Several aspects of poly(D,L-lactide-co-glycolide) nanoparticles surface modification via a layer-by-layer method
यह शोध पत्र PLGA नैनोकणों के लेयर-बाय-लेयर सतह संशोधन की जांच करता है, जो प्रारंभिक स्टेरिक स्थिरीकरण (steric stabilization) की आवश्यकता पर प्रकाश डालता है और यह विश्लेषण करता है कि पॉलीइलेक्ट्रोलाइट अनुपात, आणविक भार और विशिष्ट बहुलक संयोजन किस प्रकार बहुक्रियात्मक वितरण प्रणालियों के परिणामी भौतिक-रासायनिक गुणों को प्रभावित करते हैं।
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एक ऐसी दुनिया की कल्पना करें जहाँ सूक्ष्म, बायोडिग्रेडेबल कैप्सूल सीधे एक बीमार कोशिका तक दवा पहुँचा सकें, और अपना भार (payload) केवल तभी और वहीं छोड़ सकें जहाँ इसकी आवश्यकता हो। यह पॉलीमेरिक नैनोपार्टिकल्स का वादा है, जो ऐसे पदार्थों से बने सूक्ष्म वाहक हैं जिन्हें शरीर सुरक्षित रूप से तोड़ सकता है। इन वाहकों में सबसे आशाजनक पदार्थों में से एक 'PLGA' नामक पदार्थ है, जो एक प्लास्टिक जैसा पॉलीमर है जिसे इतने छोटे गोलों के रूप में आकार दिया जा सकता है कि वे रक्तप्रवाह के माध्यम से यात्रा कर सकें। हालाँकि, इन गोलों को दवा वितरण वाहनों के रूप में वास्तव में उपयोगी बनाने के लिए, वैज्ञानिकों को उन्हें एक सुरक्षात्मक, कार्यात्मक त्वचा के साथ लेपित करने में सक्षम होना चाहिए। यह त्वचा, जिसे परत-दर-परत बनाया जाता है, यह नियंत्रित कर सकती है कि दवा कितनी तेजी से छोड़ी जाती है, कण को प्रतिरक्षा प्रणाली से छिपा सकती है, या उसे अपने लक्ष्य को खोजने में मदद कर सकती है। चुनौती इस त्वचा को लगाने में है बिना इन नन्हे गोलों को बेकार के ढेलों में आपस में चिपकाए या इतना बड़ा किए कि वे शरीर के संकीर्ण रास्तों में नेविगेट न कर सकें।
मॉस्को के कुर्चटोव संस्थान के शोधकर्ताओं ने हाल ही में एक अध्ययन में इस विशिष्ट समस्या पर काम किया कि PLGA नैनोपार्टिकल्स पर इस सुरक्षात्मक त्वचा को सफलतापूर्वक कैसे लगाया जाए। उन्होंने 'लेयर-बाय-लेयर असेंबली' नामक एक तकनीक पर ध्यान केंद्रित किया, जहाँ विपरीत रूप से आवेशित (charged) अणु कण की सतह की ओर चुंबक की तरह आकर्षित होते हैं, जिससे एक समय में एक परत के रूप में एक खोल (shell) बनता है। टीम ने पाया कि इस प्रक्रिया की सफलता पूरी तरह से इस बात पर निर्भर करती है कि कोटिंग शुरू होने से पहले कणों को कैसे तैयार किया जाता है। उन्होंने पाया कि यदि नैनोपार्टिकल्स को उनकी कच्ची, बिना कोटिंग वाली अवस्था में छोड़ दिया जाता है, तो जैसे ही वे कोटिंग सामग्री की पहली परत को आकर्षित करने की कोशिश करते हैं, कण अपनी स्थिरता खो देते हैं। एक साफ, पतली परत स्वीकार करने के बजाय, वे एक-दूसरे से टकरा जाते हैं, जिससे बड़े, अनियमित ढेर बन जाते हैं जो उपयोगी होने के लिए बहुत बड़े और बहुत अव्यवस्थित होते हैं। समाधान, उन्होंने पाया, पहले नैनोपार्टिकल्स को 'पॉली(विनाइल) अल्कोहल' नामक पदार्थ की एक पतली, अदृश्य ढाल में लपेटना था। यह प्रारंभिक चरण एक बफर के रूप में कार्य करता है, जो कणों को पानी में अलग और स्थिर रखता है, जिससे बाद की कोटिंग परतें बिना किसी टकराव के सुचारू रूप से और समान रूप से जुड़ पाती हैं।
