Nano-ZnO Electrode Engineering Combined with Definitive Screening Design for Sustainable Electrochemical Sensing of Tedizolid Phosphate
यह अध्ययन एक डुअल रिस्पॉन्स डेफिनिटिव स्क्रीनिंग डिज़ाइन के माध्यम से अनुकूलित नैनो-ZnO इलेक्ट्रोड का उपयोग करते हुए, फार्मास्यूटिकल्स में टेडिज़ोलिड फॉस्फेट के संवेदनशील मात्रात्मक निर्धारण के लिए एक सुदृढ़, हरित और मान्य वोल्टामेट्रिक विधि प्रस्तुत करता है, जो HPLC के समान सटीक होने के साथ-साथ बेहतर पर्यावरणीय स्थिरता भी प्रदान करता है।
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बैक्टीरियल संक्रमणों के खिलाफ शांत युद्ध में, कुछ कीटाणुओं ने उन दवाओं को अनदेखा करना सीख लिया है जो उन्हें रोकने के लिए बनाई गई हैं। जब सामान्य एंटीबायोटिक्स विफल हो जाते हैं, तो डॉक्टर मेथिसिलिन-प्रतिरोधी स्टैफिलोकोकस ऑरियस (methicillin-resistant Staphylococcus aureus) जैसे जिद्दी संक्रमणों के इलाज के लिए नई, अधिक शक्तिशाली दवाओं की ओर मुड़ते हैं। ऐसी ही एक दवा टेडिज़ोलिड फॉस्फेट (tedizolid phosphate) है, जो एक आधुनिक दवा है जो शरीर को इन प्रतिरोधी बैक्टीरिया के खिलाफ लड़ने में मदद करती है। हालांकि, किसी भी दवा को सुरक्षित और प्रभावी होने के लिए, वैज्ञानिकों को यह मापने में सक्षम होना चाहिए कि एक गोली या तरल में इसकी कितनी मात्रा है। यह विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान (analytical chemistry) का काम है: बिना किसी त्रुटि के किसी पदार्थ की सटीक मात्रा का पता लगाना। पारंपरिक रूप से, इसके लिए अक्सर बड़ी मशीनों की आवश्यकता होती थी जो रासायनिक विलायकों (solvents) की भारी मात्रा का उपयोग करती हैं, जिससे अपशिष्ट उत्पन्न होता है और समय भी अधिक लगता है। आधुनिक वैज्ञानिकों का लक्ष्य ऐसे तरीके खोजने हैं जिनसे इन दवाओं को मापा जा सके जो उतनी ही सटीक हों लेकिन पर्यावरण के प्रति बहुत अधिक दयालु हों, जिसमें कम ऊर्जा और कम खतरनाक सामग्रियों का उपयोग हो।
मिस्र के शोधकर्ताओं की एक टीम ने टेडिज़ोलिड फॉस्फेट को मापने का एक नया तरीका विकसित किया है जो इस दृष्टि के अनुकूल है—एक स्वच्छ, अधिक कुशल भविष्य। भारी मशीनरी पर निर्भर रहने के बजाय, उन्होंने एक विशेष प्रकार के कार्बन पेस्ट और जिंक ऑक्साइड के सूक्ष्म कणों के मिश्रण से बना एक छोटा सेंसर बनाया। ये कण इतने छोटे हैं कि उन्हें नैनोमीटर में मापा जाता है, जो सेंसर को दवा के अणुओं को पकड़ने के लिए एक विशाल सतह क्षेत्र प्रदान करते हैं। यह सुनिश्चित करने के लिए कि यह सेंसर पूरी तरह से काम करे, वैज्ञानिकों ने केवल अनुमान नहीं लगाया; उन्होंने 'डेफिनिटिव स्क्रीनिंग डिजाइन' (definitive screening design) नामक एक स्मार्ट योजना पद्धति का उपयोग किया। इस दृष्टिकोण ने उन्हें विद्युत वोल्टेज और पल्स (pulses) के समय जैसे कई अलग-अलग कारकों का एक साथ परीक्षण करने की अनुमति दी, ताकि वह एकल सर्वोत्तम संयोजन मिल सके जो सबसे मजबूत और सुसंगत संकेत दे सके। ऐसा करके, वे उन सटीक स्थितियों का पता लगाने में सक्षम हुए जिनकी आवश्यकता दवा का उच्च सटीकता के साथ पता लगाने के लिए थी, जबकि बहुत कम सामग्री का उपयोग किया गया।
