नोनी फल और कटलफिश के खाली, चॉक जैसे आंतरिक कवच को इकट्ठा करके शुरुआत की, जो अक्सर समुद्र तटों पर बहकर आते हैं और कचरे के रूप में माने जाते हैं। उन्होंने नोनी फल को उबालकर एक तरल अर्क बनाया जो प्राकृतिक यौगिकों से समृद्ध है जो एक अपचायक (reducing agent) के रूप में कार्य कर सकते हैं, जो अनिवार्य रूप से विषाक्त रसायनों के बिना धातु कणों को बनाने में मदद करता है। इस अर्क का उपयोग आयरन ऑक्साइड नैनोकणों को उगाने के लिए किया गया था, जो जंग जैसे पदार्थ के सूक्ष्म कण हैं जो अपने चुंबकीय गुणों के लिए जाने जाते हैं। साथ ही, शोधकर्ता ने कटलफिश की हड्डियों को संसाधित किया, उन्हें महीन पाउडर में पीसा और सरल घोलों के साथ उपचारित किया ताकि उनके भीतर मौजूद कैल्शियम कार्बोनेट को हाइड्रॉक्सीपैटाइट (hydroxyapatite) में बदला जा सके। यह एक ऐसा खनिज है जो मानव हड्डियों और दांतों में पाए जाने वाले पदार्थ से काफी मिलता-जुलता है, जिससे यह शरीर के साथ अत्यधिक अनुकूल बन जाता है।

अगला कदम इन दोनों घटकों को एक साथ लाना था। शोधकर्ता ने आयरन ऑक्साइड नैनोकणों को कटलफिश की हड्डियों से प्राप्त हाइड्रॉक्सीपैटाइट के साथ मिलाया, और एक ऐसी विधि का उपयोग किया जिससे वे एक एकल, एकीकृत सामग्री में बंध सकें। इस परिणामी नैनोकम्पोजिट को इसके भौतिक स्वरूप को समझने के लिए कठोर परीक्षणों से गुजारा गया। शक्तिशाली सूक्ष्मदर्शी और एक्स-रे उपकरणों का उपयोग करते हुए, शोधकर्ता ने पुष्टि की कि सामग्री ने एक अत्यधिक व्यवस्थित, क्रिस्टलीय संरचना बनाई है। उन्होंने पाया कि व्यक्तिगत कण अविश्वसनीय रूप से छोटे थे, जिनका व्यास लगभग दस नैनोमीटर था, हालांकि वे तरल में निलंबित होने पर लगभग 126 नैनोमीटर के थोड़े बड़े समूहों में एकत्रित हो जाते हैं। सामग्री ने सुपरपैरामैग्नेटिज्म (superparamagnetism) नामक एक विशिष्ट चुंबकीय व्यवहार भी प्रदर्शित किया, जिसका अर्थ है कि यह एक चुंबक के प्रति आकर्षित हो सकता है लेकिन बाहरी चुंबक को हटाने के बाद चुंबकीय नहीं रहेगा, जो लक्षित दवा वितरण जैसे चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए एक महत्वपूर्ण गुण है।

अपनी भौतिक संरचना के अलावा, सामग्री का परीक्षण बीमारी से लड़ने की इसकी क्षमता के लिए किया गया। शोधकर्ता ने नैनोकम्पोजिट को कई हानिकारक बैक्टीरिया और कवक (fungi) के संपर्क में रखा जो मनुष्यों में सामान्यतः संक्रमण का कारण बनते हैं। परिणामों ने दिखाया कि सामग्री इन रोगजनकों के विकास को रोकने में प्रभावी थी, विशेष रूप से त्वचा पर पाए जाने वाले एक प्रकार के बैक्टीरिया और एक सामान्य यीस्ट संक्रमण के विरुद्ध। सामग्री ने अपने चारों ओर एक स्पष्ट क्षेत्र बनाया जहाँ सूक्ष्मजीव जीवित नहीं रह सकते थे, जो एक मजबूत रोगाणुरोधी प्रभाव को दर्शाता है। इसके अलावा, शोधकर्ता ने जांच की कि क्या इस नई सामग्री का उपयोग कैंसर के इलाज के लिए किया जा सकता है। उन्होंने प्रयोगशाला सेटिंग में मानव स्तन कैंसर कोशिकाओं के विरुद्ध इसका परीक्षण किया। अध्ययन में पाया गया कि जैसे-जैसे सामग्री की मात्रा बढ़ती है, जीवित कैंसर कोशिकाओं की संख्या काफी कम हो जाती है। एक विशिष्ट सांद्रता पर, सामग्री कैंसर कोशिकाओं में से आधी को बढ़ने से रोकने में सक्षम थी, जो यह सुझाव देता है कि यह ट्यूमर को लक्षित करने के लिए एक शक्तिशाली उपकरण हो सकता है।

किसी भी नए चिकित्सा पदार्थ के लिए सुरक्षा सबसे महत्वपूर्ण कारक है, इसलिए शोधकर्ता ने यह भी जांचा कि नैनोकम्पोजिट रक्त के साथ कैसे परस्पर क्रिया करता है। उन्होंने लाल रक्त कोशिकाओं के साथ इस सामग्री को मिलाकर देखा कि क्या यह उन्हें फटने या रिसाव (hemolysis) का कारण बनता है। 100 माइक्रोग्राम प्रति मिलीलीटर की सांद्रता पर, सामग्री ने बहुत कम नुकसान पहुँचाया, जिसमें कोशिकाओं का नौ प्रतिशत से भी कम हिस्सा प्रभावित हुआ। क्षति का यह निम्न स्तर इंगित करता है कि सामग्री जैव-अनुकूल (biocompatible) है और उन उपचारों में उपयोग के लिए पर्याप्त सुरक्षित है जिनमें रक्त प्रवाह शामिल होता है। अध्ययन यह निष्कर्ष निकालता है कि मछली की हड्डियों और पौधों के फल जैसे अपशिष्ट पदार्थों को एक परिष्कृत चिकित्सा उपकरण में बदलकर, एक बहुमुखी पदार्थ बनाना संभव है जो संक्रमण और कैंसर के विरुद्ध प्रभावी, रक्त कोशिकाओं के लिए सुरक्षित और पर्यावरण के अनुकूल है। हालांकि अस्पतालों में इसके उपयोग से पहले जीवित जीवों में और अधिक परीक्षण की आवश्यकता है, लेकिन निष्कर्ष एक सुरक्षित, हरित जैव चिकित्सा समाधान बनाने के लिए एक आशाजनक मार्ग का सुझाव देते हैं।