Dual-beam scrolling interference pattern flow cytometry for high-throughput characterization of submicron sized particles Main article
यह शोध पत्र संवेदनशीलता की सीमाओं को दूर करने के लिए एक ड्यूल-बीम स्क्रॉलिंग इंटरफेरेंस पैटर्न का उपयोग करने वाले एक उच्च-थ्रूपुट फ्लो साइटोमेट्री प्लेटफॉर्म को प्रस्तुत करता है, जो प्रति सेकंड 750 कणों की दर तक, 15 एनएम जितने छोटे गोल्ड नैनोकणों सहित सबमाइक्रोन कणों का पता लगाने और उनमें अंतर करने में सक्षम है।
मूल पेपर CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) के तहत लाइसेंस किया गया है। नीचे दिए गए पेपर की यह व्याख्या AI से तैयार की गई है। इसे लेखकों ने न तो लिखा है, न इसका समर्थन किया है। तकनीकी सटीकता के लिए मूल पेपर देखें। पूरा डिस्क्लेमर पढ़ें
नैनोटेक्नोलॉजी की अदृश्य दुनिया में, जहाँ कण साधारण सूक्ष्मदर्शी से देखे जाने के लिए बहुत छोटे होते हैं, वैज्ञानिक एक निरंतर चुनौती का सामना करते हैं: उन्हें कितनी तेज़ी और सटीकता से गिना और मापा जाए। ये नन्हे कण, सिंथेटिक मोतियों से लेकर जैविक वेसिकल्स (vesicles) तक, जो कोशिकाओं के बीच संदेश ले जाते हैं, नई दवाएं विकसित करने और जीवन की प्रक्रियाओं को समझने के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण हैं। पारंपरिक तरीके अक्सर एक कठिन विकल्प चुनने पर मजबूर करते हैं। कुछ तकनीकें बहुत छोटे कणों को देख सकती हैं लेकिन वे धीमी होती हैं और एक बार में केवल कुछ ही कणों का विश्लेषण कर सकती हैं। अन्य तकनीकें प्रति सेकंड हजारों कणों को गिन सकती हैं लेकिन उनमें रेत के दाने से भी छोटे किसी भी कण का पता लगाने की संवेदनशीलता का अभाव होता है। इस अंतर ने शोधकर्ताओं को सब-माइक्रोन रेंज में मौजूद अधिकांश कणों के लक्षण वर्णन (characterize) के लिए संघर्ष करने पर मजबूर कर दिया है, जिससे ड्रग डिलीवरी से लेकर पर्यावरणीय निगरानी जैसे क्षेत्रों में प्रगति सीमित हो गई है।
डेनमार्क की टेक्निकल यूनिवर्सिटी ऑफ डेनमार्क के शोधकर्ताओं की एक टीम ने अब एक नए प्रकार का उपकरण बनाया है जो इस अंतर को पाटता है, जो संवेदनशीलता से समझौता किए बिना उच्च गति से इन सूक्ष्म वस्तुओं को देखने और गिनने का एक तरीका प्रदान करता है। उनका उपकरण, एक फ्लो साइटोमीटर (flow cytometer), तरल की एक धारा के माध्यम से दो लेजर बीमों को प्रवाहित करके काम करता है जिसमें कण मौजूद होते हैं। एक स्थिर, अपरिवली प्रकाश के बजाय, शोधकर्ताओं ने प्रकाश और अंधेरे की धारियों का एक चलता हुआ पैटर्न बनाया है, जो रोशनी के एक स्क्रॉलिंग पर्दे की तरह है, जो कणों के पथ पर घूमता है। जैसे ही एक कण इस पैटर्न से गुजरता है, उससे बिखरा हुआ प्रकाश एक सटीक, तीव्र लय (rhythm) में टिमटिमा उठता है। अपने डिटेक्टरों को केवल इस विशिष्ट लय को सुनने के लिए ट्यून करके, सिस्टम उस निरंतर बैकग्राउंड शोर को अनदेखा कर सकता है जो आमतौर पर ऐसे धुंधले संकेतों को दबा देता है। यह मशीन को 15 नैनोमीटर व्यास जितने छोटे कणों को पहचानने की अनुमति देता है, एक ऐसा आकार जिसे पहचानना मानक उच्च-गति काउंटरों के लिए लगभग असंभव है।
