Biosynthesis of Tin oxide Nanoparticles using Sargassum wightii and their Biological Applications

प्रकृति ने लंबे समय से मानवता को उपचार और सुरक्षा के लिए एक टूलकिट प्रदान की है, जो अक्सर हमारे तटों पर मौजूद पौधों और शैवाल के भीतर शक्तिशाली समाधानों को छिपाकर रखती है। आधुनिक सामग्री विज्ञान के क्षेत्र में, शोधकर्ता चिकित्सा और तकनीक के लिए आवश्यक सूक्ष्म उपकरणों के निर्माण के स्वच्छ और सरल तरीके खोजने के लिए तेजी से कठोर रासायनिक कारखानों से दूर जा रहे हैं। यह क्षेत्र नैनोकणों (nanoparticles) पर केंद्रित है, जो ऐसे कण हैं जो इतने छोटे होते हैं कि एक हजार कण मानव बाल की चौड़ाई में समा सकते हैं। अपने सूक्ष्म आकार के कारण, ये कण उस थोक सामग्री से अलग व्यवहार करते हैं जिससे वे बने होते हैं, और अक्सर बैक्टीरिया से लड़ने, कैंसर कोशिकाओं को लक्षित करने या प्रदूषकों को साफ करने की अनूठी क्षमताएं प्राप्त कर लेते हैं। ऐसी ही एक सामग्री टिन ऑक्साइड (tin oxide) है, जो अपनी स्थिरता और बिजली संचालित करने की क्षमता के लिए जानी जाती है, जिसे वैज्ञानिक अब पर्यावरण के अनुकूल तरीके से बनाने का प्रयास कर रहे हैं। विषाक्त विलायकों या उच्च-ऊर्जा प्रक्रियाओं के बजाय, शोधकर्ताओं के एक दल ने एक सरल प्रश्न पूछा: क्या वे इन कणों को प्राकृतिक रूप से बनाने के लिए एक सामान्य समुद्री शैवाल का उपयोग कर सकते हैं?

वेल्लोर इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी, भारत के वैज्ञानिकों द्वारा किए गए इस अध्ययन ने केरल के तटों पर पाए जाने वाले एक भूरे रंग के समुद्री शैवाल, Sargassum wightii का उपयोग करके इस प्रश्न का उत्तर देने का लक्ष्य रखा। शोधकर्ताओं ने पहले समुद्री शैवाल को इकट्ठा किया, उसे साफ किया और छाया में सुखाया। फिर उन्होंने सूखे पौधे को बारीक पाउडर में पीस लिया और इसे पानी और अल्कोहल के साथ मिलाकर एक तरल अर्क तैयार किया जो प्रोटीन, शर्करा और पादप रंजकों जैसे प्राकृतिक यौगिकों से समृद्ध था। इस अर्क को फिर टिन युक्त एक घोल के साथ मिलाया गया। कुछ ही घंटों के भीतर, समुद्री शैवाल के प्राकृतिक तत्वों द्वारा संचालित एक रासायनिक प्रतिक्रिया हुई। मिश्रण का रंग बदल गया, जो भूरे-पीले से हल्के पीले रंग में परिवर्तित हो गया, जो इस बात का दृश्य संकेत था कि टिन आयन ठोस नैनोकणों में परिवर्तित हो रहे हैं। टीम ने शुद्धता सुनिश्चित करने के लिए प्राप्त पाउडर को छानकर और गर्म करके टिन ऑक्साइड नैनोकणों की एक महीन, भूरी धूल बनाई।

उन्होंने जो बनाया था उसे समझने के लिए, वैज्ञानिकों ने शक्तिशाली सूक्ष्मदर्शी और प्रकाश सेंसरों के साथ कणों का परीक्षण किया। उन्होंने पाया कि नैनोकण गोलाकार आकार के थे और अविश्वसनीय रूप से छोटे थे, जिनका औसत आकार मात्र 3.3 था। इसे समझने के लिए, यदि एक एकल नैनोकण एक कंचे (marble) के आकार का होता, तो एक मानव बाल एक फुटबॉल के मैदान जितना चौड़ा होता। विश्लेषण ने पुष्टि की कि समुद्री शैवाल के अर्क ने न केवल कणों का निर्माण किया, बल्कि एक सुरक्षात्मक परत के रूप में भी कार्य किया, जिससे उन्हें आपस में जुड़ने से रोका जा सका। समुद्री शैवाल के अपने रसायन विज्ञान द्वारा निर्मित यह प्राकृतिक कैपिंग परत ही है जो कणों को स्थिर और प्रभावी बनाए रखती है।