एक बार जब कणों को इस प्रारंभिक ढाल के साथ ठीक से स्थिर कर दिया गया, तो शोधकर्ताओं ने परीक्षण किया कि विभिन्न कारक अंतिम परिणाम को कैसे प्रभावित करते हैं। उन्होंने कोटिंग सामग्री की मात्रा, कोटिंग अणुओं के आकार और यहाँ तक कि उपयोग की जाने वाली सामग्री के प्रकार को भी बदला, जिसमें सिंथेटिक रसायनों और प्राकृतिक प्रोटीन जैसी श्रृंखलाओं दोनों को शामिल किया गया। उन्होंने पाया कि एक बार जब सतह को पूरी तरह से ढकने के लिए पर्याप्त कोटिंग सामग्री उपलब्ध हो गई, तो और अधिक जोड़ने से कणों के आकार या स्थिरता में कोई बदलाव नहीं आया; सतह बस संतृप्त (saturated) हो गई, और अतिरिक्त सामग्री बह गई। हालाँकि, कोटिंग अणुओं का आकार महत्वपूर्ण था। जब उन्होंने दूसरे परत के लिए बहुत बड़े, लंबी श्रृंखला वाले अणुओं का उपयोग किया, तो कणों का आकार उल्लेखनीय रूप से बढ़ गया, जो अपने मूल आकार से लगभग दोगुना हो गया। शोधकर्ताओं का सुझाव है कि ऐसा इसलिए हुआ क्योंकि इन लंबी श्रृंखलाओं ने पानी को फँसा लिया और विस्तार किया, जिससे एक ढीला, भारी खोल बन गया। इसके विपरीत, छोटे अणुओं का उपयोग करने से खोल सघन (compact) रहा।
शायद सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि टीम ने प्रदर्शित किया कि वे सिंथेटिक सामग्रियों और प्राकृतिक पॉलीपेप्टाइड्स (जो शरीर में पाए जाने वाले अमीनो एसिड की श्रृंखलाओं के समान हैं) के संयोजन का उपयोग करके एक बहु-स्तरीय खोल बना सकते हैं। इस दृष्टिकोण ने उन्हें कणों को गुच्छे बनाने या बहुत बड़ा होने से दिए बिना एक परिष्कृत, बहु-परतीय संरचना बनाने की अनुमति दी। अंतिम लेपित कण अपेक्षाकृत छोटे रहे, जिनका व्यास पहले कोटिंग परत के बाद लगभग 240 रहा, और उन्होंने एक समान आकार वितरण बनाए रखा, जो चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है। हालाँकि, अध्ययन में नोट किया गया कि विशिष्ट उच्च-आणविक भार वाले संयोजनों का उपयोग करने पर, आकार काफी बढ़कर लगभग 400 nm तक हो सकता है, जो कणों को पसंदीदा आकार सीमा के भीतर रखने के लिए सामग्रियों के सावधानीपूर्वक चयन की आवश्यकता को रेखांकित करता है। अध्ययन निष्कर्ष निकालता है कि यद्यपि लेयर-बाय-लेयर विधि शक्तिशाली है, लेकिन इसके लिए एक सावधानीपूर्वक आधार की आवश्यकता होती। नैनोपार्टिकल्स को एक सुरक्षात्मक परत के साथ स्थिर करके, वैज्ञानिक इन सूक्ष्म वाहकों पर जटिल, कार्यात्मक त्वचा का सफलतापूर्वक निर्माण कर सकते हैं, जो मानव शरीर में आसानी से नेविगेट करने वाले अधिक सटीक और प्रभावी दवा वितरण प्रणालियों का मार्ग प्रशस्त करता है।
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