शोधकर्ताओं ने अपने नए सिस्टम का परीक्षण विभिन्न आकारों के सोने और पॉलिस्टायरीन मोतियों का उपयोग करके किया, जो 15 नैनोमीटर से लेकर 500 नैनोमीटर तक के थे। एक प्रत्यक्ष तुलना में, उन्होंने दिखाया कि जब मशीन ने प्रकाश की एक एकल, स्थिर बीम का उपयोग किया, तो वह 70 नैनोमीटर से छोटे कणों को विश्वसनीय रूप से नहीं देख सकी। हालांकि, जब उन्होंने डुअल-बीम स्क्रॉलिंग पैटर्न पर स्विच किया, तो उपकरण ने 15 नैनोमीटर जितने छोटे कणों की स्पष्ट रूप से पहचान की। इस प्रणाली ने यह उपलब्धि 750 प्रति सेकंड की दर से कणों को प्रोसेस करते हुए हासिल की, जो इतने छोटे ऑब्जेक्ट्स को मापने के पिछले उच्च-रिज़ॉल्यूशन प्रयासों की तुलना में पांच गुना तेज़ है। प्रयोगों से प्राप्त डेटा उन सैद्धांतिक भविष्यवाणियों के साथ बारीकी से मेल खाता है कि इस विशिष्ट प्रकार के लाइट फील्ड में कणों से प्रकाश कैसे बिखरेगा, जिससे यह पुष्टि होती है कि डिजाइन के पीछे के भौतिक सिद्धांत बिल्कुल इच्छानुसार काम कर रहे थे।
इस दृष्टिकोण का सबसे महत्वपूर्ण लाभ इसकी विभिन्न प्रकार के कणों को केवल उनके आकार के आधार पर नहीं, बल्कि उनके भौतिक गुणों के आधार पर अलग करने की क्षमता है। क्योंकि स्क्रॉलिंग लाइट पैटर्न प्रत्येक कण के लिए एक अद्वितीय सिग्नल सिग्नेचर बनाता है, इसलिए सिस्टम समान आकार के होने पर भी सोने और प्लास्टिक के मोतियों के बीच अंतर कर सकता है। यह मौजूदा तरीकों में एक बड़ा सुधार है जो अक्सर मिश्रित नमूनों में विभिन्न सामग्रियों को अलग करने में संघर्ष करते हैं। शोधकर्ताओं ने यह भी प्रदर्शित किया कि सिस्टम उच्च सांद्रता वाले कणों को भी संभाल सकता है बिना उनके आपस में जुड़ने या डिटेक्टर को भ्रमित करने के, जो एक सामान्य समस्या है जिसके कारण अन्य उपकरणों को बहुत विरल (dilute) नमूनों के साथ काम करने के लिए मजबूर होना पड़ता है।
हालांकि वर्तमान प्रोटोटाइप एक विशिष्ट प्रकार के लेजर और लेंस सेटअप का उपयोग करता है, लेखक सुझाव देते हैं कि इस तकनीक को और अधिक परिष्कृत किया जा सकता है। उन्होंने सिमुलेशन चलाकर दिखाया कि लेजर लाइट के रंग को बदलने और अधिक शक्तिशाली लेंसों का उपयोग करने से सिस्टम और भी संवेदनशील हो सकता है, शायद यह लिपोसॉम्स या एक्स्ट्रासेलुलर वेसिकल्स जैसे जैविक कणों का पता लगाने में सक्षम हो सके जो बहुत कम प्रकाश बिखेरते हैं। फिलहाल, यह उपकरण एक 'प्रूफ ऑफ कॉन्सेप्ट' के रूप में खड़ा है, जो यह प्रदर्शित करता है कि फ्लो साइटोमेट्री की उच्च-गति गणना शक्ति को नैनोस्केल तक लाना संभव है। एक सरल इंटरफेरेंस पैटर्न को एक शक्तिशाली डिटेक्शन टूल में बदलकर, यह कार्य उप-माइक्रोन दुनिया का विश्लेषण करने का एक नया, लेबल-मुक्त तरीका प्रदान करता है, जो संभावित रूप से कई धीमे और अधिक जटिल माप तकनीकों की आवश्यकता को बदल सकता है।
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