यह सेंसर दवा युक्त घोल में इलेक्ट्रोड को डुबोकर और एक विशिष्ट विद्युत आवेश (electrical charge) लगाकर काम करता है। जब दवा के अणु सेंसर को छूते हैं, तो वे इलेक्ट्रॉन छोड़ते हैं, जिससे एक छोटा विद्युत प्रवाह (current) उत्पन्न होता है जिसे मशीन पढ़ सकती है। शोधकर्ताओं ने पाया कि सबसे अच्छे परिणाम तब मिले जब घोल काफी अम्लीय था, विशेष रूप से pH स्तर 2 पर। इन परिस्थितियों में, सूक्ष्म जिंक ऑक्साइड कण एक अत्यधिक कुशल जाल की तरह कार्य करते हैं, जो दवा के अणुओं को करीब खींचते हैं और विद्युत संकेत को मानक सेंसर की तुलना में बहुत अधिक मजबूत बना देते हैं। उन्होंने विभिन्न मात्राओं में दवा के साथ इस सेंसर का परीक्षण किया और पाया कि यह 1.2 नैनोग्राम प्रति मिलीलीटर जितनी कम सांद्रता का भी पता लगा सकता है, जो कि एक अविश्वसनीय रूप से छोटी मात्रा है। संवेदनशीलता का यह स्तर इसका अर्थ है कि यह विधि दवा की सूक्ष्म मात्रा का भी पता लगा सकती है, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि गोली में खुराक बिल्कुल वैसी ही है जैसा कि लेबल पर दावा किया गया है।
अपने नए तरीके को विश्वसनीय साबित करने के लिए, टीम ने इसकी तुलना एक मानक, सुस्थापित तकनीक से की जो हाई-परफॉर्मेंस लिक्विड क्रोमैटोग्राफी (high-performance liquid chromatography) का उपयोग करती है, जो एक लंबे कॉलम और पंप का उपयोग करके रसायनों को अलग करती है। जब उन्होंने दवा की वास्तविक गोलियों का परीक्षण किया, तो उनके नए सेंसर के परिणाम मानक मशीन के परिणामों से लगभग पूरी तरह मेल खा गए। दोनों के बीच कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं था, जिसने पुष्टि की कि नया सेंसर स्थापित पद्धति जितना ही सटीक है। इसके अलावा, टीम ने समय के साथ सेंसर की स्थिरता की भी जांच की। इलेक्ट्रोड को तीन सप्ताह तक रेफ्रिजरेटर में रखने के बाद भी, यह प्रदर्शन में बहुत कम कमी के साथ काम करता रहा, जिससे पता चलता है कि इसे बार-बार उपयोग किया जा सकता है और इसे बार-बार बदलने की आवश्यकता नहीं है।
सटीकता के अलावा, शोधकर्ता इस बात के प्रति भी उत्सुक थे कि उनके तरीके का ग्रह (पृथ्वी) पर क्या प्रभाव पड़ता है। उन्होंने अपनी प्रक्रिया के पर्यावरणीय प्रभाव का मूल्यांकन करने के लिए दो अलग-अलग उपकरणों का उपयोग किया। एक उपकरण, जिसे 'एनालिटिकल ग्रीननेस कैलकुलेटर' (Analytical Greenness Calculator) के रूप में जाना जाता है, ने उनके तरीके को एक उच्च स्कोर दिया, जो दर्शाता है कि यह बहुत पर्यावरण के अनुकूल है। एक अन्य उपकरण, 'ग्रीन एनालिटिकल प्रोसीजर इंडेक्स' (Green Analytical Procedure Index) ने दिखाया कि उनके दृष्टिकोण ने पारंपरिक पद्धति की तुलना में बहुत कम खतरनाक अपशिष्ट उत्पन्न किया और बहुत कम रसायनों का उपयोग किया। लिक्विड क्रोमैटोग्राफी के लिए आवश्यक विलायकों के बड़े आयतन से बचकर, यह नई तकनीक रोगी सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक सटीक डेटा प्रदान करते हुए भी पर्यावरण पर बोझ को कम करती है। यह कार्य प्रदर्शित करता है कि फार्मास्युटिकल उद्योग में गुणवत्ता नियंत्रण के लिए एक सतत मार्ग प्रदान करते हुए, दवा मापने के लिए शक्तिशाली, संवेदनशील उपकरण बनाना संभव है, जिसमें भारी पर्यावरणीय लागत शामिल न हो।
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