इन नैनोकणों की वास्तविक परीक्षा यह देखने में थी कि ये सूक्ष्म कण वास्तव में क्या कर सकते हैं। शोधकर्ताओं ने विभिन्न हानिकारक सूक्ष्मजीवों के विरुद्ध इन नैनोकणों को काम पर लगाया। जब निमोनिया और अन्य संक्रमणों पैदा करने वाले बैक्टीरिया के खिलाफ इनका परीक्षण किया गया, तो नैनोकणों ने उनकी वृद्धि को रोकने की प्रबल क्षमता दिखाई। एक मानक परीक्षण में, जहाँ पदार्थ की एक छोटी मात्रा को बैक्टीरिया की प्लेट पर रखा जाता है, कणों ने उनके चारों ओर एक स्पष्ट क्षेत्र बनाया जहाँ कोई भी बैक्टीरिया जीवित नहीं रह सका। एक विशिष्ट प्रकार के बैक्टीरिया, Klebsiella pneumoniae के विरुद्ध, इस स्पष्ट क्षेत्र का माप 20 मिलीमीटर तक था। उन्होंने Aspergillus fumigatus नामक एक सामान्य मोल्ड (mold) सहित कवक (fungi) के विरुद्ध भी परीक्षण किया, जहाँ उन्होंने 24 मिलीमीटर का एक सुरक्षात्मक क्षेत्र बनाया। परिणाम बताते हैं कि नैनोकण इन सूक्ष्मजीवों की बाहरी दीवारों को नुकसान पहुंचा सकते हैं, जिससे वे रिसने लगते हैं और मर जाते हैं, जो पारंपरिक दवाओं के प्रति प्रतिरोधी होते जा रहे संक्रमणों से लड़ने का एक संभावित नया तरीका प्रदान करता है।

संक्रमण से लड़ने के अलावा, अध्ययन ने यह भी पता लगाया कि क्या ये कण कैंसर के विरुद्ध लड़ाई में मदद कर सकते हैं। शोधकर्ताओं ने लिवर कैंसर कोशिकाओं, जिन्हें HepG2 के रूप में जाना जाता है, को प्रयोगशाला की एक डिश में नैनोकणों की विभिन्न मात्राओं के संपर्क में लाया। उन्होंने देखा कि जैसे-जैसे कणों की सांद्रता बढ़ती गई, जीवित कैंसर कोशिकाओं की संख्या कम होती गई। 100 माइक्रोग्राम प्रति मिलीलीटर की एक विशिष्ट खुराक पर, नैनोकण इन कैंसर कोशिकाओं की वृद्धि को रोकने में अत्यधिक प्रभावी थे, जिसमें एक गणना की गई वैल्यू दर्शाती कि लगभग 40 माइक्रोग्राम प्रति मिलीलीटर की सांद्रता पर आधी कोशिकाएं मर जाएंगी। कण कोशिकाओं के भीतर डीएनए के साथ अंतःक्रिया करते प्रतीत हुए, जो संभावित रूप से उनकी संख्या बढ़ाने की क्षमता को बाधित करते हैं। यह सुझाव देता है कि समुद्री शैवाल से बने टिन ऑक्साइड नैनोकण, कैंसर कोशिकाओं को लक्षित करने के लिए एक उपकरण के रूपए कार्य कर सकते हैं, हालांकि यह समझने के लिए कि वे शरीर के भीतर वास्तव में कैसे काम करते हैं, और अधिक शोध की आवश्यकता है।

अंतिम अनुप्रयोग का परीक्षण मच्छर के लार्वा, यानी मच्छरों की अपरिपक्व अवस्था के विरुद्ध किया गया, जो डेंगू और मलेरिया जैसी बीमारियों को फैलाते हैं। शोधकर्ताओं ने दो खतरनाक प्रजातियों, Aedes aegypti और Anopheles stephensi के लार्वा वाले पानी में नैनोकणों को रखा। 48 घंटों की अवधि में, उन्होंने देखा कि कितने लार्वा जीवित रहे। परिणाम आश्चर्यजनक थे। 100 माइक्रोग्राम प्रति मिलीलीटर की सांद्रता पर, नैनोकणों ने दो दिनों के भीतर Anopheles stephensi के 96.33% और Aedes aegypti के 98.33% लार्वा को मार दिया। यह इंगित करता है कि ये कण इन कीटों के लिए अत्यधिक विषैले हैं, जो मच्छर आबादी को नियंत्रित करने के लिए रासायनिक कीटनाशकों के एक आशाजनक, पर्यावरण के अनुकूल विकल्प पेश करते हैं।

यह कार्य प्रदर्शित करता है कि समुद्री शैवाल का उपयोग करने वाली एक सरल, प्राकृतिक प्रक्रिया परिष्कृत सामग्री बना सकती है जिसके शक्तिशाली जैविक प्रभाव होते हैं। शोधकर्ता सफलतापूर्वक टिन ऑक्साइड नैनोकण बनाने में सफल रहे जो न केवल आकार और आकृति में समान हैं, बल्कि बैक्टीरिया, कवक, कैंसर कोशिकाओं और मच्छर के लार्वा के विरुद्ध प्रभावी भी हैं। जबकि यह अध्ययन प्रयोगशाला सेटिंग में इन कणों की क्षमता की पुष्टि करता है, यह इसके तंत्र और व्यापक उपयोग के लिए इसकी सुरक्षा को पूरी तरह से समझने के लिए आगे के अन्वेषण की आवश्यकता को भी रेखांकित करता है। एक सामान्य तटीय पौधे को उन्नत नैनोटेक्नोलॉजी के स्रोत में बदलकर, यह अध्ययन प्रभावी और पर्यावरण के अनुकूल दोनों उपचार और उपकरण विकसित करने के लिए एक नया मार्ग खोलता है।